• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 6
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩平台试用: 一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201910000654

    申请日:

    20190102

    公开号:

    CN109507234A

    公开日:

    20190322

    当前法律状态:

    实质审查的生效

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效
    IPC分类号: G01N25/20;G01N25/18 主分类号: G01N25/20;G01N25/18
    申请人: 大连理工大学
    发明人: 陈之祥;郭晓霞;邵龙潭;赵博雅;王杏杏;李顺群;冯彦芳
    地址: 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
    优先权:
    专利代理机构: 21200 代理人: 李晓亮;潘迅
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201910000654

    授权公告号:

    法律状态公告日:

    20190416

    法律状态类型:

    实质审查的生效

    摘要

    一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法属于冻土工程领域的导热系数计算领域,包括制作圆柱形土样并制备冻土土样,通过测温?加热探针和温度数显设备、直流稳压电源确定加热过程的时间和冻土土样升高的温度,最后通过计算公式计算冻土土样的导热系数。本发明通过确定冻土土样加热过程中的冰体融化量,计算冰体融化所吸收的热量并将该热量转化为冻土应升高的温度增量,将该温度增量计入冻土加热?升温后的最终温度,进而依据冻土温度差和冻土加热过程中的提供的热量来计算真实的冻土导热系数。通过实测和计算表明,本发明计算精度较传统方法提升52.6%。精度的提高能够最大限度的实现真实冻土导热系数值的测试计算,为冻土热参数测试和温度场计算提供便利。

    权利要求书

    1.一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法,其特征在于以下步骤: 1)将圆柱形土样置入T℃的恒温试验箱中冻结60~65h,之后将所述土样从恒温试验箱中取出并置入温度为T℃的恒温循环槽内8~10h,待所述土样内外温度达到T℃时即形成冻土土样;所述的T℃范围为:-20℃<T℃<0℃; 2)将测温-加热探针的测温线与温度数显设备相连接,将测温-加热探针的加热线与直流稳压电源相连接; 3)将冻土土样从恒温循环槽取出并置入保温箱,将测温-加热探针沿着冻土土样顶面的轴心插入; 4)开启温度数显设备,待温度数显设备读取的温度稳定时记录下温度T1,同时开启直流稳压电源向测温-加热探针提供电流I和电压U实现对冻土土样的加热,并记录加热开始时间t1;待土样温度再次稳定后关闭直流稳压电源并记录加热结束时间t2和加热结束时的土样温度T2; 5)依据式(1)计算冻土的导热系数,公式为: 式(1)中,I为直流稳压电源的电流强度,A;U为直流稳压电源的输出电压,V;π为圆周率;l为测温-加热探针的长度,m;L为水凝结成冰释放的热量,kJ/kg;mw和m0分别为土样的未冻水质量和土样的初始水质量含量,kg;t1和t2分别为冻土土样的加热开始时间与加热结束时间;T1和T2分别为冻土土样的加热开始时间t1与加热结束时间t2所对应的冻土土样温度,℃。 2.一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法,其特征在于以下步骤: 1)将圆柱形土样置入T℃的恒温试验箱中冻结60~65h,之后将所述土样从恒温试验箱中取出并置入温度为T℃的恒温循环槽内8~10h,待所述土样内外温度达到T℃时即形成冻土土样;所述的T℃范围为:-20℃<T℃<0℃; 2)将测温-加热探针的测温线与温度数显设备相连接,将测温-加热探针的加热线与直流稳压电源相连接; 3)将冻土土样从恒温循环槽取出并置入保温箱,将测温-加热探针沿着冻土土样顶面的轴心插入; 4)开启温度数显设备,待温度数显设备读取的温度稳定时记录下温度T1,同时开启直流稳压电源向测温-加热探针提供电流I和电压U实现对冻土土样的加热,并记录加热开始时间t1;待土样温度再次稳定后关闭直流稳压电源并记录加热结束时间t2和加热结束时的土样温度T2; 5)依据式式(2)计算冻土的导热系数,公式为: 式(2)中,I为直流稳压电源的电流强度,A;U为直流稳压电源的输出电压,V;t1和t2分别为冻土土样的加热开始时间与加热结束时间;π为圆周率;l为测温-加热探针的长度,m;T1和T2分别为冻土土样的加热开始时间t1与加热结束时间t2所对应的冻土土样温度,℃;Ta为直流稳压电源对土样加热使得土样融化所吸收潜热等效的温度值,℃,Ta可依据公式(3)计算,式(3)为: 式(3)中,L为水凝结成冰释放的热量,kJ/kg;ρd为冻土土样的干密度,kg/m3;Wt1和Wt2分别冻土土样的加热开始时间t1与加热结束时间t2所对应的冻土土样的未冻水%含量;ρC为加热开始时间t1与加热结束时间t2之间冻土土样的平均容积比热,kJ/(kg·℃)。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法,其特征在于,所述的圆柱形土样尺寸范围为:半径R为39.1~61.8cm,高H为100~120cm。

    说明书


    一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法
    技术领域


    本发明属于冻土工程领域的导热系数计算领域,特别是一种考虑相变潜热的冻土
    导热系数修正方法,可用于修正加热-测温原理确定的冻土导热系数存在的误差。


    背景技术


    冻土导热系数是进行温度场预测的基本参数,是土体最重要的热物理参数。热线
    法测定冻土导热系数的过程中,探针施加的热源不仅仅用于土样温度的升高,同时还使得
    土中部分冰体融化成液态水。目前的研究成果是将外热源提供的所有热量作为冻土升温所
    吸收的热量,并未考虑外热源提供的热量使得土中冰体融化吸收潜热的事实,这也就极大
    影响了冻土导热系数测试结果,也影响了冻土温度场的预测精度。


    专利号201710226098.6公布了一种测定冻土各向导热系数的装置及其测试方法,
    该方法只能测试不同方向上冻土的导热系数,忽略了冻土加热-升温过程中冰体融化所吸
    收的潜热。专利号201510403799.3给出了一种近相变区冻土导热系数的测试装置和方法,
    该装置和方法适用于相变区,并非考虑冻土导热系数测试过程中的相变问题。专利号
    201710223707.2给出了一种依据冻土中未冻水含量和土中各相材料导热系数计算冻土导
    热系数的计算方法,该方法仅适用于饱和砂质冻土,对于黏土、粉质粘土等土体材料精度不
    能保证,且仅是一种计算方法,无法服务于冻土导热系数测试仪器的计算。


    相关冻土导热系数测试装置和方法均未考虑冻土加热-升温导致土中冰体融化所
    吸收的潜热。随着人工冻结方法在地下铁路和矿井建设中的应用,迫切需要一种考虑土中
    冰体融化的相变潜热且能够配合热线法的冻土导热系数计算方法,该方法对于真实冻土导
    热系数的测试具有科学意义和实用价值。


    发明内容


    本发明目是提供一种基于热线法的冻土导热系数修正方法,以利于真实冻土导热
    系数的测试计算。


    为实现上述目的,本发明提出一种基于热线法的冻土导热系数修正方法,该方法
    包括以下步骤:


    1)将土样制作成圆柱形土样,随后将土样置入T℃(-20<T<0℃)的恒温试验箱中
    冻结60~65h,之后将所述土样从恒温试验箱中取出并置入温度为T℃(-20<T<0℃)的恒
    温循环槽内8~10h,待所述土样内外温度达到T℃(-20<T<0℃)时即形成冻土土样。


    所述的圆柱形土样尺寸范围为:半径×高=R(39.1<R<61.8)cm×H(100<H<
    120)cm。


    2)将测温-加热探针的测温线与温度数显设备相连接,将测温-加热探针的加热线
    与直流稳压电源相连接。


    3)将冻土土样从恒温循环槽取出并置入保温箱,将测温-加热探针沿着冻土土样
    顶面的轴心插入。


    4)开启温度数显设备,待温度数显设备读取的温度稳定时记录下温度T
    1,同时开
    启直流稳压电源向测温-加热探针提供电流I和电压U实现对冻土土样的加热,并记录加热
    开始时间t
    1。待土样温度再次稳定后关闭直流稳压电源并记录加热结束时间t
    2和加热结束
    时的土样温度T
    2。


    5)依据式(1)或式(2)计算冻土的导热系数,公式为:






    式(1)中,I为直流稳压电源的电流强度,A;U为直流稳压电源的输出电压,V;π为圆
    周率;l为测温-加热探针的长度,m;L为水凝结成冰释放的热量,kJ/kg;m
    w和m
    0分别为土样的
    未冻水质量和土样的初始水质量含量,kg;t
    1和t
    2分别为冻土土样的加热开始时间与加热结
    束时间;T
    1和T
    2分别为冻土土样的加热开始时间t
    1与加热结束时间t
    2所对应的冻土土样温
    度,℃。






    式(2)中,I为直流稳压电源的电流强度,A;U为直流稳压电源的输出电压,V;t
    1和t
    2
    分别为冻土土样的加热开始时间与加热结束时间;π为圆周率;l为测温-加热探针的长度,
    m;T
    1和T
    2分别为冻土土样的加热开始时间t
    1与加热结束时间t
    2所对应的冻土土样温度,℃。
    T
    a为直流稳压电源对土样加热使得土样融化所吸收潜热等效的温度值,℃,T
    a可依据公式
    (3)计算,式(3)为:






    式(3)中,L为水凝结成冰释放的热量,kJ/kg;ρ
    d为冻土土样的干密度,kg/m
    3;W
    t1和
    W
    t2分别冻土土样的加热开始时间t
    1与加热结束时间t
    2所对应的冻土土样的未冻水%含量;
    ρ
    C为加热开始时间t
    1与加热结束时间t
    2之间冻土土样的平均容积比热,kJ/(kg·℃)。


    本发明的效果是考虑了导热系数测试过程中土样加热-升温导致的冰体融化所吸
    收的潜热,提供的方法能够理清相变潜热对导热系数测试温度的影响。该方法的计算精度
    较传统方法提升了52.6%。精度的提高能够最大限度的实现真实冻土导热系数值的测试计
    算,为冻土热参数测试和温度场计算提供便利。


    具体实施方式


    对本发明的一种基于热线法的冻土导热系数修正方法加以说明。


    本发明的一种基于热线法的冻土导热系数修正方法原理:通过确定冻土土样加热
    过程中的冰体融化量,计算冰体融化所吸收的热量并将该热量转化为冻土应升高的温度增
    量,将该温度增量计入冻土加热—升温后的最终温度,进而依据冻土温度差和冻土加热过
    程中的提供的热量来计算真实的冻土导热系数。


    本发明提出一种基于热线法的冻土导热系数修正方法,该方法包括以下步骤:


    1)将土样制作成尺寸为半径×高=61.8cm×120cm的圆柱形土样,随后将土样置
    入-5℃的恒温试验箱中冻结60h,之后将所述土样从恒温试验箱中取出并置入-5℃恒温循
    环槽8小时,待所述土样内外温度达到-5℃时即形成冻土土样。


    2)将测温-加热探针的测温线与温度数显设备相连接,将测温-加热探针的加热线
    与直流稳压电源相连接。


    3)将冻土土样从恒温循环槽取出并置入保温箱,将测温-加热探针沿着冻土土样
    顶面的轴心插入。


    4)开启温度数显设备,待温度数显设备读取的温度稳定时记录下温度T
    1=-5℃,
    同时开启直流稳压电源向测温-加热探针提供电流I和电压U实现对冻土土样的加热,并记
    录加热开始时间t
    1=0h:0’:0”。待土样温度再次稳定后关闭直流稳压电源并记录加热结束
    时间t
    2=0h:3’:13”和加热结束时的土样温度T
    2=-3.6℃。


    5)依据式式(2)计算冻土的导热系数:






    式(2)中,I为直流稳压电源的电流强度,A;U为直流稳压电源的输出电压,V;t
    1和t
    2
    分别为冻土土样的加热开始时间与加热结束时间;π为圆周率;l为测温-加热探针的长度,
    m;T
    1和T
    2分别为冻土土样的加热开始时间t
    1与加热结束时间t
    2所对应的冻土土样温度,℃。
    T
    a为直流稳压电源对土样加热使得土样融化所吸收潜热等效的温度值,℃,T
    a可依据公式
    (3)计算,式(3)为:






    式(3)中,T
    a为直流稳压电源对土样加热使得土样融化所吸收潜热等效的温度值,
    ℃;L为水凝结成冰释放的热量,kJ/kg;ρ
    d为冻土土样的干密度,kg/m
    3;W
    t1和W
    t2分别冻土土
    样的加热开始时间t
    1与加热结束时间t
    2所对应的冻土土样的未冻水%含量;ρ
    C为加热开始
    时间t
    1与加热结束时间t
    2之间冻土土样的平均容积比热,kJ/(kg·℃)。


    依据探针法确定干密度为1800kg/m
    3,密度为2140kg/m
    3,d
    s为2.72的粉质粘土试样
    在-5℃的冻土导热系数为1.842W/(m·K)。结合专利201510749173.8提供的冻土中未冻水
    含量计算方法确定冻土土样的W
    t1和W
    t2分别为:3.2%、5.9%,冻土土样的平均比热为
    2.1kJ/(kg·℃)。以本发明提供的公式(2)和式(3),可计算得到本发明提供的方法获取的
    冻土导热系数值为0.79W/(m·K)。通过对冰体材料加热升温试验验证了本发明方法较传统
    方法的预测精度提升了52.6%。精度的提高能够最大限度的实现真实冻土导热系数值的测
    试计算,为冻土热参数测试和温度场计算提供便利。


    以上所述仅为结合本次计算过程所进行的说明,对于本领域的技术人员来说,本
    发明可有各种变化和更改。凡依据本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、
    改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。


    关 键 词:
    一种 基于 热线 冻土 导热 系数 测试 修正 方法
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:一种基于热线法的冻土导热系数测试修正方法.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-6154558.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03