SU1124225A1

SU1124225A1 - Устройство дл моделировани промерзани грунта

Info

Publication number: SU1124225A1
Application number: SU823432116A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич БОЙКО; Вадим Александрович Долинченко; Виктор Поликарпович Мельниченко; Виктор Александрович Полторацкий; Сергей Александрович Усанов
Original assignee: Войсковая Часть 44526
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1984-11-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА., содержащее контейнер с открытыми торцами и теплоизол ционным слоем по боковым поверхност м, теплообменники дл охлаждени и подогрева торцовых поверхностей грунта, воздуховод с вентил тором и нагревательными элементами с регул торами нагрева, а также приборы дл измерени температуры грунта и воздуха, отличающе ес тем, что, с цель{о повьшени точности управлени температурным полем в образце грунта, воздуховод выполнен в виде змеевика с сечением витков пр моугольной формы, нагревательные элементы с регул торами нагрева установлены внутри воздуховода в.каждом его витке, приборы дл измерени температуры.размещены в воздуховоде и внутри контейнера на одинаковых уровн х, а высота сечени витков воздуховода удовлетвор ет условию гр l ropj ropJOcT ст где h - высота сечени витка воздуховода; ф|,р - допустима поперечна сос (Л тавл юща теплового потока (доли от теплового потока вдоль образца); - толщина теплоизол ционного сло ; 1 - теплопроводность стенки контейнера;ю 71 Рр- теплопроводность грунта. 4 to ю СП

Description

Изобретение относитс к устройствам дл экспериментальных исследований физико-механических процессов в мерзлых горных породах и быть использовано в лабораторных установках, имитирук цих процессы теплообмена при промерзании и оттаивании грунтов, морозного пучени грунтов и факторы, вли ющие на эти процессы. Известно устройство дл исследовани процесса промерзани грунта, содержащее контейнер с образцом, помещенный в скважину ClИ. Однако данное устройство не поз|Вол ет воспроизводить различные усло ви промерзани , имеющие место в разных климатических районах, и управл ть различными факторами, вли ющими на процесс промерзани ., Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл моделировани промерзани грунта, содержащее контейнер с открытыми торцами и теплоизол ционным слоем по боковым поверхност м, теплообменники торцовых поверхностей грунта, воздуховод с вентил тором и нагревательными элементами с регул торами нагрева, а также приборы дл измерени температуры грунта и воздуха 12. Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности вы полнени программы перемещени фронт промерзани ,соответствун цейпроцессу .,л.,«-Ра г. о«о« промерзани грунта в природе в св зи с тем, что промерзание образца проис ходит как с торца, так и через боковые стенки. Цель изобретени - повышение точности управлени температурным полем в образце грунта. . Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве дл моделировани промерзани грунта, содержащем контейнер с открытыми торцами и теплоиз лдционным слоем по боковым поверхнос т м, теплообменники дл охлаждени и подогрева торцовых поверхностей грунта, воздуховод с вентил тором и нагревательными элементами с регул торами нагрева, а также приборы дл измерени температуры грунта и воздуха, воздуховод выполнен в виде змеевика с сечением витков п р моугольной формы, нагревательные элементы с регул торами нагрева установлены внутри воздуховода в каждом его витке, приборы дл измерени температуры размещены в. воздуховоде и внутри к6нтейнё ра на одинаковых уровн х, а высота сечени витков воздуховода удовлетвор ет условию - высота сечени витка воздуховода; Фрор - допустима поперечна составл юща теплового потока (доли от теплового потока вдоль образца); - толщина теплоизол ционного сл теплопроводность стенки контейнера; Лрр- теплопроводность грунта. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид;:на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2. Устройство состоит из контейнера 1 и теплообменников 2 и 3 на торцах контейнера. Торцы контейнера открыты, а боковые стенки имеют теплоизол цию 4. На внешней поверхности теплоизол ции размещен спиралеобразный воздуховод 5, обвивающий контейнер равномерными витками по всей высоте. пс ВнуТрИ ВОЗДУХОВОДа 5 установлены вентил тор 6 и нагревательные элементы 7, которые имеют регул торы 8 нагрева. Внутри контейнера ив воздуховоде на одинаковых уровн х по высоте установлены датчики 9 температуры . Воздуховодами 1О и 11 теплообменник 2 соединен с холодильной камерой. Аналогично воздуховодами 12 и 13 соединен со второй холодильной камеройтеплообменник 3. Устройство работает следующим образом . В контейнер 1 помещают образец грунта. Через воздуховод 10 в теплообменник 2 подают воздух из холодильной камеры, при этом часть его по воздуховоду 11 возвращаетс обратно в холодильную камеру. Таким образом, в теплообменнике 2 создают, заданную температуру, которую регулируют в процессе эксперимента, воспроизвод заданный режим охлаждени торцовой поверхности образца при его

йромораживании. Аналогичным образом в теплообменнике 3 обеспечивают температурный режим, имеющий место в природе на подошве сло сезонного промерзани грунта. Часть воздуха из теплообменника 2 с помощью вентил тора 6 нагнетаетс в спиралеобразньй воздуховод, где за счет теплообмена с окружающей-средой и искусственного подогрева нагревательными элементами 7 воздух нагреваетс . Наблюдатель контролирует с помощью датчиков температур 9 рас//

L

П24225 .4

пределение температур в образце грунта и в окружающем спиралеобразном воздуховоде 5, создава в последнем температурное поле, аналогичное тем5 пературному полю в образце.

Предлагаемое техническое решение полностью обеспечивает одномерность :промерзани грунта за счет устране:ни теплопередачи через боковую 10 ;поверхность контейнера и позвол ет существенно повысить достоверность прЬгн6за развити криогенных процессов .

i

3 П

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА., содержащее контейнер с открытыми торцами и теплоизоляционным слоем по боковым поверхностям, теплообменники для охлаждения и подогрева торцовых поверхностей грунта, воздуховод с вентилятором и нагревательными элементами с регуляторами нагрева, а также приборы для измерения температуры грунта и воздуха, отлич. ающе еся тем, что, с цельро повышения точности управления температурным полем в об разце грунта, воздуховод выполнен в виде змеевика с сечением витков прямоугольной формы, нагревательные элементы с регуляторами нагрева установ лены внутри воздуховода в.каждом его витке, приборы для измерения температуры размещены в воздуховоде и внутри контейнера на одинаковых уровнях, а высота сечения витков воздуховода удовлетворяет условию

-С^фгорJсЛ_СТ .' где h - высота сечения витка воздуховода;

[Ф_ГОрЗ ~ допустимая поперечная составляющая теплового потока (доли от теплового потока вдоль образца);

о^_т- толщина теплоизоляционного слоя;

Λ - теплопроводность стенки контейнера;·

А_гр- теплопроводность грунта.

>

1 1124225