Способ измерения теплопроводности пористых тел при всестороннем давлении

Способ измерения теплопроводности пористых тел при всестороннем давлении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам измерения теплофизических свойств веществ, и может быть использовано в геофизике для оценки глубинных тепловых полей, процессов мембранного разделения в химической промышленности и других отраслях.

Аналогом предлагаемого способа является стационарный способ плоского слоя из работы Курбанова А.А. Теплопроводность газо-, водо- и нефтенасыщенных горных пород в условиях моделирующих глубинные залегания пластов// Изв. АН СССР. Физика Земли. 1988. С.107-112. Всестороннее давление до 150 МПа на исследуемый образец создается в термостатированном автоклаве, заполненном передающей давление жидкостью (минеральным маслом). При этом пористый образец насыщается создающей давление жидкостью, что приводит к значительному изменению его теплопроводности.

Прототип предлагаемого способа описан в работе Эмирова С.Н. Экспериментальное исследование теплопроводности полупроводников и горных пород при высоких давлениях и температурах: дис.… докт.техн. наук. - Махачкала, 1997. - 306 с. Отличается от аналога тем, что давление до 350 МПа на образец создается газом (аргоном). Прототип свободен от недостатка аналога, но требует использования сложного компрессорного оборудования, взрывоопасен и затрудняет точное поддержание и измерение давления на образец.

Техническая задача изобретения - измерение теплопроводности пористых тел при температурах от 200 до 500 К и давлении до 150 МПа.

Для решения технической задачи изобретения предлагается покрывать поверхность пористого цилиндрического образца вязкотекучим составом на основе низкомолекулярных силиконовых каучуков (полиорганосилоксанов), отверждающихся при комнатной температуре под воздействием влаги воздуха.

Технический результат изобретения - возможность измерять теплопроводность пористого тела при всестороннем давлении, без насыщения образца передающей давление средой.

Для осуществления изобретения цилиндрический образец 1 (диаметр 20-60 мм, высота 5-20 мм) помещается между цилиндрическими нагревателем 2 и холодильником 3 (фиг.1). Нагреватель 2 и холодильник 3 имеют радиальные каналы 6 и 5 для размещения датчиков температуры Т_нагр и Т_хол (термопар). Соприкасающиеся поверхности образца 1 нагревателя 2 и холодильника 3 пришлифовываются для уменьшения теплового сопротивления. После этого свободная боковая поверхность образца 1 покрывается слоем полиорганосилоксана (силиконового каучука) 4 толщиной 0,25÷0,5 мм и вся измерительная ячейка (фиг.1) выдерживается на воздухе в течение 24 часов.

Для проведения измерения теплопроводности измерительная ячейка помещается в термостатированный автоклав, в котором создается гидростатическое давление. Теплопроводность рассчитывается по формуле:

Q - количество тепла, выделяемое нагревателем 2;

Q_nom - потери тепла нагревателя 2 (по методике прототипа);

l - толщина образца 1;

S - эффективная площадь сечения образца 1;

Т_нагр - температура нагревателя 2;

Т_хол - температура холодильника 3.

Способ измерения теплопроводности пористых тел при всестороннем давлении до 150 МПа и температурах от 200 до 500 К, представляющий собой разновидность стационарного способа плоского слоя, отличающийся тем, что образец изолируют от среды, передающей давление, покрытием из полиорганосилоксана.