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原文传递一种交叉裂隙渗流传热实验装置及方法

专利名称：	一种交叉裂隙渗流传热实验装置及方法
摘要：	本申请公开了一种交叉裂隙渗流传热实验装置及方法，装置包括：岩芯夹持系统，其内部设有用以容纳裂隙试件的密闭的岩芯室，所述第一侧壁上还设有用以向所述裂隙试件中的裂隙注水的注水口，所述岩芯夹持系统的顶壁采用有机玻璃；注水泵，其通过注水管路与所述注水口连通，用以控制所述裂隙试件的渗流情况；红外相机，其设于所述岩芯夹持系统的顶端，用以采集所述裂隙试件的热场分布情况；PIV专用相机，其设于所述岩芯夹持系统的顶端，用以采集所述裂隙试件的流场分布情况；控制分析系统，通过控制不同位置处所述电阻丝的加热，获取不同热源分布情况下、试件内的温度场及流场随时间的分布情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	杨典森;隋群;陈卫忠;周云
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910405996.7
公开号：	CN110108750A
代理机构：	北京志霖恒远知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	朱昀
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
主权项：	1.一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，包括：岩芯夹持系统，其内部设有用以容纳裂隙试件的密闭的岩芯室，所述岩芯夹持系统的第一侧壁设有用以模拟热源的向所述裂隙试件加热的加热垫块，所述加热垫块的平面内分布有若干独立控制的电阻丝，所述第一侧壁上还设有用以向所述裂隙试件中的裂隙注水的注水口，所述岩芯夹持系统中与所述加热垫块对置的第二侧壁设有可拆卸的侧盖，所述岩芯夹持系统的顶壁采用有机玻璃；注水泵，其通过注水管路与所述注水口连通，用以控制所述裂隙试件的渗流情况；红外相机，其设于所述岩芯夹持系统的顶端，用以采集所述裂隙试件的热场分布情况； PIV专用相机，其设于所述岩芯夹持系统的顶端，用以采集所述裂隙试件的流场分布情况；控制分析系统，其与所述加热垫块、红外相机和PIV专用相机连接，通过控制不同位置处所述电阻丝的加热，获取不同热源分布情况下、试件内的温度场及流场随时间的分布情况。 2.根据权利要求1所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，多个所述电阻丝沿横向和纵向均匀布置。 3.根据权利要求2所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，各个所述电阻丝通过相应的加热接头与控制分析系统连接。 4.根据权利要求1所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，所述岩芯室的侧壁设有隔热层，所述隔热层采用由有机硅化合物纤维制造而成的隔热棉。 5.根据权利要求4所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，所述隔热层的外侧设有防渗隔板。 6.根据权利要求1所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，所述侧盖上设有用以控制裂隙水流出的控制阀门，所述控制阀门与计量泵连接；所述裂隙试件包括主裂隙和若干支裂隙，所述主裂隙的末端和若干所述支裂隙的一端交叉，不同所述支裂隙的末端处于不同的水平高度，所述控制阀门与处于不同高度的所述支裂隙的末端位置相对应。 7.根据权利要求1所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，所述注水泵通过储水器与所述注水口连通，所述储水器的出水段设置温度计。 8.根据权利要求1所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，所述红外相机和所述PIV专用相机通过可调节高度的相机固定架设于所述岩芯夹持系统的上方。 9.根据权利要求8所述的一种交叉裂隙渗流传热实验装置，其特征在于，所述相机固定架包括可伸缩的竖向支撑杆，所述竖向支撑杆的顶端连接水平滑轨槽，所述红外相机和所述PIV专用相机通过滑块设于所述水平滑轨槽内。 10.一种交叉裂隙渗流传热实验方法，其特征在于，包括以下步骤：通过对加热垫块中设定位置的电阻丝加热，模拟裂隙试件设定的热源分布情况；设置注水泵的注水模式，确定所述裂隙试件的渗流约束条件；通过红外相机实时获取所述裂隙试件的热场分布情况，通过PIV专用相机实时获取所述裂隙试件的流场分布情况，进而获得不同热源分布情况下、试件内的温度场及流场随时间的分布情况，确定裂隙岩体内裂隙水流动和岩石热传导之间的相互作用规律。
所属类别：	发明专利