專利名稱：含水多孔介質(zhì)材料的傳熱性質(zhì)和孔隙流動性質(zhì)的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔介質(zhì)材料的傳熱和流動性質(zhì)的測試裝置，尤其是一種含水多孔介質(zhì)材料的傳熱性質(zhì)和孔隙流動性質(zhì)的測試裝置，屬于地球物理和熱工參量測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了研究城市地面沉降和城市地質(zhì)的熱污染情況，需要測試含水多孔介質(zhì)材料的傳熱和流動性質(zhì)，已有技術(shù)中，專利號為94103302.3的“弱含水層滲透系數(shù)快速測定方法”的發(fā)明專利，是對弱含水層的水文地質(zhì)和滲透系數(shù)的測定技術(shù)；專利號為01806143.5的“監(jiān)測海水向沿海城市淡水含水層流動的方法和裝置”的發(fā)明專利，僅可監(jiān)測海水移向城市的狀況。兩項專利技術(shù)都不能完成多孔介質(zhì)含水后傳熱性質(zhì)和流動性質(zhì)的測試。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種測試裝置，該測試裝置可以測試含水多孔介質(zhì)的整體傳熱性質(zhì)，以及孔隙中水的流動性質(zhì)。并能夠模擬分析在原有多孔介質(zhì)流動、傳熱影響下，地?zé)峄毓唷⒗鴿B濾液回灌等情況時，回灌水的溫度分布和流動情況。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在試驗箱體內(nèi)，充滿著待測試的多孔介質(zhì)材料，其中預(yù)先埋設(shè)了多個熱電耦元件。熱電耦元件分成幾層構(gòu)成一個網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，這樣可以測出整個箱體空間中的溫度場。自來水經(jīng)過浮子控制的進水管進入加熱水箱。加熱水箱中的水由加熱裝置加熱升溫，加熱過程的開始和停止由加熱裝置中的溫度控制回路控制。加熱到一定溫度的水，經(jīng)電磁閥進入給水箱。根據(jù)給水箱中的水位高低控制電磁閥的開閉。由于加熱水箱容積比給水箱大許多，給水箱出水相對小，因而可以使得給水箱中的水溫基本恒定。給水箱中的水經(jīng)過六條水管進入充滿多孔介質(zhì)材料的試驗箱體內(nèi)，再分別通過六個流量計回流到集水箱。集水箱中的水位是預(yù)先設(shè)定的，比給水箱水位低，保證與給水箱水位有一定高度差，通過調(diào)節(jié)給水箱中的水位來調(diào)節(jié)試驗箱體內(nèi)水的流速。集水箱中有溢流板，越過溢流板的水通過濾網(wǎng)進入過濾水箱。
試驗箱體中預(yù)埋了注水管，可模擬預(yù)置水井，注水管為壁面開有若干小孔的不銹鋼管。在不對注水管注水的測試中，達到設(shè)定溫度的水進入試驗箱體，這時通過熱電耦和流量計連續(xù)測試多孔介質(zhì)材料內(nèi)的水的溫度和流過介質(zhì)孔隙水的流量，并由專門的裝置連續(xù)記錄測量數(shù)據(jù)，得出流動傳熱的實時圖形，以獲得含水多孔介質(zhì)材料的傳熱和流動性質(zhì)。
在對注水管注水的測試中，可模擬地?zé)峄毓?、垃圾滲濾液回灌等情況，通過流量計和熱電耦的測量數(shù)據(jù)，分析在地?zé)峄毓唷⒗鴿B濾液回灌的影響下，多孔介質(zhì)材料中水的溫度分布和流動情況。當(dāng)改變注水管的位置時，流量計可以測得距離水井不同距離處的流動情況。注水管中的進水，源于加熱水箱，經(jīng)過水泵加壓，經(jīng)截止閥流入。當(dāng)進水壓力不需要很大時，既定溫度的水也可不通過水泵直接進入注水管。當(dāng)注水管在注水過程中發(fā)生阻塞時，必須采取回揚措施。回揚時，通過回揚水泵抽取試驗箱體中的水排入過濾水箱。
該測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠模擬地下土壤層中地下水的流動和傳熱特性，具有實質(zhì)性的優(yōu)點和顯著進步。


圖1是本發(fā)明測試裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖中，1是試驗箱體，2是注水管，3是給水箱，4是電磁閥，5是加熱水箱，6是注水水泵，7是D截止閥，8是加熱裝置，9是A截止閥，10是B截止閥，11是C截止閥，12是，13是流量計，14是集水箱，15是過濾網(wǎng)，16進水管，17是過濾水箱，18是泄水管，19是熱電耦元件。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括試驗箱體1，注水管2，給水箱3，電磁閥4，加熱水箱5，注水水泵6，D截止閥7，加熱裝置8，A截止閥9，B截止閥10，C截止閥11，回揚水泵12，流量計13，集水箱14，過濾網(wǎng)15，進水管16，過濾水箱17，泄水管18，熱電耦元件19。
在試驗箱體1內(nèi)充滿著待測試的多孔介質(zhì)材料，材料中布置多層網(wǎng)狀熱電耦元件19。進水管16的一端與自來水相通，另一端伸入加熱水箱5內(nèi)，并與浮球閥連接。加熱水箱5中安裝帶有溫度控制的加熱裝置8，加熱水箱5的一個出口通過電磁閥4與給水箱3相連。給水箱3底部通過六條水管與試驗箱體1右側(cè)連通。試驗箱體1的左側(cè)出口處，上下并列安裝著六個流量計13，六個流量計13的出口并聯(lián)后與集水箱14底部相通。集水箱14出口通過過濾網(wǎng)15連通過濾水箱17，在過濾水箱17底部裝有泄水管18。
注水管2是壁面開有若干小孔的不銹鋼管，插在試驗箱體1內(nèi)，注水管2進口分成兩路，一路通過B截止閥10，與注水水泵6出口相連，另一路通過C截止閥11與回揚水泵12進口相連，注水水泵6進口經(jīng)D截止閥7與加熱水箱5另一出口相連。回揚水泵12出口與過濾水箱17相連。
在注水水泵6出口端與加熱水箱5的另一出口端之間的旁通回路上裝有A截止閥9。
自來水經(jīng)過浮子控制的進水管16進入加熱水箱5。水由加熱裝置8加熱升溫，達到設(shè)定溫度的水經(jīng)由電磁閥4進入給水箱3，再經(jīng)過六條水管進入充滿多孔介質(zhì)材料的試驗箱體1內(nèi)，再分別通過六個流量計13回流到集水箱14。集水箱14中裝有溢流板，其水位是預(yù)先設(shè)定的，集水箱14中的水位始終低于給水箱3中的水位，保證水流順利流向集水箱14，通過調(diào)節(jié)給水箱3中的水位來調(diào)節(jié)水的流速，給水箱3中的水位的控制靠電磁閥4開閉來實現(xiàn)。越過溢流板的水通過過濾網(wǎng)15流入過濾水箱17，最后通過泄水管18外排。
在不對注水管2注水的測試中，達到設(shè)定溫度的水進入試驗箱體1內(nèi)，這時通過熱電耦元件19和流量計13連續(xù)測試多孔介質(zhì)材料內(nèi)水的溫度分布和流過介質(zhì)孔隙水的流量，并由專門的裝置連續(xù)記錄測量數(shù)據(jù)，得出流動傳熱的實時圖形，以獲得含水多孔介質(zhì)材料的傳熱和流動性質(zhì)；在對注水管2注水的測試中，可模擬地?zé)峄毓?、垃圾滲濾液回灌等情況，通過流量計13和熱電耦元件19的測量數(shù)據(jù)，分析在地?zé)峄毓?、垃圾滲濾液回灌影響下，多孔介質(zhì)中水的溫度分布和流動情況。
當(dāng)改變注水管2的位置時，流量計13可以測得距離注水管2不同距離處的流動情況。注水管2中的進水，源于加熱水箱5，經(jīng)過注水水泵6加壓后，由B截止閥10流入。當(dāng)進水壓力不需要很大時，既定溫度的水也可不通過注水水泵6直接進入注水管2。
當(dāng)注水管2在注水過程中發(fā)生阻塞時，必須采取回揚措施。回揚時，通過回揚水泵12抽取試驗箱體1中的水排入過濾水箱17。
權(quán)利要求
1.一種含水多孔介質(zhì)材料的傳熱性質(zhì)和孔隙流動性質(zhì)的測試裝置，包括試驗箱體(1)，注水管(2)，給水箱(3)，電磁閥(4)，加熱水箱(5)，注水水泵(6)，D截止閥(7)，加熱裝置(8)，A截止閥(9)，B截止閥(10)，C截止閥(11)，回揚水泵(12)，流量計(13)，集水箱(14)，過濾網(wǎng)(15)，進水管(16)，過濾水箱(17)，泄水管(18)，熱電耦元件(19)，在試驗箱體(1)內(nèi)充滿著待測試的多孔介質(zhì)材料，材料中布置多層網(wǎng)狀熱電耦元件(19)，進水管(16)的一端與自來水相通，另一端伸入加熱水箱(5)內(nèi)，并與浮球閥連接，加熱水箱(5)中安裝帶有溫度控制的加熱裝置(8)，加熱水箱(5)的一個出口通過電磁閥(4)與給水箱3相連，給水箱(3)底部通過六條水管與試驗箱體(1)右側(cè)連通，試驗箱體(1)的左側(cè)出口處，上下并列安裝著六個流量計(13)，六個流量計(13)的出口并聯(lián)后與集水箱(14)底部相通，集水箱(14)出口通過過濾網(wǎng)(15)連通過濾水箱(17)，在過濾水箱(17)底部裝有泄水管(18)，注水管(2)是壁面開有若干小孔的不銹鋼管，插在試驗箱體(1)內(nèi)，注水管(2)進口分成兩路，一路通過B截止閥(10)，與注水水泵(6)出口相連，另一路通過C截止閥(11)與回揚水泵(12)進口相連，注水水泵(6)進口經(jīng)D截止閥(7)與加熱水箱(5)另一出口相連，回揚水泵(12)出口與過濾水箱(14)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水多孔介質(zhì)材料的傳熱性質(zhì)和孔隙流動性質(zhì)的測試裝置，其特征是在注水水泵(6)出口端與加熱水箱(5)的另一出口端之間的旁通回路上裝有A截止閥(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水多孔介質(zhì)材料的傳熱性質(zhì)和孔隙流動性質(zhì)的測試裝置，其特征是集水箱(14)中裝有溢流板，集水箱(14)中的水位預(yù)先設(shè)定，并低于給水箱(3)的水位，調(diào)節(jié)給水箱(3)中的水位可以調(diào)節(jié)水的流速，給水箱(3)中水位的控制靠電磁閥(4)的開閉來實現(xiàn)。
全文摘要
含水多孔介質(zhì)材料的傳熱性質(zhì)和孔隙流動性質(zhì)的測試裝置，主要包括試驗箱體，注水管，給水箱，電磁閥，加熱水箱，水泵，截止閥，流量計，集水箱，過濾水箱，熱電耦元件。該裝置在充滿多孔介質(zhì)材料的試驗箱體內(nèi)，預(yù)先埋設(shè)了多層網(wǎng)狀熱電耦元件以及模擬水井的不銹鋼注水管。將加熱到一定溫度的熱水，流過試驗箱體，用熱電耦和流量計連續(xù)測試多孔介質(zhì)材料內(nèi)水的溫度分布和流過介質(zhì)孔隙水的流量，并由專門的裝置連續(xù)記錄測量數(shù)據(jù)，得出流動傳熱的實時圖形，以獲得含水多孔介質(zhì)材料的傳熱和流動性質(zhì)，該測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠模擬地下土壤層中地下水的流動和傳熱特性，具有實質(zhì)性的優(yōu)點和顯著進步。
文檔編號G01V9/02GK1584571SQ200410025038
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者馬捷, 戴斌, 鄧真權(quán), 龍翔 申請人:上海交通大學(xué)