[發明專利]一種測量相變混凝土構件復合熱學參數的系統及方法

有效

• 申請號: 202210107792.7
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114487008B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 包小華;史嘉鑫;崔宏志;亓學棟;陳湘生
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發明公開了一種測量相變混凝土構件復合熱學參數的系統及方法，應用于結構模型試驗測試技術領域，測量系統包括：模型單元、空氣處理單元、監測單元、加載單元；模型單元包括金屬容器、金屬片、放置在容器中的待測相變混凝土構件、金屬容器內外絕緣絕熱保溫材料；加載單元包括恒溫線熱源加熱器、恒溫冷板、電控多梯度恒溫加熱板、恒溫加熱裝置、恒溫水進水口、出水口、水循環溫度控制裝置及水箱；空氣處理單元包括出氣口、真空泵；監測單元包括溫度傳感器、熱通量傳感器與應變片，系統能夠測量非標準構件的熱學參數，具體為復合導熱系數、比熱容及熱膨脹系數。

技術領域

本發明涉及結構模型試驗測試技術領域，更具體的說是涉及一種測量相變混凝土構件復合熱學參數的系統及方法。

背景技術

能源地下結構能夠有效利用淺層地熱能，相比于地源熱泵系統，將換熱系統同地下結構結合起來能夠有效節省地下空間。能源地下結構與地源熱泵系統有相似的工作原理，但能源地下結構的經濟性和施工便捷性都明顯更優。在能源地下結構工作工程中，結構中的力學構件與熱學構件共同作用，會產生與傳統結構不同的性能表現，因此對結構的熱力耦合作用性能研究逐漸興起。準確測量結構構件的熱學參數是開展研究的基礎，也是保障研究正確性的前提條件。

目前對混凝土構件特別是相變混凝土能源樁的導熱系數測試方法主要包括瞬態法測試與穩態法測試，但學術界對能源樁各項熱學參數的測試難以形成統一的方法和標準，不同的方法會產生較大的結果差異。同時，由于現有測試方法主要是通過試塊測量，沒有考慮成品構件尺寸、構件中的鋼筋、換熱管等復合材料性能的影響，不能正確表征實際的能源樁模型的熱學參數，且測試結果具有較大的離散性和隨機性。因此，需要一種對整個相變混凝土能源樁模型構件常用熱學參數進行準確測量的測試方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種測量相變混凝土構件復合熱學參數的系統及方法，旨在解決現有測試方法只能測試固定要求樣品，受樣品尺寸影響測量結果誤差大，并且不能較好表征整個模型構件復合材料熱學參數的局限性。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種測量相變混凝土構件復合熱學參數的系統，其特征在于，包括：模型單元、監測單元、加載單元；

其中，所述模型單元包括：金屬容器、待測構件、金屬板，所述金屬容器用于盛放待測構件；

所述監測單元與所述待測構件接觸；

所述模型單元與所述加載單元連接，所述加載單元提供不同的加載條件，通過所述監測單元獲取數據測量所述待測構件的復合熱學參數。

優選的，所述加載單元包括：線熱源、恒溫加熱裝置、恒溫冷板、恒溫加熱板；

所述線熱源放置于所述待測構件的預留孔洞中，外接所述恒溫加熱裝置；所述恒溫冷板冷板內設回型管路；

所述恒溫冷板與恒溫加熱板開有刻槽；所述恒溫加熱板為電控多梯度恒溫加熱板，以不同恒定溫度完成對待測構件的熱量傳輸。

優選的，所述加載單元還包括：恒溫進水口、出水口、水循環溫度控制裝置、水箱、純凈水；

所述水循環溫度控制裝置以恒定速率輸出恒定溫度的循環水；

所述金屬容器在頂部設有外伸挑耳，所述恒溫進水口設置在挑耳下方容器壁上，通過管道與所述水循環溫度控制裝置連接；

所述出水口設置在所述金屬容器底部，通過管道與所述水箱連接。

優選的，所述監測單元包括：溫度傳感器、熱通量傳感器、應變片；

所述溫度傳感器為K型熱電偶溫度傳感器，布設在所述待測構件內和所述線熱源處以及所述恒溫冷板與恒溫加熱板的刻槽內，所述熱通量傳感器安裝在所述待測構件上下表面和內部以及所述線熱源中部；