Полная версия

Главная arrow Строительство arrow ТЕОРИЯ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В НЕФТЕГАЗОВЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Подготовка и проведение эксперимента

Бюкс равномерно заполняется влажным грунтом; на боковой поверхности бюксы закрепляется датчик теплового потока; по центру бюксы, согласно рисунку 4.12, вставляется термометр сопротивления; подготовленный бюкс помещается в рабочую камеру циркуляционного блока; выводы датчиков подключают к АЦП и фиксируют текущие значения t [°С] и q [Вт/м2]; спустя 10-15 часов, необходимых для восстановления локального перераспределения влажности возникшего в ходе заполнения грунтом бюксы до равномерного состояния, подключают циркуляционный блок к внешнему контуру охлаждения криостата; включают криостат, выставляют заданную температуру.

Расшифровка графиков

На рис. 4.13-4.14 в качестве примера приведены кривые изменения температуры грунта, камеры и теплового потока в ходе эксперимента при замораживании образца до -10,29 °С. Перед началом эксперимента проводится наблюдение за изменением величин t [°С] и q [Вт/м2], необходимо для этого удостовериться в том, что температура внутри камеры равна температуре образца и плотность теплового потока равна нулю, для чего производится съемка в течение 1-1,5 часа без включения циркуляции.

Кривые изменения температуры образца, камеры и теплового потока в ходе проведения эксперимента

Рис. 4.13-4.14. Кривые изменения температуры образца, камеры и теплового потока в ходе проведения эксперимента

Температура теплоносителя в ванне криостата в начальный момент времени, отмеченный штриховой линей 1, обычно ниже, чем в циркуляционном контуре. Поэтому в рабочей камере в момент пуска помпы происходит стремительное падение температуры (см. рис. 4.13 — кривая «камера») и, как следствие, возникает тепловой поток, плотность которого стремительно возрастает. За короткое время q достигает максимума — пик /, соответствующий текущему температурному градиенту. После этого разрыв в значениях температур образца и камеры сокращается в промежутке от пика / до штриховой линии 2. В момент времени, соответствующий штриховой линии 2, в переохлажденном влажном грунте с температурой переохлаждения, в данном случае, tn = -2,27 °С происходит лавинообразное формирование кристаллов льда, сопровождающееся высвобождением скрытой теплоты фазового перехода и повышения температуры грунта до температуры tj — равновесной температуры замерзания грунта, tj = -0,25°С. Согласно графику, в этот момент времени возникает второй максимум теплового потока (пик II), однако он быстро снижается и продолжает изменяться в узком диапазоне значений q, вплоть до штриховой линии 3, что соответствует интервалу времени, в котором поддерживается постоянная температура образца — tj, т. е. в этом интервале происходит замерзание всей свободной воды — воды с температурой замерзания /3. Далее, начиная от момента времени — штриховой линии 3 происходит замерзание сначала более удаленных от минеральной частицы слоев рыхлосвязанной воды, температура замерзания которых ниже чем температура замерзания свободной воды. При этом суммарное количество воды в каждом последующем слое снижается, а следовательно уменьшается количество выделяющейся скрытой теплоты кристаллизации — снижается тепловой поток. Постепенно происходит замерзание все более приближенных к поверхности минеральной частицы слоев рыхлосвязанной воды с одновременным уменьшением количества воды в каждом последующем слое, а следовательно продолжается снижение выделяющейся при этом теплоты фазового перехода и уменьшение q. Так происходит до момента времени, соответствующего штриховой линии 4, когда температура образца достигает температуры камеры, после которого как температура, так и тепловой поток выходят на постоянные, не меняющиеся со временем величины.

Основой расчета служит уравнение теплового баланса

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>