试验方法的选取对确定冻土导热系数的影响研究

本次试验采用热线法和热流计法分别对冻土导热系数进行测定,通过对比两种试验方法所测得的结果,并与相关规范进行比较,为今后在工程实践中测试方法的选取提供参考依据。     

中俄原油管道沿线冻土热学性质试验研究

导热系数是冻土热学性质中一项重要物理指标,它反映了土体传递温度的能力,是管道温度场以及下覆冻土融化圈的重要影响因素。导热系数的测量方法有很多,但不同试验方法对同一种土所测得的结果却存在较大差异。本文分别采用热线法、热流计法和比较法对中俄原油管道沿线的冻土原状样与扰动样进行了导热系数的测定,并对试验结果进行了回归分析。通过对比不同试验方法、不同土质类别等因素对导热系数的影响,分析对中俄原油管道工程沿线不同类型的管道地基土所采用的每种测量方法的适用范围。试验结果表明：对于同一种土,热线法的导热系数试验结果最大,热流计法的试验结果最小,而原状土样的试验结果则大于扰动土样的试验结果。可见,对细粒土扰动样的导热系数测量宜采用热线法,对细粒土原状样的导热系数测量宜采用比较法;而粗粒土由于受含泥量的影响,对扰动样的导热系数测量宜采用热流计法,对原状样的导热系数测量宜采用比较法。     

稳态热流计法导热仪测试人造板导热系数

叙述了稳态热流计法导热仪测试人造板导热系数的原理和方法，讨论分析和比较了两种人造板的测试结果。结果表明：稳态热流计法导热仪具有稳定时间短、测试方便等优点，可用于测定固体材料、纤维材料和多孔隙材料的导热系数。     

血液热导率的瞬态测试原理及实验

基于无限大介质中的径向一维非稳态导热分析,提出了血液热导率的瞬态线热源测试方法。通过简易实验装置,进行了探索性实验,其结果与已报道的数据吻合得很好。     

瞬态热线法导热系数测试中的自然对流影响

基于瞬态热线法导热系数测试原理,试验测量了微细金属丝(Φ=0.06 mm)水平、垂直放置时的空气加热过程,获得了不同加热功率下的空气导热系数。采用了考虑自然对流影响的空气导热系数估算法,对估算法与瞬态热线法计算的导热系数进行对比分析。分析结果表明:金属丝水平放置时两种方法的计算值吻合度好,但与空气导热系数的标准值差别较大。当加热功率较小,垂直放置时两种方法的计算值偏差稍大,基于瞬态热线法计算的空气导热系数准确度较高;而加热功率较大时,两种方法的计算值偏差较小,基于瞬态热线法计算的空气导热系数准确度较低。通过微细金属丝表面自然对流换热强度的理论分析,认为随着金属丝表面温度的升高,水平加热普遍大于垂直加热时的自然对流换热系数,瞬态热线法计算导热系数时,会受到微细金属丝加热表面自然对流换热强度的影响。     

冻土导热系数试验方法对比研究

采用热线法和热流计法分别对粉质黏土的冻土试样和融土试样进行了导热系数的测定。两种试验结果均反映出导热系数随含水率增大而增大,随干密度增大而增大的变化规律。通过回归分析得出导热系数受含水率的影响明显大于干密度的影响。将两种试验方法所得结果进行比较,并进行差异显著性检验。两种试验方法中,热线法所得导热系数更大,而试验方法的不同对导热系数的数值影响十分显著。在实际工程中进行温度场模拟和热工计算时,需要选择适当的试验方法获取数据,以避免分析结果严重偏离实际。     

冻土导热系数试验方法对比研究

采用热线法和热流计法分别对粉质黏土的冻土试样和融土试样进行了导热系数的测定.两种试验结果均反映出导热系数随含水率增大而增大,随干密度增大而增大的变化规律.通过回归分析得出导热系数受含水率的影响明显大于干密度的影响.将两种试验方法所得结果进行比较,并进行差异显著性检验.两种试验方法中,热线法所得导热系数更大,而试验方法的不同对导热系数的数值影响十分显著.在实际工程中进行温度场模拟和热工计算时,需要选择适当的试验方法获取数据,以避免分析结果严重偏离实际.     

瞬态热线法测定瓦斯水合物导热系数

为研究瓦斯水合物的热量传递机理,基于瞬态热线法原理,建立一套实验设备对瓦斯水合物及纯甲烷水合物的导热系数进行了测试。结果表明,实验所选瓦斯气体生成水合物的导热系数与甲烷水合物导热系数均随温度的升高而升高。该研究从瓦斯水合物的热物性因素方面论证了对煤矿抽采瓦斯进行水合固化分离后以NGH(水合物储运)形式进行储运的可行性。     

织物非稳态导热性能的测试方法

采用非稳态测试方法对织物导热性能参数进行测量,克服了稳态测试方法存在的测试时间长、精度低、对测试装置要求高等缺点.织物的导热系数、体积热容、热扩散系数的测试数据的离散系数小于7%,表明非稳态测试方法的实验结果具有良好的重现性.测试结果表明,该非稳态测量织物的方法应控制热流密度在300w/m2以下,测温点处温度变化较小(一般为2～4℃)的条件下进行.     

多通道液氦低温传输管线的设计及漏热量模拟

基于多通道液氦低温传输管线的结构设计与理论建模,分析了不同温区下真空多层绝热材料层数、层密度对热流密度和表观导热系数的影响.模拟了同轴液氦低温传输管线直管段和弯管段的温度场和漏热量分布.对比了不带辐射屏和带辐射屏的液氦低温传输管线漏热量.结果表明:在4.5～293.0 K,选取层数50层、层密度为25层/cm多层绝热材料,表观导热系数为0.119 mW/(m·K);在4.5～77.0 K,选取层数50层、层密度为30层/cm多层绝热材料,表观导热系数为0.028 mW/(m·K);当不带辐射屏时,单个双棱支撑漏热量为0.207 W,直管段和弯管段多层绝热材料漏热量分别为0.471和0.460 W/m.对比不带辐射屏和带辐射屏的液氦低温传输管线,漏热量分别为0.581和0.029 W/m,带液氮辐射屏的液氦低温传输管线漏热量减少了95%.     

冷冻干燥草菇有效导热系数的测定

本文尝试以线热源探针法测定冻干草菇的有效导热系数随冻干压力的变化关系；并与基于实际冻干过程的拟稳态测定结果进行了比较；两种方法所得的结果相接近。基于上述测定结果，又计算了草菇冻干过程的升华阶段时间，均与实验结果吻合。文中还对两种测定方法的特点进行了比较，认为线热源探针法简便快捷，能较准确地测定冻干食品的有效导热系数，为深入研究冻干热质传递过程创造了条件。     

常功率平热源法测试耐火材料热物性的研究

在对常功率平面热源法基本原理深入分析的基础上,根据其在第二类边界条件下半无限大物体一维导热的数学模型,研制一套低导热系数材料的热物性测量装置,并结合相关文献通过数值计算获得高斯误差补函数一次积分较为精确的解.设计的测试系统采用数据采集卡DUT5000,利用VB编程技术对温度进行实时采集及处理,测定8种耐火砖和陶瓷纤维的导热系数和导温系数.研究结果表明,本研究所设计的测试系统所得导热系数和导温系数与文献中的结果相对误差不超过6%,具有结构简单、操作方便、测试时间短、精度较高等特点.     

石墨微流体的有效导热系数

采用一步化学法制备了石墨微流体,并采用瞬态热线法测试了石墨微流体的有效导热系数,研究了石墨含量、超声处理时间、微波处理时间及基液种类对石墨微流体有效导热系数的影响。结果表明:不同基液中加入石墨后形成的石墨微流体的有效导热系数均显著增大,且石墨含量越高有效导热系数越大;石墨含量为1.0%时,以去离子水、乙二醇以及二甲基硅油为基液的石墨微流体的有效导热系数提高幅度分别为102.09%、93.17%、225.69%;石墨含量、超声处理时间及微波处理时间相同时,以二甲基硅油为基液的石墨微流体的有效导热系数增幅最大,乙二醇次之,去离子水最小;随着超声处理时间和微波处理时间的延长,石墨微流体有效导热系数的增幅显著降低.     

热塑性复合材料等效导热系数测定方法

为了提高热塑性复合材料的导热性,为热塑性复合材料的开发与应用提供依据,研究了一种热塑性复合材料等效导热系数测定方法。将聚酰亚胺模塑粉、胶体石墨和炭纤维作为原料,制备热塑性复合材料,搭建复杂环境下导热系数测试实验平台,通过稳态法对理论上单一材料的导热系数进行计算。把填料转换成体积含量,研究热塑性复合材料导热性能,发现填充石墨和炭纤维的热塑性复合材料导热性能有很大的不同,需研究一种通用的热塑性复合材料等效导热系数测定方法。生成等效结构,在此基础上,依据常物性、无内热源与稳态热传导对热塑性复合材料等效导热系数进行测定,利用从底向上的计算方式求出等效导热系数。通过实验测试平台测量炭纤维填充热塑性复合材料和石墨填充热塑性复合材料,结果表明,所提测定结果基本分布于实测数据周围。通过人为添加满足正态分布的实验误差当成实验测量值对等效导热系数进行测定,所提方法可在测量误差情况下给出准确的热塑性复合材料等效系数测定结果。可见所提方法测定结果准确。     

低温传输管线漏热测试平台设计及实验研究

以同轴型液氦低温传输管线为研究对象,将同轴型液氦低温传输管线简化为液氮传输管线进行模拟研究,得到了管线漏热量及温度分布.设计了低温传输管线漏热测试平台,该平台可实现不同绝热支撑及不同多层绝热材料的对比优化实验,有效评估待测低温传输管线的漏热量,具有样件可替换、测试简便、精确度高等优点,测试精度小于4.2%.基于该测试平台,开展了低温传输管线的性能实验研究,得到单个绝热支撑和多层绝热材料的漏热量分别为0.44 W/m和1.02 W/m,低温传输管线的总漏热量为1.46 W/m;多层绝热材料的表观导热系数为2.79?10-4 W/(m·K).实验验证了低温传输管线漏热测试平台的有效性和准确性.     

漫反射下两层散射性介质内的瞬态耦合换热

采用光线踪迹 /节点分析法研究了在漫反射、表面不透明、分界面半透明的两层平板状吸收、各向同性散射性非灰介质内的辐射与导热瞬态耦合换热。两层介质具有不同的辐射特性 ,折射率均大于等于 1。在考虑表面多次反射和介质多次散射的情况下 ,推导了复合层辐射传递系数 ,由辐射传递系数计算辐射热源项。在对流、辐射换热边界条件下 ,采用控制容积法求解瞬态能量方程 ,获得了复合层内的稳态、瞬态温度场和热流密度 ,与 Galerkin法的计算结果比较 ,表明该文的计算方法正确 ,精度高     

铜尾矿砂改良红黏土导热性能试验研究

回填土导热性能是直埋电缆载流量的重要影响因素之一。为探究各因素对改良红黏土导热性能的影响规律,制备不同掺砂率、干密度、含水率的试样,在恒温密闭的条件下,采用瞬态热线法测试试样导热系数,分析掺砂率、干密度、含水率对改良土导热系数影响规律。研究结果表明：铜尾矿砂对红黏土导热系数具有较好的改良作用,改良土的导热系数随着掺砂率、含水率均呈现线性增长。改良土导热系数随着干密度的增大,其增长趋势具有阶段性,当改良土的干密度大于1.65 g˙cm-3^时,导热系数的增长速率明显减小。铜尾矿砂对改良土导热系数的影响在于其中大量石英改善了固体骨架之间的传热效率。含水率和干密度对改良土导热系数的影响,主要在于其使改良土的三相传热方式发生了改变。基于测试结果,构建预测改良土导热的新模型,其能够较好预测改良土导热系数。     

气凝胶及其纤维复合材料等效导热系数预测

为了研究气凝胶及其纤维复合材料的隔热性能,分别数值重构了几种气凝胶及其纤维复合材料的微细观随机结构,采用格子Boltzmann方法数值求解了它们的等效导热系数,同时用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪测量了它们在复杂环境下的等效导热系数。研究表明:骨架连续的开孔型微观结构比骨架不连续的颗粒型微观结构更符合气凝胶的实际结构,开孔型结构等效导热系数的数值预测值与实验值的偏差大部分在±10%内;气凝胶的密度值会影响它的隔热性能,且存在着最佳的密度使得气凝胶的等效导热系数最低;纤维复合气凝胶的等效导热系数随着纤维体积分数的增加而增加;纤维在垂直于热流方向的水平面内随机排布时对气凝胶的隔热性能影响最小。     

套管式地埋管换热器设计计算方法

 以线热源理论为基础建立套管式地埋管换热器换热的简化模型,给出基于热响应试验的套管式换热器设计计算方法。以湖南省韶山市一实际工程为实例对钻孔现场进行测试,采用该方法可计算出其综合导热系数和钻孔内总热阻。同时对该工程的另一钻孔进行双U测试及计算,以此作对比分析。考察两组测试在综合导热系数、钻孔内总热阻、换热温差和换热量上的内在联系。计算结果和测试结果表明,该计算方法在套管式换热器设计上具有适用性,避开了钻孔内层层热阻的复杂计算,简化了计算过程,可为实际工程提供计算参考。     

基于MATLAB PDE工具箱的土体冻结温度场模拟

为提高冻土温度场的计算效率,实现土体冻结过程中温度场的快捷求解,基于MATLAB PDE工具箱进行了土体冻结瞬态温度场的模拟。通过对模型边界及热传导条件的合理假设,基于模型槽中冻结管的法平面建立平面坐标系,在平面均匀传热的基础上实现了将三维的热源导问题转化为依据冻结管法平面建立的二维平面问题。对比分析了模型槽中各测温点的实测值与模拟值,结果表明:测温点的模拟温度曲线与实测温度曲线变化趋势基本一致,模拟降温速度大于实测降温速度,且靠近模型槽边界的测温点模拟值与实测值误差较大。研究结果可为人工冻结法施工过程中土体冻结瞬态温度场的预测提供参考。