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原文传递裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置

专利名称：	裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置
摘要：	本实用新型公开了一种裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置。通过液体恒压恒流高精度注入系统和冷驱热水流恒温控制系统向对流换热系数测试系统注入恒温恒流的水流，再通过对流换热系数测试系统测量水岩界面对流换热系数h，在测量时与之有关的变量，如流量、进口水温Tin2、裂隙初始隙宽b0、裂隙隙宽变形Δb、试样外表面温度T0都能按实验者要求设定，试验测量的变量，如出口水流量Q、裂隙出口水温Tout、裂隙内沿程水温Tf、裂隙内表面温度Ti都能被精确测量，最终计算得到对流换热系数h。本实用新型控制变量更加精确，可以通过改进的计算方法得出某种状态下的对流换热系数h的数值，并能够研究h与不同变量之间的定量关系。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	万志军;王骏辉;张源;丁根荣;程敬义;张洪伟
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201821900478.X
公开号：	CN209102653U
代理机构：	徐州市淮海专利事务所
代理人：	李鹏
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	221000 江苏省徐州市大学路1号
主权项：	1.一种裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，包括液体恒压恒流高精度注入系统、冷驱热水流恒温控制系统、对流换热系数测试系统，所述液体恒压恒流高精度注入系统包括恒压恒流双缸泵(1)和连接在恒压恒流双缸泵(1)入口上的冷水容器(2)；所述冷驱热水流恒温控制系统包括并排设在一恒温箱(8)中的第一双向活塞缸(61)和第二双向活塞缸(62)，所述第一双向活塞缸(61)的一端开口通过输水管线分别连接至一第一转换阀(V1)、一第二转换阀(V2)的一端，第二转换阀(V2)的另一端连通至大气，所述第二双向活塞缸(62)的一端开口通过输水管线分别连接至一第三转换阀(V3)、一第四转换阀(V4)的一端，第三转换阀(V3)的另一端连通至大气，第一转换阀(V1)的另一端、第四转换阀(V4)的另一端通过输水管线共同连接至恒压恒流双缸泵(1)的出口；所述第一双向活塞缸(61)的另一端开口通过输水管线分别连接至一第五转换阀(V5)、一第六转换阀(V6)的一端，第二双向活塞缸(62)的另一端开口通过输水管线分别连接至一第七转换阀(V7)、一第八转换阀(V8)的一端，第六转换阀(V6)、第七转换阀(V7)的另一端通过输水管线共同连接至一补液泵(4)的泵出口，补液泵(4)的泵入口与一高低温恒温水浴(3)连接；所述对流换热系数测试系统包括夹持器，所述夹持器包括套筒(9)，所述套筒(9)中与其同轴设有胶套(10)，套筒(9)内壁与胶套(10)外壁之间设有围压腔，且套筒(9)外设有围压加载装置；一入口假岩芯(12)和一入口堵头(11)依次从夹持器的入口侧塞入胶套(10)中，且夹持器的入口侧设有入口端盖(15)，一出口假岩芯(34)和一出口堵头(35)依次从夹持器的出口侧塞入胶套(10)中，所述入口假岩芯(12)和出口假岩芯(34)沿各自中轴线分别设有水流通道(40)，且入口假岩芯(12)和出口假岩芯(34)彼此相对的侧面上各自从中心沿径向发散设有多个渗流槽(37)；所述入口堵头(11)中与其中轴线平行设有两条水流通孔，一条水流通孔通过管线Ⅰ(33)连通至第五转换阀(V5)、第八转换阀(V8)的另一端，管线Ⅰ(33)上设有阀门Ⅰ(33-1)和温度传感器(18)，另一条水流通孔通过管线Ⅱ(32)连通至外部，管线Ⅱ(32)上设有阀门Ⅱ(32-1)；所述入口假岩芯(12)、出口假岩芯(34)、胶套(10)围成的空腔中设有单裂隙试样(13)，单裂隙试样(13)中沿其长度方向间隔分布设有多个测试孔组，所述测试孔组包括一从单裂隙试样(13)外壁沿其径向通至裂隙面(13-3)的通孔(13-1)和一从单裂隙试样(13)外壁向内开设的沉孔(13-2)，所述沉孔(13-2)的底部靠近裂隙面(13-3)；所述入口假岩芯(12)和出口假岩芯(34)中各自以水流通道(40)为起点沿径向延伸设有检测通道(50)，所述各检测通道(50)、通孔(13-1)和沉孔(13-2)中皆设有测温线(21)，所述测温线(21)皆通过出口堵头(35)中设置的布线槽(17)引出夹持器，所述出口堵头(35)中心沿其轴向设有水流引出孔(35-1)，水流引出孔(35-1)露出出口堵头(35)的一端通过出水管连接至一出水流量计(60)，所述出水管上设有三通阀(31)和背压阀(19)；所述套筒(9)外部设有隙宽测量装置(14)，所述隙宽测量装置(14)的探头(14-1)垂直于裂隙面(13-3)穿过套筒(9)和胶套(10)并顶住单裂隙试样(13)的外壁；所述温度传感器(18)、测温线(21)引出夹持器的端部、隙宽测量装置(14)、出水流量计(60)、各压力传感器共同连接至一数据采集器(70)上。 2.根据权利要求1所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，还包括一控制器，所述第一双向活塞缸(61)、第二双向活塞缸(62)外部分别设有一位移传感器(7)，第一双向活塞缸(61)、第二双向活塞缸(62)的活塞分别连接至对应的位移传感器(7)，所述位移传感器(7)与控制器的输入端连接，控制器的输出端分别与各转换阀连接。 3.根据权利要求1所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，所述围压加载装置包括环压泵(23)和加热套(25)，所述环压泵(23)的出口通过加压管路连接至套筒(9)上设置的进油孔(9-1)，套筒(9)上的出油孔(9-2)通过卸压管路连接至大气中，且加压管路上设有开关(26)，卸压管路上设有排气阀(28)；所述加热套(25)套在套筒(9)上。 4.根据权利要求3所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，还包括一循环泵(24)，循环泵(24)的一端通过循环阀Ⅰ(27)连接至加压管路上，所述卸压管路在出油孔(9-2)和排气阀(28)之间设有循环阀Ⅱ(29)，所述循环泵(24)的另一端连接至排气阀(28)与循环阀Ⅱ(29)之间的卸压管路段。 5.根据权利要求1所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，出口假岩芯(34)朝向出口堵头(35)的侧面环绕水流通道(40)设有一O型圈(38)，O型圈(38)设在出口假岩芯(34)与出口堵头(35)之间。 6.根据权利要求1所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，布线槽(17)露出夹持器的槽口上设有耐压软垫(17-1)，所述耐压软垫(17-1)由三层软垫材料组成，分别为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酰亚胺材料，测温线(21)穿过耐压软垫(17-1)并引出夹持器。 7.根据权利要求1所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，隙宽测量装置(14)包括LVDT位移传感器，隙宽测量平台的探头(14-1)与LVDT位移传感器连接，且LVDT位移传感器连接至数据采集器(70)上。 8.根据权利要求1所述的裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置，其特征在于，所述入口堵头(11)采用非金属聚酰亚胺材料，入口假岩芯(12)采用聚四氟乙烯材料制成。
所属类别：	实用新型