[实用新型]导热系数测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量不同固结压力条件下土壤的导热 系数的导热系数测定装置。

背景技术

土壤热物性测试理论与方法一直是土壤源热泵研究的一个重点。 由于土壤热物性是埋管换热器设计的基础数据，在计算埋管换热器的 传热时，必然会用到地下数十米甚至数百米地层的热物理性质。因此， 室内测试法一个很大的困难就是不能确定在地下一定深度的土壤热 学性质参数。目前测定导热系数的方法可以分为瞬态法和稳态法，稳 态法需先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度 分布，然后进行测量。根据傅立叶定律，已知通过热流量和温度梯度 及加热面积，即可求出材料的热导率。稳态方法有稳态平板法、圆球 法和分割棒法等。瞬态法属于非稳态法，根据非稳态热传导的原理， 在待测的试样中引进一个具有一定几何形状(球形、圆柱形或平板等) 的稳定热源，通过测量元件表面温度及试样温度随时间的变化关系， 求出试样的热导率。目前常用的非稳态热导率测试方法主要有:热线 法，瞬态热带法及瞬态板热源法。

现有的室内测试法只能对土壤在不同含水量、不同干密度的状态 下的导热系数进行测定，均不能以工程实际土壤为研究对象，测量不 同固结压力下包括大粒径颗粒在内的土壤，用于分析地应力、水饱和 度等因素对土壤热学性质的影响。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简 单、方便实用、可靠性好、准确性高的可以测量不同固结压力下包括 大粒径颗粒在内的砂土导热系数的导热系数测定装置。

技术方案包括装有待测试样的压力室，所述压力室的底部设有加 热装置，所述待测试样的底部平面上设有热流密度传感器和至少一个 第一测温传感器，所述待测试样内还设有至少一个第二测温传感器， 所述第二测温度器的垂直高度大于第一测温传感器，所述待测试样的 上方还设有加压装置。

所述加热装置顶面铺有导热板。

热流密度传感器位于待测试样的底部平面的中心位置上。

所述待测试样内部均分为多层，相邻两层之间的平面上设有至少 一个第二测温传感器。

所述加压装置经传力板与待测试样顶部平面接触。

所述传力板底面设有透水板。

所述压力室的底面和周部均铺设有隔热保温膜，所述加热装置位 于压力室的底面的隔热保温膜上方。

所述加热装置用于为待测试样加热，可以使用薄膜加热片等各种现有加热装置，所述导热板有利于热量的均匀传导；所述透水板用于吸收待测试样受压后渗出的水分；所述加压装置用于为待测试样提供不同的固结压力；在待测试样的底部平面上设有热流密度传感器用于采集待测试样的热流密度数值；测温传感器至少包括第一测温传感器和第二测温传感器，第一测温传感器也位于待测试样的底部平面，与热流密度传感器保持同一水平面。在待测试样内还需设置至少一个第二测温传感器，第二测温传感器的设置位置应高于第一测温传感器，通过测量两者之间的垂直高度差，结合两个测温传感器采集的数据，可以代入公式q为热流密度值，ΔT为第一测温传感器值与第二测温传感器值之差，d为两个测温传感器的垂直高度差，λ为所测导热系数。

进一步的，为了提高分析数据的准确客观，可以将待测试样内部 均分为多层，相邻两层之间的平面上设有至少一个第二测温传感器， 用于采集待测试样内不同层面上(不同垂直高度)的温度数据。并且， 当同一平面中布置有多个测温传感器时，最好采用均布的形式，获取 该层温度值时，可计算该层中多个测温传感器采取数据的平均值。

有益效果：

采用本实用新型可模拟深层土壤在初始地应力下的导热系数的测 定，通过获得不同固结压力下待测试样不同平面的温度数据和热流密 度数据，根据稳态法测试理论，利用相关公式，用于分析包括大粒径 颗粒在内的砂土的导热系数，从而了解其热学性质，本实用新型结构 简单、使用方便、调试简单，各元件可拆卸，易维护。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为热流密度传感器3和第一测温传感器5的安装示意图；

图3为第二测温传感器的安装示意图。

1-加热装置、2-导热板、3-热流密度传感器、4-待测试样、5- 第一测温传感器、6-压力室、7-透水板、8-传力板、9-加压装置、10- 第二测温传感器。

具体实施方式