Способ моделирования температурных полей

Способ моделирования температурных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 5д, 18

5с, 2 № 133446

K(Ä "Ä,1„,, q л

)) 1

1!

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа М И

Г. И. Маньковский и Jl. Б. Прозоров

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЪ|Х ПОЛЕЙ

Заявлено 4 апреля 1960 r. за И 661967/22 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «бюллетене изобретений» 1 1е 22 за 1960 г.

Известные способы моделирования требуют сооружения дорогих моделей, применения сложного оборудования и т. п.

Для решения конкретных задач по замораживанию горных пород, с целью повышения их устойчивости при производстве строительных работ, предлагается способ моделирования температурных полей на термосимильных материалах. Моделирование процессов замораживания горных пород на термосимильных материалах основано на использовании кр итер иев подобия, выведенных из соответствующих дифференциальных уравнений теплопроводности. Известно, что для моделирования процессов замораживания или оттаивания горных пород необходимо соблюсти следующие критерии подобия: —, - = idem (1);, = idem (2); опт

>.,(, = idem (3);, = idem (4); 2 2

С, l/«

= idem (5); з

IAE . aI, а — температуропроводность горйых пород соответственно в мерзлом и талом состоянии, м /час; т — время протекания процесса, час;

l — л и н ейные р а з меры, м; о — объемная теплота плавления, ккал/м . и — пористость пород, %, Хь .2 — теплопроводность пород соответственно в мерзлом и талом состоянии, ккал/м/час; № 13344б а, о

Qg Qg

О (6) индекс о обозначает показатели модели.

Зная теплофизические свойства пород натуры и модели, а также их линейные размеры, определяют исходные величины моделирования:

2 масштаб времени = (— ) о Ж (lo,, масштаб температур замораживания апС, 1 о о ойдо . > Ts о (8) где Т Tio — объемный вес пород в мерзлом состоянии, кг/м ;.масштаб начальных температур пород (9) масштаб скоростей фильтрационного потока (10) Vo С,а, Сг о о

Моделирование производят непосредственно на естественных породах, заполненных пресной водой, помещенных в специальный стенд, применяя отрицательную температуру для замораживания пород.

Предлагаемый метод моделирования процесса замораживания позволяет проводить исследование при положительной температуре охладителя, используя для этого термосимильные материалы, т. е. такие, которые удовлетворяют критериям подобия тепловых потоков. В этом случае необходимо, чтобы жидкий заполнитель твердых частиц термосильного материала имел температуру точки плавления выше 0, например, бензол T„= 5,5, метакриловая кислота T„, = 16, уксусная кислота Т„, = 16,6 .и другие органические соединения. В качестве твердой составляющей термосимильного материала модели при/2 — температуры соответственно в мерзлой и талой зонах пород,, С,— объемная теплоемкость воды, ккал/м";

С вЂ” объемная теплоемкость пород в талом состоянии, кка,г/м3, V — начальная скорость движения подземных вод, существовавшая до начала замораживания, м/час.

Критериальные соотношения (1 — 4) позволяют моделировать процесс замораживания пород при отсутствии движения подземных вод, а совокупность соотношения (1 — 5) — с учетом движения подземных вод. Необходимым и достаточным условием возможности моделирования процессов замораживания пород является равенство отношений температуропроводностей пород модели и натуры в мерзлом и талом состоянии. № 133446

Предмет изобретения

Способ моделирования температурных полей, создающихся в различных средах в ходе тепловых процессов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения размеров модели и упрощения ее теплового оборудования, при моделировании в качестве жидкого заполнителя используют термооимильные материалы, а в качестве твердой составляющей — шарики, например, из металла, пластмассы, стекла и других материалов.

Редактор Л. М. Струве Техред А. А. Камышникова Корректор С. Цверина

Подп. к пен. 7Х1-61

Зак. 4066

Объем О.ЗЧ цСЛ. й. Л.

Цена 5 кап, и открытий

Формат бум. 70X108 />s

Тираж 700

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР, Москва Петровка, 14. меняют металлические, стеклянные или пластмассовые шарики. Меняя диаметр шариков, можно в широких пределах варьировать теплофизические свойства термосимильного материала модели, так как будет меняться соотношение твердых частиц к жидкому заполнителю.

При моделировании на термосимильных материалах температура плавления жидкого заполнителя будет соответствовать температуре точки плавления в натурных условиях, т. е. для пресной воды будет соответствовать 0 . При моделировании процесса на термосимильных материалах в качестве охладителя может применяться обычная вода определенной положительной температуры, соответствующей отрицательной температуре замораживающего рассола в натурных условиях.

Так, в случае, если термосимильный материал представлен железной дробью, пустоты между которой заполнены уксусной кислотой; имеющей температуру точки плавления 16,6, а диаметр колонок уменьшен в 10 раз, то, исходя из уравнения (71, процесс замораживания на модели будет протекать, примерно, в 200 раз быстрее, чем в натурных условиях (приняты среднезернистые водонасыщенные пески) . Сопоставляя теплофизические свойства данного термосимильного материала с теплофизическими свойствами натурных среднезернистых песков, получаем, исходя из уравнения (8), что масштаб температур замораt, живания -=3,5, Следовательно, понижение воды-охладителя на 1 о ниже 16,6 соответствует понижению, примерно, на 3,5 ниже 0 замораживающего рассола в натурных условиях; т. е. при моделировании процесса замораживания пород на выбранном термосимильном материале понижение температуры воды-охладителя от 16,6 до 0 будет соответствовать понижению температуры замораживающего рассола в натурных условиях от 0 до — 58 .