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原文传递页岩热传导参数的测试装置及其测试方法

专利名称：	页岩热传导参数的测试装置及其测试方法
摘要：	本发明公开了一种页岩热传导参数的测试装置及其测试方法，其涉及传热学技术领域，包括：具有轴线的壳体，壳体具有内壳、外壳和散热片，内壳形成一容纳腔，该容纳腔的横截面呈圆形，散热片连接内壳和外壳；设置在容纳腔中的多个沿轴线方向排列的隔热挡板，相邻隔热挡板之间形成相独立的多个区域；至少设置在一个区域中的加热盘和冷却盘，加热盘和冷却盘之间形成用于安装页岩实验样品的样品槽；加热盘和冷却盘均能够进行升温；用于测量加热盘温度的第一测温件；用于测量冷却盘温度的第二测温件。本申请能够简单快速的对多个样品进行热传导参数的测试，并根据测试得到的参数快捷方便的计算得到导热系数。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国石油大学(北京)
发明人：	李卓;梁志凯;姜振学;高凤琳;杨有东;肖磊;侯煜菲;王立伟
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911298614.1
公开号：	CN110988027A
代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司
代理人：	钱能;张印铎
分类号：	G01N25/20;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/20
申请人地址：	102249 北京市昌平区府学路18号
主权项：	1.一种页岩热传导参数的测试装置，其特征在于，所述页岩热传导参数的测试装置包括：具有轴线的壳体，所述壳体具有内壳、外壳和散热片，所述内壳形成一容纳腔，该容纳腔的横截面呈圆形，所述散热片连接内壳和外壳；设置在所述容纳腔中的多个沿所述轴线方向排列的隔热挡板，相邻所述隔热挡板之间形成相独立的多个区域；至少设置在一个所述区域中的加热盘和冷却盘，所述加热盘和冷却盘之间形成用于安装页岩实验样品的样品槽；所述加热盘和所述冷却盘均能够进行升温；用于测量所述加热盘温度的第一测温件；用于测量所述冷却盘温度的第二测温件。 2.根据权利要求1所述的页岩热传导参数的测试装置，其特征在于，所述壳体被分成上壳体和下壳体，所述上壳体的两端设置有上侧板，所述下壳体的两端设置有下侧板，所述上壳体和所述下壳体之间通过铰链连接的方式相连接，优选地，所述上壳体和所述下壳体相接触处设置有密封条。 3.根据权利要求1所述的页岩热传导参数的测试装置，其特征在于，所述散热片为多个，其绕所述轴线呈圆周分布，所述散热片沿径向方向延伸。 4.根据权利要求1所述的页岩热传导参数的测试装置，其特征在于，所述加热盘和所述冷却盘内部均设置有均匀分布的铁棒，所述铁棒上以螺旋方式缠绕有导电线，所述导电线在通电时能够使得铁棒产生磁场，以对加热盘或冷却盘进行加热。 5.根据权利要求1所述的页岩热传导参数的测试装置，其特征在于，所述第一测温件为红外温度仪，所述第一测温件设置在所述加热盘的侧方；所述第二测温件为红外温度仪，所述第二测温件设置在所述加热盘的侧方。 6.根据权利要求1所述的页岩热传导参数的测试装置，其特征在于，所述页岩实验样品的尺寸与所述样品槽相同。 7.一种采用如权利要求1至6任一所述的页岩热传导参数的测试装置的页岩热传导参数的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：将页岩实验样品安装入样品槽，以使所述页岩实验样品与所述加热盘、冷却盘相接触；对所述页岩实验样品相接触的加热盘进行加热；通过所述第一测温件检测所述加热盘的温度，通过所述第二测温件检测所述冷却盘的温度，在所述加热盘和所述冷却盘的温度不变时记录下此时加热盘的温度T1和冷却盘的温度T2；将所述页岩实验样品从所述样品槽中取出，在页岩实验样品取出之后，对所述冷却盘加热以使其温度高于T2；待所述冷却盘温度高于T2后，停止对所述冷却盘进行加热，并采集所述冷却盘在不同时间下的温度值，由此计算得到所述冷却盘在温度T2时的冷却速率；基于所述页岩实验样品的直径D、厚度h、加热盘的温度T1、冷却盘的温度T2以及冷却盘在温度T2时的冷却速率计算得到所述页岩实验样品的导热系数。 8.根据权利要求7所述的页岩热传导参数的测试方法，其特征在于，在步骤待所述冷却盘温度高于T2后，停止对所述冷却盘进行加热，并采集所述冷却盘在不同时间下的温度值，由此计算得到所述冷却盘在温度T2时的冷却速率中，每隔预设时间采集所述冷却盘的温度值，通过冷却速度的曲线计算得到所述冷却盘在温度T2时的冷却速率为：其中，t0表示所述冷却盘在温度T2时的时间，T表示冷却盘的温度，t表示时间。 9.根据权利要求8所述的页岩热传导参数的测试方法，其特征在于，在步骤基于所述页岩实验样品的直径D、厚度h、加热盘的温度T1、冷却盘的温度T2以及冷却盘在温度T2时的冷却速率计算得到所述页岩实验样品的导热系数中，其包括：根据所述冷却盘的冷却速率和所述冷却盘的自然散热速率得到第一关系式，所述第一关系式如下：其中，m表示所述冷却盘的质量，c表示所述冷却盘的比热容，Q全表示自然散热时所述冷却盘的总热量，Q表示在稳态时的所述冷却盘的总热量；根据所述冷却盘在不同阶段散热面积不同得到第二关系式，所述第二关系式如下：其中，S稳态表示所述冷却盘在稳态时的散热面积，S散热表示所述冷却盘在自然散热时的散热面积；基于所述第一关系式、所述第二关系式、傅里叶传热公式、所述页岩实验样品的直径D、厚度h、加热盘的温度T1、冷却盘的温度T2得到所述页岩实验样品的导热系数，计算公式如下：其中，λ表示所述页岩实验样品的导热系数。
所属类别：	发明专利