專利名稱：一種雙u換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于ー種工程試驗(yàn)車，尤其是ー種巖土熱物性測(cè)試的試驗(yàn)車。
背景技術(shù)：
過(guò)去幾年里，地?zé)崮茉吹睦玫玫椒€(wěn)定發(fā)展，精確的地下熱參數(shù)對(duì)于地?zé)嵯到y(tǒng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。到90年代初期，地下熱參數(shù)雖然在某些大型的工程中得到實(shí)測(cè)，但相當(dāng)浪費(fèi)時(shí)間和金錢。熱響應(yīng)試驗(yàn)是在許多著名的熱力學(xué)著作的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，并于1996年第一次在瑞典的某所大學(xué)成功得到試驗(yàn)。隨后的幾年里，作為靈活的自動(dòng)試驗(yàn)裝置在很多國(guó)家得到發(fā)展和提高。
正確安裝及選擇地?zé)嵯到y(tǒng)是非常重要的，其主要優(yōu)點(diǎn)在干，與常規(guī)的在試驗(yàn)室中測(cè)得的結(jié)果相比，它是直接在地下鉆孔換熱導(dǎo)管中進(jìn)行測(cè)量的，在不受干擾的地下條件里，一些在整個(gè)井的深度范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生變化的參數(shù)(如受回填料和地下水的影響)在熱響應(yīng)試驗(yàn)中均可測(cè)出。由于現(xiàn)有的一些設(shè)備比較大，在不同場(chǎng)合進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，不便于將設(shè)備移動(dòng)到目的地，往往還需提供電カ源供試驗(yàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，如増加蓄電池，更加大設(shè)備的體積與重量。此外，現(xiàn)有熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備其所設(shè)的換熱導(dǎo)管回路比較簡(jiǎn)單，其能夠測(cè)量的面積范圍有限，使得最終估算結(jié)果與實(shí)際值之間有較大的偏差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在干，提供ー種雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備車，車廂內(nèi)設(shè)有ー個(gè)熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備采用一個(gè)封閉的熱循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)地下雙U換熱導(dǎo)管將士壤加熱，溫度的上升被精確的連續(xù)收集。從而即可獲得如導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻等熱性能參數(shù)，且借助雙U換熱導(dǎo)管的設(shè)計(jì)，使換熱導(dǎo)管布置的面積増大，以增加測(cè)量的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型提供ー種雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，包括一個(gè)熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)置于拖車的后車廂內(nèi)，該設(shè)備包含一個(gè)控制器、ー個(gè)水箱、傳輸管、埋置于深層巖土中的換熱導(dǎo)管、泵及加熱或制冷器；前述水箱通過(guò)傳輸管與埋置于深層巖土中的地下?lián)Q熱導(dǎo)管組成ー個(gè)流體循環(huán)回路，而設(shè)置于傳輸管上的泵提供循環(huán)動(dòng)力；所述傳輸管上設(shè)有流體流量計(jì)并設(shè)有各個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有分布的進(jìn)出水溫度傳感器，地下?lián)Q熱導(dǎo)管外側(cè)巖土中也具有溫度傳感器，所述傳輸管上還設(shè)有流體壓カ計(jì)，并與所述控制器信號(hào)連接；該換熱導(dǎo)管雙U管。所述加熱或制冷器設(shè)于水箱內(nèi)對(duì)流體加熱或制冷；所述控制器信號(hào)連接水箱、泵、加熱或制冷器、流量計(jì)及溫度傳感器，所述控制器控制水箱、泵及加熱或制冷器的運(yùn)作，并接受和處理流量計(jì)及溫度傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)。所述水箱上側(cè)設(shè)有ー個(gè)回水口，下側(cè)設(shè)有ー個(gè)出水ロ，回水口連接回水傳輸管，而出水ロ連接出水傳輸管，兩個(gè)傳輸管分別連通于地下?lián)Q熱導(dǎo)管的兩端。其中，所述雙U管為交差布置的雙U管或并排布置的雙U管。其中，雙U管的每個(gè)U管的一端為出水端，另一端為進(jìn)水端，則出水傳輸管具有兩個(gè)歧管分別與雙U管的進(jìn)水端連接，回水傳輸管具有兩個(gè)歧管分別與雙U管的出水端連接。其中，該雙U管的兩個(gè)U管的首尾相連通，且所連通后的雙U管的進(jìn)水端與水箱的出水傳輸管連接，出水端與水箱的回水傳輸管連接。所述加熱或制冷器為加熱器。所述加熱器為電加熱器，其由三個(gè)獨(dú)立的加熱器組成，分別為1、2、4 kW，所述控制器借此能實(shí)現(xiàn)I 7kff的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。所述電加熱器的電路上設(shè)有電流傳感器及電壓傳感器，并與所述控制器信號(hào)連接。所述水箱為保溫水箱，所述控制器采用可編程邏輯控制器。所述控制器、加熱或制冷器、溫度傳感器、泵由該拖車的發(fā)動(dòng)機(jī)提供電源，或與該拖車共享ー個(gè)電カ存儲(chǔ)裝置。本實(shí)用新型的有益效果在于該雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車廂內(nèi)設(shè)有該試驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備采用一個(gè)封閉的熱循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)地下?lián)Q熱導(dǎo)管將士壤加熱，溫度的上升被精確的連續(xù)收集。從而即可獲得如導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻等熱性能參數(shù)。本實(shí)用新型，借組將試驗(yàn)設(shè) 備設(shè)于一個(gè)車廂內(nèi)，不僅利于搬運(yùn)到目的地，同時(shí)還可以利用汽車的電カ及/或動(dòng)カ完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，比如，控制器、加熱或制冷器以及其它用電器件可以由車的發(fā)動(dòng)機(jī)提供電源，或共享應(yīng)用ー個(gè)電カ存儲(chǔ)裝置，而泵即可以用電也可以直接應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。由于雙U換熱導(dǎo)管所分布于地下的面積較大，使最終的估算結(jié)果更接近真實(shí)情況。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。其中控制器I/Mt 2泵3回水口 21出水ロ 22流量計(jì)4回水傳輸管51出水傳輸管52加熱或制冷器6壓カ計(jì)7導(dǎo)管8傳感器9信號(hào)線11電加熱器61。
具體實(shí)施方式
為讓本實(shí)用新型的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例(但不以此為限)，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下如圖I所示，本實(shí)用新型提供ー種雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，該車于拖車的后車廂內(nèi)設(shè)有ー個(gè)熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備包含一個(gè)控制器I、一個(gè)水箱2、傳輸管(包括回水傳輸管51、出水傳輸管52)、埋置于深層巖土中的導(dǎo)管8、泵3及加熱或制冷器6 ;前述水箱2通過(guò)傳輸管與埋置于深層巖土中的地下?lián)Q熱導(dǎo)管8組成ー個(gè)流體循環(huán)回路，而設(shè)置于傳輸管上的泵3提供循環(huán)動(dòng)力；所述傳輸管上設(shè)有流體流量計(jì)4，以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有分布的進(jìn)出水溫度傳感器9，地下?lián)Q熱導(dǎo)管外側(cè)巖土中也具有溫度傳感器9，所述傳輸管上還設(shè)有流體壓カ計(jì)7與所述控制器I信號(hào)連接。所述加熱或制冷器6設(shè)于水箱2內(nèi)對(duì)流體加熱或制冷；所述控制器I通過(guò)信號(hào)線11信號(hào)連接水箱2、泵3、加熱或制冷器6、流量計(jì)4及溫度傳感器9，所述控制器I控制水箱
2、泵3及加熱或制冷器6的運(yùn)作，并接受和處理流量計(jì)4及溫度傳感器9檢測(cè)的數(shù)據(jù)。[0024]具體在本實(shí)例中，如圖I所示，所述加熱或制冷器6為加熱器。電加熱器61由三個(gè)獨(dú)立的加熱器組成，分別為1、2、4 kW，所述控制器I借此能實(shí)現(xiàn)I 7kW的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。且電加熱器的電路上設(shè)有電流傳感器及電壓傳感器，并與所述控制器I信號(hào)連接。而且水箱2上側(cè)設(shè)有ー個(gè)回水口 21，下側(cè)設(shè)有ー個(gè)出水ロ 22，回水口 21連接回水傳輸管51，而出水ロ 22連接出水傳輸管52，兩個(gè)傳輸管分別連通于地下?lián)Q熱導(dǎo)管8的兩端。而地下?lián)Q熱導(dǎo)管8為U管，可以是單U管(如圖)或交差布置的雙U管或并排布置的雙U管，雙U管的每個(gè)U管的一端為出水端，另一端為進(jìn)水端，則出水傳輸管52具有兩個(gè)歧管分別與雙U管的進(jìn)水端連接，回水傳輸管51具有兩個(gè)歧管分別與雙U管的出水端連接；或者，該雙U管的兩個(gè)U管的首尾相連通，且所連通后的雙U管的進(jìn)水端與水箱的出水傳輸管連接，出水端與水箱的回水傳輸管連接。本實(shí)用新型具雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其將前述的熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備安裝于車內(nèi)，利用汽車的電カ及/或動(dòng)カ完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，比如，控制器I、加熱或制冷器6以及其它用電器件可以由車的發(fā)動(dòng)機(jī)提供電源，或共享應(yīng)用ー個(gè)電カ存儲(chǔ)裝置，而泵3即可以用電也可以直接應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。 本實(shí)用新型的具體應(yīng)用方法熱響應(yīng)試驗(yàn)對(duì)于正確安裝及選擇地?zé)嵯到y(tǒng)是非常重要的，其主要優(yōu)點(diǎn)在干，與常規(guī)的在試驗(yàn)室中測(cè)得的結(jié)果相比，它是直接在地下鉆孔換熱器中進(jìn)行測(cè)量的，在不受干擾的地下條件里，一些在整個(gè)井的深度范圍內(nèi)會(huì)發(fā)生變化的參數(shù)(如受回填料和地下水的影響)在熱響應(yīng)試驗(yàn)中均可測(cè)出。本實(shí)用新型是ー個(gè)封閉的熱循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)地下?lián)Q熱導(dǎo)管將士壤加熱，溫度的上升被精確的連續(xù)收集。這樣即可獲得如導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻等熱性能參數(shù)。本實(shí)用新型車中所設(shè)的試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)可由三部分組成數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)采集裝置(由控制器I、流體流量計(jì)4、溫度傳感器9、壓カ計(jì)7、電流傳感器及電壓傳感器等傳感器)與地下?lián)Q熱導(dǎo)管相連接形成封閉的熱循環(huán)系統(tǒng)，它內(nèi)部有溫度傳感器9、管道循環(huán)泵3、電加熱器61、自動(dòng)調(diào)溫器(可選設(shè)備)、定壓裝置(可選設(shè)備)、流量計(jì)
4、壓カ計(jì)7等部件組成，由ー輛小型拖車的后車廂封閉包裝；數(shù)據(jù)輸出是通過(guò)ー些程序軟件，將采集到的數(shù)據(jù)以特殊的格式存儲(chǔ)在控制柜中的電腦里，也可轉(zhuǎn)移到其他計(jì)算機(jī)中；可通過(guò)分析軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到我們想要的數(shù)據(jù)。如圖I所示，巖土熱物參數(shù)作為ー種物理性質(zhì)，無(wú)論對(duì)其放熱還是取熱試驗(yàn)，其數(shù)據(jù)處理過(guò)程基本相同。因此根據(jù)要求特制設(shè)備的原理是控制器I控制泵3工作，由于泵3的作用，流體由回水口 21進(jìn)入，分布于回水口 21的溫度傳感器9采集溫度信號(hào)。流體進(jìn)入水箱2，經(jīng)過(guò)電加熱，通過(guò)循環(huán)泵3后，到流量傳感器采集流量信號(hào)，加熱的流體溫度信號(hào)。由傳感器采集，然后流體從出水口 22流出，輸入到埋置于深層巖土中的導(dǎo)管8內(nèi)，導(dǎo)管8內(nèi)加熱的流體與深層巖土進(jìn)行熱交換后，又從回水口 21返回到儀器內(nèi)，形成封閉的循環(huán)。將在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)采集到的加熱功率、溫度差、流量值作為測(cè)量數(shù)據(jù)，再利用參數(shù)估算法求出巖土的平均導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到檢測(cè)目的。電流傳感器、電壓傳感器用于對(duì)加熱器的加熱功率進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，以保證檢測(cè)精度。本實(shí)用新型的設(shè)備的具體條件為(I)試壓、保壓后的成井測(cè)試孔導(dǎo)管。(2)巖土熱物性測(cè)系統(tǒng)設(shè)備。①控制器土壤導(dǎo)熱能力測(cè)試數(shù)據(jù)采集記錄儀，模擬量輸入輸出模塊(進(jìn)出水溫度、電流、電壓傳感器、信號(hào)、電源連接線、穩(wěn)定的単相交流電源)；②電加熱器61由三個(gè)獨(dú)立的加熱器組成，分別為1、2、4 kW，可根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)I 7kW的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；③水泵3 :揚(yáng)程為10 m，設(shè)定額定流量為I. 2m3/h. 4.裝置在保溫水箱外，作用是在測(cè)試開始時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)水流量，把溫差穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)?？刂破鱅是可編程邏輯控制器，是ー種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在エ業(yè)環(huán) 境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。惟以上所述者，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本實(shí)用新型實(shí)施范圍；故，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍及創(chuàng)作說(shuō)明書內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型專利涵蓋之范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，包括一個(gè)熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備設(shè)置于拖車的后車廂內(nèi)，該設(shè)備由至少ー個(gè)控制器、ー個(gè)水箱、傳輸管、埋置于深層巖土中的換熱導(dǎo)管、泵及加熱或制冷器組成；其特征在于 前述水箱通過(guò)傳輸管與埋置于深層巖土中的地下?lián)Q熱導(dǎo)管組成ー個(gè)流體循環(huán)回路，而設(shè)置于傳輸管上的泵提供循環(huán)動(dòng)力； 所述傳輸管上設(shè)有流體流量計(jì)以及于各個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有分布的進(jìn)出水溫度傳感器，地下?lián)Q熱導(dǎo)管外側(cè)巖土中也具有溫度傳感器，所述加熱或制冷器設(shè)于水箱內(nèi)對(duì)流體加熱或制冷; 所述控制器信號(hào)連接水箱、泵、加熱或制冷器、流量計(jì)及溫度傳感器，所述控制器控制水箱、泵及加熱或制冷器的運(yùn)作，并接受和處理流量計(jì)及溫度傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)；所述換熱導(dǎo)管為雙U管。
2.如權(quán)利要求I所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述水箱上側(cè)設(shè)有一個(gè)回水口，下側(cè)設(shè)有ー個(gè)出水ロ，回水口連接回水傳輸管，而出水口連接出水傳輸管，兩個(gè)傳輸管分別連通于地下?lián)Q熱導(dǎo)管的兩端。
3.如權(quán)利要求I所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述雙U管為交差布置的雙U管或并排布置的雙U管。
4.如權(quán)利要求3所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，其中，雙U管的每個(gè)U管的一端為出水端，另一端為進(jìn)水端，則出水傳輸管具有兩個(gè)歧管分別與雙U管的進(jìn)水端連接，回水傳輸管具有兩個(gè)歧管分別與雙U管的出水端連接。
5.如權(quán)利要求3所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在干，該雙U管的兩個(gè)U管的首尾相連通，且所連通后的雙U管的進(jìn)水端與水箱的出水傳輸管連接，出水端與水箱的回水傳輸管連接。
6.如權(quán)利要求2所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述加熱或制冷器為加熱器。
7.如權(quán)利要求6所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述加熱器為電加熱器，所述電加熱器由三個(gè)獨(dú)立的加熱器組成，分別為1、2、4 kW，所述控制器借此能實(shí)現(xiàn)I 7kff的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述電加熱器的電路上設(shè)有電流傳感器及電壓傳感器，并與所述控制器信號(hào)連接，所述傳輸管上還設(shè)有流體壓カ計(jì)，并與所述控制器信號(hào)連接。
9.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述水箱為保溫水箱，所述控制器采用可編程邏輯控制器。
10.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其特征在于，所述控制器、加熱或制冷器、溫度傳感器、泵由該拖車的發(fā)動(dòng)機(jī)提供電源，或與該拖車共享一個(gè)電カ存儲(chǔ)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種雙U換熱導(dǎo)管的熱響應(yīng)試驗(yàn)車，其包括設(shè)于拖車車廂的一個(gè)熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備一個(gè)控制器、一個(gè)水箱、傳輸管、埋置于深層巖土中的換熱導(dǎo)管、泵及加熱或制冷器；前述水箱通過(guò)傳輸管與埋置于深層巖土中的地下?lián)Q熱導(dǎo)管組成一個(gè)流體循環(huán)回路，而設(shè)置于傳輸管上的泵提供循環(huán)動(dòng)力；所述傳輸管上設(shè)有流體流量計(jì)并設(shè)有各個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有分布的進(jìn)出水溫度傳感器，地下?lián)Q熱導(dǎo)管外側(cè)巖土中也具有溫度傳感器，所述傳輸管上還設(shè)有流體壓力計(jì)，并與所述控制器信號(hào)連接，所述換熱導(dǎo)管為雙U管。該熱響應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備采用一個(gè)封閉的熱循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)地下?lián)Q熱導(dǎo)管將土壤加熱，溫度的上升被精確的連續(xù)收集。從而即可獲得如導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻等熱性能參數(shù)。
文檔編號(hào)G01N25/20GK202599887SQ20122022640
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者吳亞平, 許力 申請(qǐng)人:安徽省拓普能源科技管理股份有限公司