Способ определения коэффициента теплопроводности больших массивов неоднородных сред

(19) (1) 1)5 601 М 25 ЕТЕНИ ние точноедения исСущность том, что в спос ента теплопров неоднородных Л -ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪС(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности им,В.И,Муравленко(72) Ю.С.Даниэлян, В.С.Зайцев и Е.С.Ашпиз (56) Бастаев В.В. и др. Теплофизические свойства горных пород. М,: Недра, 1987, с. 56,58.Осипова В.А, Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М.: Энергия, 1969, с.73.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ бОЛЬ- ШИХ МАССИВОВ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к измерениям теплО- проводности массивных тел с крупномасштабными неоднородностями, и может быть использовано в практике инженерно-строительных изысканий для решения задач по расчету условий теплообмена строящихся инженерных сооружений с подстилающими мерзлыми грунтами,Цель изобретения - повышести и сокращение времени провпытаний. зобретения заключаетсябе определения козффициодности больших массиворед, включающем приведе(57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения теплопереносных характеристик грунтов. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности исследуемой среды устанавливают гибкий трубопровод, теплоизолируют его от окружающего воздуха и измеряют температуру на входе в трубопровод и на его выходе с последующим вычислением искомой характеристики, Определение последней может быть осуществлено и путем изменения расхода теплоносителя до достижения температурой теплоносителя на выходе из трубопровода заданного значения и использованияя градуировочн ых зависимостей. 1 з,п,ф-лы. ние Й контакт трубопровода с исследуемой средой, прокачивание через трубопровод теплоносителя с заданным расходом, имею щего постоянную температуру на входе в О трубопровод, отличную от начальной темпе- (, ратуры среды,и измерение температуры СО теплоносителя на входе в трубопровод и на его выходе в стационарном тепловом режиме с последующим вычислением искомой, еевеЪ характеристики, размещают на поверхности исследуемой среды гибкий трубопровод, теплоизолируют его от окружающего воздуха, а искомую характеристику рассчитывают по формулегде С, О - соответственно теплоемкость и расход теплоносителя;- длина трубопровода;Ь, 1 к - соответственно температура теплоносителя на входе в трубопровод и на его выходе;Е - коэффициент, учитывающий геометрические размеры трубопровода и теплоизоляции.При этом расходтеплоносителя изменяют до получения заданного значения его температуры на выходе из трубопровода.П р и м е р 1. На исследуемом массиве горных пород размещают гибкий трубопровод из эластичного материала. Протяженность трубопровода выбирается такой, чтобы была возможность перекрыть размеры наибольших неоднородных включений. Теплоизолируют трубопровод совместнос прилегающим участком грунта. Закачивают в трубопровод жидкость или газ с постоянной температурой, отличной от температуры исследуемой среды. После установления стационарного процесса теплопередачи измеряют температуру теплоносителя на выходе из трубопровода. Затем определяют теплопроводность по приведенной формуле, В зависимости от условий исследований используют жидкости, имеющие различные температуры замерзания (вода, керосин, спирт или газ),П р и м е р 2. Задача по определению теплопроводности больших массивов может быть решена также путем подбора расхода жидкости для обеспечения постоянного перепада температур жидкости на входе и выходе из трубопровода. Эта задача упрощается, если используют во всех исследованиях трубопровод постоянной протяженности и поддерживают постоянный перепад между температурой жидкости на входе в трубопровод и начальной температурой грунта (т - игр). В этом случае по предварительным экспериментам на материалах с известной теплопроводностью получают градуировочные зависимости для различных теплоносителей, которые в дальнейшем используют для определения теплопроводности горных пород,СПри стационарном режиме течения жидкости в трубе падение температуры определяется отводом тепла в окружающую среду, то есть ее теплопроводностью=ехр ( - С . Е)С, - С,р Коэффициент Е учитывает термическое сопротивление. Для случая теплоизолированного трубопровода, расположенного на поверхности, этот коэффициент представляет собой соотношение полных эллиптических интегралов 1 рода 2 = Кф)/К, модули которых 1 и 1 определяются соотношением между размером контакта трубопровода с грунтом и размерами теплоизоляции.После несложных преобразований получается выражение для расчета коэффициента теплопроводности горного массива, приведенное в формуле изобретения. Формула изобретения 1. Способ определения коэффициента теплопроводности больших массивов нео днородных сред, включающий приведение в контакт трубопровода с исследуемой средой, прокачивание через трубопровод теплоносителя с заданным расходом, имеющим постоянную температуру на входе в трубопровод, отличную от начальной температуры среды, и измерение температуры теплоносителя на входе в трубопровод и на его выходе в стационарном тепловом режиме с последующим вычислением искомой характеристики, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени проведения испытаний, размещают на поверхности исследуемой среды гибкий трубопровод, 35 теплоизолируют его от окружающего возду ха, а искомую характеристику рассчитывают по формуле 40 где С, 6 - соответственно теплоемкость и расход теплоносителя;- длина трубопровода; Ь, Ь - соответственно температура теплоносителя на входе в трубопровод и на его выходе;Е - коэффициент, учитывающий геометрические размеры трубопровода и теплоизоляции.2. Способпоп.1,отлича ющи йс я тем, что расход теплоносител я изменяют до получения заданного значения его температуры на выходе из трубопровода.