[实用新型]可变加热负荷岩土热物性测试仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可变加热负荷岩土热物性测试仪器。

背景技术

目前，我国土壤源热泵岩土热物性测试仪的很大一部分都是建立在加热负荷恒定的基础上，对地埋管的进出口温度，流量等参数进行测定、记录、分析。由于各地的地质结构和构成相差很大，恒定的加热器加热功率与所测量的当地的地埋管每延米换热量数值上相差很大，最终导致测量结果与实际偏差有着很大的差距。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种可变加热负荷岩土热物性测试仪器，它结构合理，使用方便。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可变加热负荷岩土热物性测试仪器，它包括加热器、循环水泵、温度测量装置、流量测量装置、信号变送装置、微机控制与处理装置，循环水泵与安装在地下的埋管连接，形成循环回路；在循环管路上分别设置温度测量装置、流量测量装置，并在至地下的管路上设置加热器，温度测量装置、循环水泵、流量测量装置均通过信号变送装置与微机控制与处理装置连接。

所述温度测量装置为温度传感器。

所述流量测量装置为流量传感器。

所述微机控制与处理装置还设有打印机。

由于循环泵的压力作用，埋管内的流体经过与测试仪相连接的地上回路进入，流量传感器采集其量信号。测试仪内部的温度传感器采集温度信号T₁，流体通过泵以后，经电加热器加热升温，加热后的管内流体温度信号记为T₂，经温度传感器采集后，经与测试仪相连接的地下回路流入埋置在钻孔内的PE管中，PE管中经过加热的流体与地下深层岩土进行热交换，又从连接地上测试仪回路返回到仪器中，形成一个封闭的循环。自某一时刻起对水加热一定的时间（数十小时）。测量回路中水的温度及其对应的时间，根据已知的数据反推钻孔周围岩土的导热系数和钻孔内热阻。将通过传热模型得到的流体平均温度与实际测得的结果进行对比，当计算得到的结果与实测的结果误差最小时，对应的导热系数值即为所求的结果。方差最小值可以通过最优化技术求得。

f=Σi=1N(Tcal,i-Texp,i)2---(1)]]>

式中：

f--流体模型平均温度与实际测结果方差，℃²；

T_cal,i--第i时刻由传热模型计算出的埋管中流体的平均温度，℃；

T_exp，i--第i时刻实际测量的埋管中流体平均温度（取出口和入口流体温度的平均值），℃；

N--实验测量数据的组数。

对于本仪器的数据采集功能，采用的是中断子程序。它每秒执行一次，对循环水流量、进出口温度、加热器电流和电压信号进行采集，在显示屏中可实时观测到各个数据值，并进行相应的数据处理处理。流量、功率进行累加，温度实行平均处理，可设置间隔时间对数据进行打印，同时，该数据也将存储到存储器中。该仪器的数据存储器容量4GB，可支持30天连续存储，并存储的测试数据在系统停电后数据不会丢失。设计的外置USB插口支持用U盘把数据导出在电脑中进行数据分析。仪器中打印机打印的纸数据可用于永久的保存。

本实用新型的使用过程为：

第一步：保证在整个热响应测试实验过程中供电的持续，给用电控制柜通电；

第二步：将钻孔中的PE管通过绝缘软管与热响应测试仪连接，将软管保温，必要时搭建帐篷进行遮盖，避免阳光的直射或雨雪天气对测试仪照成损坏，影响测试效果；

第三步：通过补水桶向试验系统中注满水，保证系统的正常运行；