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原文传递一种抽气式土体导热系数的测量装置及实施方法

专利名称：	一种抽气式土体导热系数的测量装置及实施方法
摘要：	本发明提供了一种抽气式土体导热系数的测量装置。该测量装置包括外仓室、试样室、导热系数测试探针、PTFE薄膜、圆柱形透水板、橡胶圈和橡胶垫片，导热系数探针放置于试样室内部，试样室放置于外仓室内部。将外仓室于外部抽气泵连接，导热系数测试探针与外部稳压器、温度监测仪连接。本发明同时提供一种抽气式土体导热系数的测量装置的实施方法。本发明的有益效果是：有效解决土体固相组成物质导热系数难以获得问题，能有效测量固相组成物质，土水混合物的导热系数；对于饱和及非饱和土体导热系数的测量与研究具有重要的价值；对于温度场理论研究具有重要的现实意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津城建大学
发明人：	张翻;李顺群;冯彦芳;潘林娜;陈之祥;郭晓霞;柴寿喜;王英红
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910735285.6
公开号：	CN110320234A
代理机构：	天津才智专利商标代理有限公司
代理人：	吕志英
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	300384 天津市西青区津静公路26号
主权项：	1.一种抽气式土体导热系数的测量装置，其特征是：包括压力室(1)、试样室(2)、导热系数测试探针装置(3)，所述导热系数测试探针装置(3)设置在试样室(2)内，所述试样室(2)设置在压力室(1)内，所述压力室(1)设有导气单向阀(114)，所述导热系数测试探针装置(3)包括设置在圆柱形基座(31)上的探针(32)和导线(33)。 2.根据权利要求1所述的一种抽气式土体导热系数的测量装置，其特征是：所述试样室(2)为空心圆柱体，所述圆柱体底部外侧设有与压力室(1)固定的下翼缘(21)，内侧上、下各带有凹槽，下凹槽(22)且与圆柱形基座(31)相适配，上凹槽内设有圆柱形透水板(5)，所述透水板(5)上、下层均设有PTFE薄膜(4)且经上部固定环(23)固定在圆柱体上，所述圆柱体底部与压力室(1)之间设有环形橡胶垫片(7)。 3.根据权利要求1所述的一种抽气式土体导热系数的测量装置，其特征是：所述压力室(1)包括顶板(11)、底板(12)和侧壁(13)，所述侧壁(13)上下端部分别设有与顶板(11)、底板(12)密封的橡胶圈(6)的橡胶圈放置槽(112)，所述顶板(11)设有有导气孔(111)且在外部连接导气单向阀(114)，所述底板(12)设有与圆柱形基座(31)的圆柱形底槽(121)和导线引出孔。 4.根据权利要求1所述的一种抽气式土体导热系数的测量装置，其特征是：所述PTFE薄膜(4)为聚四氟乙烯材料，所述圆柱形透水板(5)为透水石或高分子材料。 5.根据权利要求1所述的一种抽气式土体导热系数的测量装置，其特征是：所述探针(32)由2根温度线(331)、1根红色正极线(332)、1根黑色负极线(333)组成，得到温度线(331)与外部温度测试仪连接，红色正极线(332)和黑色负极线(333)与稳压器对应的正负极连接。 6.一种根据权利要求1所述抽气式土体导热系数的测量装置的实施方法，步骤如下： 1)将圆柱形试样放置在试样室，并将探针插入试样的中心； 2)将抽气泵的抽气管连接在导气单向阀上，并检查装置密封性； 3)确保装置密封完好后，利用抽气泵抽取装置内部气体，观察抽气泵仪表读数，维持装置内部和外部至少1MPa的气压差； 4)待抽气泵的仪表读数稳定后，将导热系数测试探针的导线分别与温度测试仪和稳压器连接，其中：导线的2根温度线连接在温度测试仪，红色正极线连接稳压器正极，黑色负极线连接稳压器负极； 5)打开稳压器，并调节稳压器的输出功率：稳压器的输出功率不宜过大，输出功率控制在0.45-0.5W之间，然后关闭稳压器，输出功率P计算式为 P＝UI (1) 式中，P为稳压器输出功率，单位W；U为输出电压，单位V；I为输出电流，单位A；打开温度测试仪测试试样的温度变化，待到温度测试仪的温度示数不再变化时，打开稳压器对探针进行加热，待到温度测试仪的温度示数稳定时，关闭稳压器，并保存温度数据； 6)根据步骤5)保存的温度数据，将数据整理成T-lnt曲线，并利用通用公式(2)计算导热系数：式中，λ为导热系数，W/(m·K)；q为热流密度，单位J/(m2·s)；T为温度，单位K；t为时间，单位h；通过抽气排除试样中空气的影响，通过公式(3)得到固相组成物质，土水混合物的导热系数为：式中，λ1为固相组成物质的土水混合物的导热系数； n为试样的空隙率，通过公式(4)计算获得：式中，ρ、ρw、ρd分别为土体密度、水密度、干土密度；w为土体含水率。
所属类别：	发明专利