[發明專利]加熱流體在多孔介質中傳熱傳質的二維試驗裝置和方法

在審

• 申請號: 202310273951.5
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116297646A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 胡黎明;陳植欣
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N25/18
• 分類號: G01N25/18;G01N25/20;G01N15/08
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 喬改利

本申請涉及一種加熱流體在多孔介質中傳熱傳質的二維試驗裝置和方法。二維試驗裝置包括氣體發生裝置、試驗裝置箱，試驗裝置箱中容納有第一溫度的多孔介質材料；氣體發生裝置生成第二溫度下的加熱流體，并向試驗裝置箱注入加熱流體，然后，試驗裝置箱接收加熱流體并輸出第一流體。其中，第二溫度高于第一溫度，加熱流體用于提高多孔介質材料的溫度，第一流體為二維試驗裝置箱中的多孔介質材料內的第一溫度與氣壓，受到加熱流體的影響后產生的流體。將加熱流體送入低溫下的土壤等多孔介質材料中，通過換熱的方式對多孔介質材料進行加熱，能夠輸出多孔介質材料中的氣體，能夠實現過熱流體在多孔介質中的傳熱傳質。

技術領域

本申請屬于環境巖土技術領域，特別是涉及一種加熱流體在多孔介質中傳熱傳質的二維試驗裝置和方法。

背景技術

土壤污染是當今國際重要的環境問題，以化工、冶煉為主的行業產生有機污染場地數量巨大，不僅制約了經濟的發展，同時也對居民健康產生了極大的威脅，可見，高效修復受污染的土壤是環境巖土中亟待解決的重要課題。近年來，原位熱脫附修復技術作為一項快速高效的原位修復技術，在歐美等國家的工業有機污染場地得到了廣泛的推廣與應用。溫度是影響原位熱脫附修復效率最關鍵的因素之一。以流體作為加熱介質對土壤進行升溫的方法在近年來成為學者們關注的熱點。

然而，目前缺乏一種能夠研究過熱流體在多孔介質中傳熱傳質的規律的裝置和方法，以提高土壤的加熱效率。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提高土壤加熱效率的加熱流體在多孔介質中傳熱傳質的二維試驗裝置和方法。

第一方面，本申請提供了一種加熱流體在多孔介質中傳熱傳質的二維試驗裝置，其特征在于，該二維試驗裝置包括氣體發生裝置、試驗裝置箱，該試驗裝置箱中容納有第一溫度的多孔介質材料；

該氣體發生裝置，用于生成第二溫度下的加熱流體，并向該試驗裝置箱注入該加熱流體；該加熱流體用于提高該多孔介質材料的溫度，該第二溫度高于該第一溫度；

該試驗裝置箱，用于接收該加熱流體，并輸出第一流體；該第一流體為該二維試驗裝置箱中的該多孔介質材料內的該第一溫度與氣壓，受到該加熱流體的影響后產生的流體。

在其中一個實施例中，該二維試驗裝置還包括抽提裝置，該抽提裝置包括冷凝子裝置和抽提子裝置；

該冷凝子裝置，用于接收該試驗裝置箱輸出的該第一流體，并將該第一流體進行冷凝處理得到冷凝水；

該抽提子裝置，用于抽取該冷凝子裝置中的該冷凝水。

在其中一個實施例中，該二維試驗裝置包括加熱格柵、恒溫控制器和恒溫控制面板，該恒溫控制器與該加熱格柵連接；

該恒溫控制器，用于獲取通過該恒溫控制面板輸入的第三溫度，并根據該第三溫度對該加熱格柵的溫度進行控制；

該加熱格柵，用于利用該加熱格柵的溫度對該多孔介質材料進行加熱。

在其中一個實施例中，該二維試驗裝置還包括分流裝置和伴生加熱器，該分流裝置設置于該氣體發生裝置和該伴生加熱器之間，該分流裝置與該試驗裝置箱連接，且該伴生加熱器設置于該分流裝置和該試驗裝置箱連接的管道中；

該分流裝置，用于對該加熱流體進行分流，得到與各該管道一一對應的各路分流氣體，并向對應的該管道輸入該分流氣體；

該伴生加熱器，用于根據該管道中輸入的該分流氣體的溫度，對該管道進行加熱。

在其中一個實施例中，該試驗裝置箱的箱體的材料為聚四氟乙烯材料；該箱體的各箱板采用螺絲和高溫密封膠進行連接密封；該試驗裝置箱的長度為65厘米，寬度為6厘米，高度為30厘米；

該試驗裝置箱的箱體，用于容納該多孔介質材料。