CN211785261U - 一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，本实用新型通过温控系统或总控系统提供试验所需温度，通过水箱控制器或总控系统对绝热试验箱内的裂隙岩样进行供水，通过绝热试验箱内的压传感器、未冻水含量传感和所有温度传感器采集实时数据，通过总控系统得到最终结果。本实用新型设置了供水系统，在低温裂隙岩体传热试验时考虑到对流传热和冰‑水相变作用，能测量低温裂隙岩体的传热性能，从而更安全有效地解决寒区工程遇到的冻岩问题。

Description

一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统

技术领域

本实用新型属于寒区工程领域，具体涉及一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统。

背景技术

在我国现有的对岩土工程的试验仪器中，少有针对低温裂隙岩体的传热的试验装置。现在大量工程项目在广大寒区上马。此类地区存在裂隙岩体，其热学特性对工程建设具有重大影响。然而，市面上缺乏能够考虑对流和相变作用的裂隙岩体传热试验仪。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，能够测量低温裂隙岩体的传热性能，从而更安全有效地解决寒区工程遇到的冻岩问题。

为了达到上述目的，本实用新型包括供水系统、温控系统、绝热试样箱、数据采集系统、总控系统和集水箱；

绝热试样箱用于放置裂隙岩样，裂隙岩样的裂隙部位设置有水压传感器和未冻水含量传感器，绝热试样箱上设置有温度传感器，绝热试样箱置于温控系统的恒温室内，绝热试样箱通过保温进水管连接供水系统，绝热试样箱通过保温出水管连接集水箱，水压传感器、未冻水含量传感器和温度传感器均连接数据采集系统，数据采集系统、供水系统和温控系统连接总控系统；

数据采集系统用于采集水压传感器、未冻水含量传感器和温度传感器的数据并转发至总控系统；

总控系统用于控制供水系统的流量和温控系统的温度，以及接收数据采集系统采集的数据。

供水系统包括可控温水箱，水箱控制器设置在可控温水箱上，保温进水管插入水箱控制器内并进入到可控温水箱内，水箱控制器连接总控系统。

水箱控制器内设置有恒流泵，恒流泵连接可控温水箱和保温进水管，恒流泵上设置有水箱流量计，恒流泵和水箱流量计通过水箱控制器控制。

可控温水箱内设置有水箱控温板和水箱温度计，水箱控温板和水箱温度计均连接水箱控制器。

保温出水管上设置有出水流量计和出水温度计，出水流量计和出水温度计均连接数据采集系统。

裂隙岩样与绝热试样箱间填充有微膨胀防水绝缘胶。

绝热试样箱通过试样箱支架固定在恒温室内。

与现有技术相比，本实用新型的试验系统通过温控系统提供试验所需温度，通过供水系统对绝热试验箱内的裂隙岩样进行供水，通过绝热试验箱内的水压传感器、未冻水含量传感和温度传感器采集实时数据，通过总控系统得到最终结果。本实用新型设置了供水系统，在低温裂隙岩体传热试验时考虑到对流传热作用和冰-水相变，能测量低温裂隙岩体的传热性能，从而更安全有效地解决寒区工程遇到的冻岩问题。

进一步的，本实用新型裂隙岩样与绝热试样箱间填充有微膨胀防水绝缘胶，以防止水流和热流在岩样和试样箱之间的缝隙传递，从而影响试验结果，确保试验结果的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1、供水系统；2、温控系统；3、绝热试样箱；4、数据采集系统；5、总控系统；6、集水箱；7、试样箱支架；8、裂隙岩样；9、水箱控制器；10、可控温水箱；11、保温进水管； 12、水箱流量计；13、恒流泵；14、水箱温度计；15、水箱控温板；17、恒温室；18、温度传感器；22、出水流量计；23、出水温度计；24、保温出水管；26、水压传感器；27、未冻水含量传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1，本实用新型包括供水系统1、温控系统2、绝热试样箱3、数据采集系统4、总控系统5和集水箱6。

绝热试样箱3用于放置裂隙岩样8，裂隙岩样8与绝热试样箱3间填充有微膨胀防水绝缘胶，裂隙岩样8的裂隙部位设置有水压传感器26和未冻水含量传感器27，绝热试样箱3上设置有温度传感器18，绝热试样箱3置于温控系统2的恒温室17内，绝热试样箱3通过试样箱支架7固定在恒温室17内，绝热试样箱3通过保温进水管11连接供水系统1，绝热试样箱3通过保温出水管24连接集水箱6，水压传感器26、未冻水含量传感器27和温度传感器18均连接数据采集系统4，数据采集系统4、供水系统1和温控系统2连接总控系统5；供水系统1 包括可控温水箱10和水箱控制器9，可控温水箱10上设置有水箱控制器9，水箱控制器9内插入保温进水管11直至可控温水箱10。水箱控制器9内设置有恒流泵13，恒流泵13连接可控温水箱10和保温进水管11，恒流泵13上设置有水箱流量计12，恒流泵13和水箱流量计 12均连接水箱控制器9。可控温水箱10内设置有水箱控温板15和水箱温度计14，每隔1min 监控温度，水箱控温板15和水箱温度计14均连接水箱控制器9。保温出水管24上设置有出水流量计22和出水温度计23，用来记录温度和流量，出水流量计22和出水温度计23均连接至数据采集系统4。

数据采集系统4用于采集水压传感器26、未冻水含量传感器27、所有温度传感器18、出水流量计22和出水温度计23的数据并转发至总控系统5；总控系统5用于控制供水系统1的流量和温控系统2的温度，以及接收数据采集系统4采集的数据。

本实用新型的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，根据试验所需，制作裂隙岩样和无裂隙岩块；

步骤二，采用热学参数测量仪测定无裂隙岩块的比热和热传导系数；

步骤三，将裂隙岩样8按要求放入试样箱并连接温度传感器18，在裂隙岩样8的裂隙部位设置水压传感器26和未冻水含量传感器27，来监测裂隙岩样8的未冻水压力和未冻水含量的变化规律；

步骤四，调节温控系统2或通过总控系统5控制，使恒温室17内的温度符合试验要求；

步骤五，调节水箱控制器9或通过总控系统5控制供水系统1对绝热试样箱3内供水；水箱控制器9和总控系统5持续采集水箱温度计14的数据，当数据小于阈值时，开启水箱控温板15，当数据高于阈值时，关闭水箱控温板15，水箱控制器9和总控系统5实时采集水箱流量计12和出水流量计22的数据，并控制恒流泵13的开闭；

步骤六，数据采集系统4实时采集水压传感器26、未冻水含量传感器27、所有温度传感器18、出水流量计22和出水温度计23的数据并转发至总控系统5；

步骤七，总控系统接收数据采集系统4采集的数据。

Claims (7)

1.一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，包括供水系统(1)、温控系统(2)、绝热试样箱(3)、数据采集系统(4)、总控系统(5)和集水箱(6)；

绝热试样箱(3)用于放置裂隙岩样(8)，裂隙岩样(8)的裂隙部位设置有水压传感器(26)和未冻水含量传感器(27)，绝热试样箱(3)上设置有温度传感器(18)，绝热试样箱(3)置于温控系统(2)的恒温室(17)内，绝热试样箱(3)通过保温进水管(11)连接供水系统(1)，绝热试样箱(3)通过保温出水管(24)连接集水箱(6)，水压传感器(26)、未冻水含量传感器(27)和温度传感器(18)均连接数据采集系统(4)，数据采集系统(4)、供水系统(1)和温控系统(2)连接总控系统(5)；

数据采集系统(4)用于采集水压传感器(26)、未冻水含量传感器(27)和温度传感器(18)的数据并转发至总控系统(5)；

总控系统(5)用于控制供水系统(1)的水流和温控系统(2)的温度，以及接收数据采集系统(4)采集的数据。

2.根据权利要求1所述的一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，供水系统(1)包括可控温水箱(10)和水箱控制器(9)，水箱控制器(9)设置在可控温水箱(10)上，保温进水管(11)插入水箱控制器(9)内并进入到可控温水箱(10)内，水箱控制器(9)连接总控系统(5)。

3.根据权利要求2所述的一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，水箱控制器(9)内设置有恒流泵(13)，恒流泵(13)连接可控温水箱(10)和保温进水管(11)，恒流泵(13)上设置有水箱流量计(12)，恒流泵(13)和水箱流量计(12)通过水箱控制器(9)控制。

4.根据权利要求2所述的一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，可控温水箱(10)内设置有水箱控温板(15)和水箱温度计(14)，水箱控温板(15)和水箱温度计(14)均连接水箱控制器(9)。

5.根据权利要求1所述的一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，保温出水管(24)上设置有出水流量计(22)和出水温度计(23)，出水流量计(22)和出水温度计(23)均连接数据采集系统(4)。

6.根据权利要求1所述的一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，裂隙岩样(8)与绝热试样箱(3)间填充有微膨胀防水绝缘胶。

7.根据权利要求1所述的一种可考虑对流传热作用的低温裂隙岩体传热试验系统，其特征在于，绝热试样箱(3)通过试样箱支架(7)固定在恒温室(17)内。

Images