RU2417368C2 - Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел - Google Patents
Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417368C2 RU2417368C2 RU2008138643/28A RU2008138643A RU2417368C2 RU 2417368 C2 RU2417368 C2 RU 2417368C2 RU 2008138643/28 A RU2008138643/28 A RU 2008138643/28A RU 2008138643 A RU2008138643 A RU 2008138643A RU 2417368 C2 RU2417368 C2 RU 2417368C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- samples
- standard
- heat
- source
- solving
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Способ включает нагрев поверхности эталонного образца и поверхностей последовательно расположенных с эталоном изучаемых образцов твердых тел источником тепловой энергии. Источник движется с постоянной скоростью относительно эталона и изучаемых образцов твердых тел. Осуществляют измерение избыточных температур поверхностей эталона и изучаемых образцов твердых тел в точках на линии нагрева и определение теплофизических свойств по величине избыточных температур. В способе используют образцы произвольной формы, при этом эталонный образец является однородным образцом фиксированных размеров. Посредством решения обратной задачи теплопроводности для эталона восстанавливают закон распределения тепловой энергии источника. Теплопроводность и объемную теплоемкость образцов определяют посредством решения обратно-коэффициентной задачи теплопроводности. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы.
Description
Настоящее изобретение относится к способам определения теплофизических свойств твердых тел, например, горных пород.
Правильный учет значений теплофизических свойств горных пород, таких как теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность, приобретает первостепенную важность при промышленном применении тепловых способов повышения нефтеотдачи, предполагающих предварительное моделирование процессов тепломассобмена в резервуаре (нефтяной пласт) и скважинах, а также определение теплового режима скважинного оборудования.
Предлагаемый способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел отличается от известных способов (см., например, патент RU 2153664 или патент RU 2011977) возможностью проведения измерений на коротких образцах произвольной формы, возможностью использования только одного эталона в эксперименте и расширением функциональных возможностей измерений за счет обеспечения измерений, кроме теплопроводности, также и объемной теплоемкости и повышения точности измерений за счет снижения систематической погрешности, появляющейся в существующих способах из-за приближенного учета кривизны поверхности образцов.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерений объемной теплоемкости и повышения точности измерений.
Предлагаемый способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел, в том числе и обладающих неоднородными свойствами, включает нагрев поверхности образца при движении блока нагрева относительно образца с последующим определением избыточных температур, по которым проводится определение теплофизических свойств, таких как теплопроводность и (или) температуропроводность. Способ может применяться для образцов произвольной формы, позволяя осуществлять измерения теплопроводности в широком диапазоне от 0,06 до 250 Вт/(м·К).
Способ измерений теплофизических свойств твердых тел заключается в нагреве поверхности эталонного образца - однородного образца фиксированных размеров с известными постоянными теплопроводностью и объемной теплоемкостью и поверхностей последовательно расположенных с эталоном изучаемых образцов твердых тел источником тепловой энергии (Попов Ю.А. Некоторые особенности методики массовых детальных исследований теплопроводности горных пород // Изв. ВУЗов. Геология и разведка, №4 - 1984, с.72-76.), движущимся с постоянной скоростью относительно эталона и изучаемых образцов твердых тел, измерении избыточных температур (т.е. разницы между температурой поверхности и начальной температурой) поверхностей эталона и изучаемых образцов твердых тел в точках на линии нагрева (линии на поверхности образца, по которой движется центр источника нагрева) и определении теплопроводности изучаемых образцов по результатам измерений избыточных температур на поверхностях эталона и изучаемых образцов.
При измерениях на стандартном керне, представляющем собой цилиндрическую колонку (столбик) горной породы, достаточно плотной, чтобы сохранять слоистую структуру, размером 30×30 мм, и использовании плоского эталонного образца обрабатывают результаты измерения избыточных температур для эталона и изучаемых образцов таким образом, что при помощи теоретического моделирования (изучение процесса при помощи теоретических моделей (в данном случае при помощи численного решения) физических процессов, сопровождающих процесс измерений, определяют различие избыточных температур для плоской и цилиндрической поверхностей, и вносят установленную поправку в измеренные избыточные температуры.
При измерениях на стандартном керне решают обратно-коэффициентную задачу теплопроводности (вычисление коэффициента теплопроводности или объемной теплоемкости по значению температуры в отдельных точках, Бек Дж., Блакуэлл Б., Сент-Клэр Ч., мл. / Некорректные обратные задачи теплопроводности: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 312 с.) и с использованием решения обратно-коэффициентной задачи теплопроводности определяют теплопроводность и объемную теплоемкость цилиндрических образцов стандартного керна.
При измерениях на плоских образцах решают обратно-коэффициентную задачу теплопроводности и с использованием решения обратно-коэффициентной задачи теплопроводности определяют теплопроводность и объемную теплоемкость плоских образцов.
При реализации способа эталонный и исследуемый образцы устанавливаются на стол. Лазер, используемый в качестве источника тепловой энергии, включается на нагрев и перемещается прямолинейно с постоянной скоростью (2-4 мм/с). Измерения температуры проводятся последовательно на поверхности эталона и образца. По решению обратной задачи теплопроводности для эталонного образца восстанавливается закон распределения тепловой энергии источника. По решению обратной задачи теплопроводности для образца восстанавливается значение коэффициента теплопроводности или объемной теплоемкости.
Claims (2)
1. Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел, включающий нагрев поверхности эталонного образца и поверхностей последовательно расположенных с эталоном изучаемых образцов твердых тел источником тепловой энергии, движущимся с постоянной скоростью относительно эталона и изучаемых образцов твердых тел, измерение избыточных температур поверхностей эталона и изучаемых образцов твердых тел в точках на линии нагрева и определение теплофизических свойств по величине избыточных температур, отличающийся тем, что используют образцы произвольной формы, при этом эталонный образец является однородным образцом фиксированных размеров, посредством решения обратной задачи теплопроводности для эталона восстанавливают закон распределения тепловой энергии источника, и теплопроводность и объемную теплоемкость образцов определяют посредством решения обратно-коэффициентной задачи теплопроводности.
2. Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел, обладающих неоднородными свойствами по п.1, отличающийся тем, что в качестве изучаемого образца используют стандартный керн.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008138643/28A RU2417368C2 (ru) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел |
US12/570,811 US8444315B2 (en) | 2008-09-30 | 2009-09-30 | Method of determining thermophysical properties of solid bodies |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008138643/28A RU2417368C2 (ru) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008138643A RU2008138643A (ru) | 2010-04-10 |
RU2417368C2 true RU2417368C2 (ru) | 2011-04-27 |
Family
ID=42057445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008138643/28A RU2417368C2 (ru) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8444315B2 (ru) |
RU (1) | RU2417368C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807433C1 (ru) * | 2023-04-14 | 2023-11-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием термовизоров |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101936931B (zh) * | 2010-08-23 | 2012-03-14 | 张国建 | 岩土热物性测试系统 |
WO2012091600A1 (ru) * | 2010-12-30 | 2012-07-05 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ определения теплопроводности насыщенной пористой среды |
RU2563327C2 (ru) * | 2011-05-31 | 2015-09-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ характеристики неоднородности и определения теплопроводности материалов (варианты) и устройство для его осуществления |
FR2985019B1 (fr) * | 2011-12-21 | 2014-01-24 | Irsn | Fluxmetre auto-etalonne |
RU2548408C1 (ru) * | 2013-12-18 | 2015-04-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ для определения теплопроводности и температуропроводности материалов |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3761713A (en) * | 1971-07-13 | 1973-09-25 | Us Interior | Method of detecting loose rock |
US3864969A (en) * | 1973-08-06 | 1975-02-11 | Texaco Inc | Station measurements of earth formation thermal conductivity |
US4120199A (en) * | 1977-03-10 | 1978-10-17 | Standard Oil Company (Indiana) | Hydrocarbon remote sensing by thermal gradient measurement |
US4343181A (en) * | 1980-03-11 | 1982-08-10 | The United Stated Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for determining thermal conductivity and thermal capacity per unit volume of earth in situ |
HU198339B (en) * | 1985-05-10 | 1989-09-28 | Budapesti Mueszaki Egyetem | Method and measuring probe for simultaneous local detection of thermophysical characteristics, first of all, of thermal conductivity and coefficient of temperature distribution |
US4947682A (en) * | 1989-03-13 | 1990-08-14 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method of locating oil and gas horizons using a wellbore heat flow log |
US5159569A (en) * | 1990-11-19 | 1992-10-27 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Formation evaluation from thermal properties |
RU2011977C1 (ru) | 1991-07-23 | 1994-04-30 | Чернышов Владимир Николаевич | Способ бесконтактного измерения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления |
US5346307A (en) * | 1993-06-03 | 1994-09-13 | Regents Of The University Of California | Using electrical resistance tomography to map subsurface temperatures |
RU2153664C1 (ru) | 1999-03-04 | 2000-07-27 | Попов Юрий Анатольевич | Способ экспрессного определения теплопроводности твердых материалов и устройство для его осуществления |
US7086484B2 (en) * | 2003-06-09 | 2006-08-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Determination of thermal properties of a formation |
US7937999B2 (en) * | 2006-09-26 | 2011-05-10 | Baker Hughes Incorporated | Estimating formation temperature near a borehole and using same for estimating a property of the formation |
RU2422633C1 (ru) * | 2009-12-30 | 2011-06-27 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ изучения свойств горного массива и устройство для его осуществления |
-
2008
- 2008-09-30 RU RU2008138643/28A patent/RU2417368C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-09-30 US US12/570,811 patent/US8444315B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807433C1 (ru) * | 2023-04-14 | 2023-11-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием термовизоров |
RU2807398C1 (ru) * | 2023-04-14 | 2023-11-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием пирометров |
RU2811326C1 (ru) * | 2023-10-15 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) | Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием датчиков теплового потока |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100080260A1 (en) | 2010-04-01 |
US8444315B2 (en) | 2013-05-21 |
RU2008138643A (ru) | 2010-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Smits et al. | An evaluation of models of bare soil evaporation formulated with different land surface boundary conditions and assumptions | |
Lu et al. | Determination of diffusion coefficients of carbon dioxide in water between 268 and 473 K in a high-pressure capillary optical cell with in situ Raman spectroscopic measurements | |
Riche et al. | Thermal conductivity of snow measured by three independent methods and anisotropy considerations | |
RU2417368C2 (ru) | Способ бесконтактного определения теплофизических свойств твердых тел | |
Kaempfer et al. | A microstructural approach to model heat transfer in snow | |
Hedayati-Dezfooli et al. | An experimental study of coupled heat and moisture transfer in soils at high temperature conditions for a medium coarse soil | |
RU2387981C1 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов | |
CN106248725A (zh) | 一种多孔介质等效导热系数测量方法 | |
Watanabe et al. | Electrical impedance measurement of plastically deforming halite rocks at 125 C and 50 MPa | |
Yu et al. | Direct numerical simulation of methane hydrate dissociation in pore-scale flow by using CFD method | |
Miao et al. | Temperature dependence of thermal diffusivity and conductivity for sandstone and carbonate rocks | |
Trautz et al. | Sensible heat balance and heat-pulse method applicability to in situ soil-water evaporation | |
Abdulagatov et al. | Measurements of the density, speed of sound, viscosity, and derived thermodynamic properties of geothermal fluids | |
CN108051472A (zh) | 一种材料高温热物性参数的快速测量方法 | |
Brütting et al. | Dynamic T-History method-A dynamic thermal resistance for the evaluation of the enthalpy-temperature curve of phase change materials | |
Rubio | A laboratory procedure to determine the thermal properties of silt loam soils based on ASTM D 5334 | |
Sagdeev et al. | Simultaneous measurements of the density and viscosity of 1-hexene+ 1-decene mixtures at high temperatures and high pressures | |
Maia de Oliveira et al. | Vapor− liquid equilibria for pentane+ dodecane and heptane+ dodecane at low pressures | |
Milsch et al. | The relationship between hydraulic and electrical transport properties in sandstones: An experimental evaluation of several scaling models | |
Preux et al. | Thermal conductivity model function of porosity: review and fitting using experimental data | |
Bagheri et al. | Analysis of tool-chip interface temperature with fem and empirical verification | |
RU2523090C1 (ru) | Способ определения удельной теплоемкости материалов | |
Zhukov et al. | Estimation of systematic errors of the multimodel method for nondestructive determination of the thermophysical properties of solid materials | |
RU2507513C1 (ru) | Способ определения количественного состава многокомпонентной среды | |
Jugastreanu et al. | Thermal properties of oil and gas reservoires rocks modeling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20100923 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20101015 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161001 |