巖石導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試方法比較

巖石導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試方法比較第1頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前言導(dǎo)熱系數(shù):表征物質(zhì)導(dǎo)熱能力大小的物理量，是在沒有流體流動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)、單位溫度梯度通過單位截面積所傳遞的熱量。λ，W/（m·K）。熱力開采稠油注蒸汽（熱水）巖石、流體溫度升高熱損失巖石的熱物性參數(shù)有效熱效應(yīng)（油藏升溫程度、受熱范圍、泄油區(qū)彈性能量等）注蒸汽條件下，油藏巖石導(dǎo)熱系數(shù)是熱采工藝設(shè)計(jì)、開發(fā)方案計(jì)算及油藏工程研究中必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。第2頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類HotDisk熱常數(shù)分析儀第3頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)態(tài)法與瞬態(tài)法比較原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍穩(wěn)態(tài)法穩(wěn)定傳熱過程中，傳熱速率等于散熱速率。原理清晰準(zhǔn)確、直接溫區(qū)較寬測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)；對(duì)環(huán)境要求苛刻低導(dǎo)熱系數(shù)材料瞬態(tài)法利用測(cè)試樣品的溫度分布隨時(shí)間的變化關(guān)系，計(jì)算得出。測(cè)試時(shí)間短對(duì)環(huán)境要求低需要通過計(jì)算間接得到導(dǎo)熱系數(shù)高導(dǎo)熱系數(shù)或高溫條件下的測(cè)量第4頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類第5頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、熱流計(jì)法原理：一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理。依據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律，通過公式：式中:k為儀表常數(shù);q為熱流量;δ為試樣厚度;Δt=t1-t2(t1>t2)為溫差。在導(dǎo)熱現(xiàn)象中，單位時(shí)間內(nèi)通過給定截面的熱量，正比例于垂直于該界面方向上的溫度變化率和截面面積，而熱量傳遞的方向則與溫度升高的方向相反。第6頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、熱流計(jì)法優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格適中，精度較高，試樣尺寸較小。缺點(diǎn)：保護(hù)熱流計(jì)法的準(zhǔn)確度不如保護(hù)熱板法。適用范圍：比較適合一般固體絕緣材料、聚合物墓復(fù)合材料、高分子材料熱傳導(dǎo)性能的測(cè)定。第7頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類第8頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、保護(hù)熱板法原理：根據(jù)熱傳導(dǎo)的傅里葉定律，在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中:△S--垂直于熱流線的截面面積△Q--單位時(shí)間通過△S的熱

t，即熱流tλ--導(dǎo)熱系數(shù)

dT/d--溫度梯度第9頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、保護(hù)熱板法優(yōu)點(diǎn)：公認(rèn)準(zhǔn)確度最高，多采用雙試件結(jié)構(gòu)，標(biāo)定基準(zhǔn)樣品，校準(zhǔn)其他儀器。缺點(diǎn)：儀器昂貴，試樣尺寸較大(直徑100mm，厚度10mm)適用范圍：干燥固體絕緣材料、聚合物復(fù)合材料、高分子材料第10頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類第11頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、圓管法原理：根據(jù)長(zhǎng)圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱原理直接測(cè)定單層或多層管絕熱結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)。式中：Q———通過絕熱材料的熱量，W；

d2———絕熱材料外表面直徑，m；

d1———絕熱材料內(nèi)表面直徑，m；

t2———絕熱材料外表面溫度，℃；

t1———絕熱材料內(nèi)表面溫度，℃；

l———絕熱材料的有效長(zhǎng)度，m。第12頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、圓管法優(yōu)點(diǎn)：用于材料的預(yù)制、定型時(shí)測(cè)試條件與實(shí)際使用條件很接近，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算過程。缺點(diǎn)：保持測(cè)試段的溫度場(chǎng)為一維，自動(dòng)控制裝置復(fù)雜；測(cè)試成本高；測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。適用范圍：可以彎曲成管狀；包裹于加熱圓管外側(cè)；管道絕熱材料。第13頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類第14頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、熱線法原理：在試樣中置入一根熱線。測(cè)試時(shí)，在熱線上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。測(cè)量熱線本身或平行于熱線一定距離上的溫度變化與時(shí)間的關(guān)系即可計(jì)算出導(dǎo)熱系數(shù)。第15頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、熱線法優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜、測(cè)量速度快，對(duì)樣品尺寸要求不太嚴(yán)格。缺點(diǎn)：誤差較大（5%~10%）適用范圍：干燥材料、含濕材料；導(dǎo)熱系數(shù)小于2W/m·K的各向同性均質(zhì)材料第16頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類第17頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、閃光法原理：

熱源閃照試樣表面熱響應(yīng)多元函數(shù)擬合熱擴(kuò)散系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)激光或氙燈光第18頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、閃光法優(yōu)點(diǎn)：試樣小、測(cè)試周期短、溫度范圍寬。缺點(diǎn)：求得熱擴(kuò)散系數(shù)，還需要用另外的儀器測(cè)定試樣的比熱和密度。適用范圍：0.05~2000W/（m·K），絕緣材料，金屬材料。第19頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類第20頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、瞬態(tài)平面熱源法原理：該法采用柔性覆銅箔線路制備的加熱及熱敏元件作為探頭。將探頭貼在待測(cè)材料的表面，給探頭加熱后，由于材料表面的溫升與導(dǎo)熱系數(shù)存在一定的關(guān)系，通過多元函數(shù)對(duì)試樣表面溫度的響應(yīng)進(jìn)行擬合后便可計(jì)算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。馬弗爐電腦油浴HotDisk主機(jī)探頭樣品夾持器第21頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、瞬態(tài)平面熱源法優(yōu)點(diǎn)：測(cè)定時(shí)間短；對(duì)材料無損傷；無需取樣，可直接測(cè)定成型工件；試驗(yàn)結(jié)果與試樣厚度無關(guān)，測(cè)定極薄制品?？梢酝瑫r(shí)測(cè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的導(dǎo)熱系數(shù)。缺點(diǎn)：準(zhǔn)確度和精確度尚有待商榷，尚未標(biāo)準(zhǔn)化。適用范圍：干燥或含濕均質(zhì)各向同性材料；液體；第22頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍熱流計(jì)法傅里葉導(dǎo)熱定律設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格適中，精度較高，試樣尺寸小。準(zhǔn)確度不如熱板法固體絕緣材料、聚合物墓復(fù)合材料、高分子材料保護(hù)熱板法傅里葉導(dǎo)熱定律準(zhǔn)確度最高，可標(biāo)定基準(zhǔn)樣品，校準(zhǔn)其他儀器。儀器昂貴，試樣尺寸較大干燥固體絕緣、聚合物復(fù)合、高分子材料圓管法傅里葉導(dǎo)熱定律用于材料的預(yù)制、定型時(shí)可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算過程。自動(dòng)控制裝置復(fù)雜，測(cè)試成本高，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)?？梢詮澢晒軤?，管道絕熱材料。熱線法試樣中置入熱線。測(cè)量熱線溫度變化與時(shí)間的關(guān)系。價(jià)格便宜、測(cè)量速度快，對(duì)樣品尺寸要求不太嚴(yán)格。

誤差較大（5%~10%）干燥材料、含濕材料；導(dǎo)熱系數(shù)小于2W/m·K閃光法激光或氙燈光照射多元函數(shù)擬合熱擴(kuò)散系數(shù)試樣小、測(cè)試周期短、溫度范圍寬。還需要用另外的儀器測(cè)定試樣的比熱和密度。0.05~2000W/（m·K），絕緣材料，金屬材料。瞬變熱平面法加熱熱敏元件探頭，溫升與導(dǎo)熱系數(shù)關(guān)系曲線擬合。測(cè)定時(shí)間短，對(duì)材料無損傷，厚度無關(guān)，多點(diǎn)同測(cè)。未標(biāo)準(zhǔn)化，準(zhǔn)確度較低。干燥或含濕均質(zhì)各向同性材料；液體；第23頁(yè)，課件共24頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月匯報(bào)完畢，敬請(qǐng)批評(píng)指正參考文獻(xiàn)[1]彭浩,樊栓獅,黃犢子.瞬變平面熱源法測(cè)定常壓下四氫呋喃水合物的導(dǎo)熱系數(shù)[J].化學(xué)通報(bào),2005,(12).[2]唐酞峰.圓管導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試方法研究[J].攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(3).[3]李保春,董有爾,.熱線法測(cè)量保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù),2005,(6).[4]李建偉,葛嶺梅,徐精彩,文虎.松散煤體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,(1).[5]崔其山.綜合導(dǎo)熱系數(shù)及其計(jì)算[J].石油化工設(shè)備,2004,(6).[6]陳立有,池紅巖,朱奎,陳雷.穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2003,(4).[7]馮毅,梁滿兵,.穩(wěn)態(tài)平板導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的誤差分析[J].廣州化工,2006,(1).[8]肖衡林,吳雪潔,周錦華,.巖土材料導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算研究[J].路基工程,2007,(3).[9]葛山,尹玉成,.激光閃光法測(cè)定耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)的原理與方法[J].理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)),2008,(2).[10]柏松，周忙來，史希玉.稠油導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1994,(1).[11]徐宜發(fā).非穩(wěn)態(tài)法與準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測(cè)量熱系數(shù)[J].推進(jìn)技術(shù),1994,(1).[12]王振國(guó)，戴自祝.用熱流計(jì)式導(dǎo)熱儀測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)[J].化學(xué)建材,1995,(3).[13]高相斌,劉曉燕,邵麗君.平板法及圓管法絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試[J].油氣田地面工程,2002,(4).[14]公維平,劉英義.多孔材料有效導(dǎo)熱系數(shù)的試驗(yàn)研究[J].山東電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),1999,(2).[15]彭?yè)?dān)任,