[发明专利]一种混凝土与冷却水管换热试验方法

说明书

本发明公开了一种混凝土与冷却水管换热试验方法。本发明的试验原理简单，具备可操作性，通过改变热流强度、改变水管材质得到混凝土试块与冷却水管的换热效率，以期通过对试验结果分析研究，从中寻求换热系数与热流变化、材料常物性等因素的一般性规律，以便建立换热系数计算模型，弄清混凝土与冷却水管在试验期全过程的换热行为，为今后对相同水管的应用进行仿真研究时提供关键参数。

技术领域

本发明涉及一种混凝土与冷却水管换热试验方法。

背景技术

混凝土是热性材料，浇筑后由于水泥水化放热反应，温度不断上升，内部最高可达30℃～70℃；它同时又是惰性材料，内部热量散失迟于表面，形成了内部温度高于表面的情形。过大的基础温差和内外温差的存在均易导致混凝土的开裂，因此从根本上防止混凝土裂缝出现就是及时地将其内部的热量导出，其中水管冷却技术是一种行之有效的混凝土内部降温方法，其中水管冷却效率一定程度上取决于水管与混凝土的热交换能力，通常由换热系数表征，同时该系数也是水管冷却混凝土数值仿真的关键参数，其精度直接决定了仿真计算的精度。但换热系数目前仍由经验确定，尚缺乏有效的试验手段来获取。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种混凝土与冷却水管换热试验方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种混凝土与冷却水管换热试验方法，包括以下步骤：

(1)制作多棱柱混凝土试块，多棱柱混凝土试块的棱数为n，n≥5，在试块中间设有冷却水水管Ⅰ，冷却水管Ⅰ的两端伸出混凝土试块；

(2)多棱柱混凝土试块有n个面，每个面沿长度方向分为4个区域，分别为A区、B区、C区和D区，在每个面对应的每个区域上设置有薄膜加热器；

(3)在冷却水管Ⅰ的内壁和外壁上、多棱柱混凝土试块内均设有贴片式热电偶，贴片式热电偶沿着冷却水管Ⅰ呈环形辐射均匀设置，贴片式热电偶与中央处理器配套使用；

(4)将多棱柱混凝土试块和冷却水管Ⅰ放置在试验箱内；

(5)将多棱柱混凝土试块的n个面和每个面上4个区域的薄膜加热器的加热情况进行随机组合，薄膜加热器的加热温度在设定范围内进行变化，由贴片式热电偶测得各点的温度值，得出各点混凝土试块与冷却水管Ⅰ的换热效率；

(6)制作多棱柱混凝土试块，在试块中间设有与冷却水水管Ⅰ材质不同的冷却水水管Ⅱ，重复上述步骤，得出各点混凝土试块与冷却水管Ⅱ的换热效率；

(7)将步骤(5)和步骤(6)中得出的换热效率进行回归分析，得到混凝土试块与冷却水管的换热效率模型。

所述多棱柱混凝土试块的外表面设有石棉层，石棉层与试验箱内壁之间设有聚四氟乙烯隔层，冷却水管Ⅰ伸出的两端外表面设有聚四氟乙烯隔层，试验箱内剩余的空隙内填充细沙。

所述薄膜加热器的加热温度为30℃～70℃。

所述冷却水管Ⅰ为铁管，冷却水水管Ⅱ为HDPE管。

所述试验箱是由玻璃纤维板制成的，试验箱设置在支撑座上。

所述多棱柱混凝土试块为五棱柱混凝土试块，五棱柱混凝土试块有5个面，分别为Ⅰ面、Ⅱ面、Ⅲ面、Ⅳ面和Ⅴ面。

本发明的试验原理简单，具备可操作性，通过改变热流强度、改变水管材质得到混凝土试块与冷却水管的换热效率，以期通过对试验结果分析研究，从中寻求换热系数与热流变化、材料常物性等因素的一般性规律，以便建立换热系数计算模型，弄清混凝土与冷却水管在试验期全过程的换热行为，为今后对相同水管的应用进行仿真研究时提供关键参数。

附图说明

图1是本发明的试验装置结构示意图。

图2是图1的A-A截面图。