Способ определения времени кристаллизации влаги в грунтах

Способ определения времени кристаллизации влаги в грунтах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Саеетскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное.к авт. сеид-ву(22) Заявлено 30. 04. 80(21)2922214/18-25 )$ т ) . Кт1 З

М

G 01 N 25/04 с присоединением заявки М

Государствен имй коммтет

СССР пе делам изобретений н открытвй (23) Приоритет

Опубликовано 0706.82. Бюллетень Й9 21 (%3} УДК 536 ° 42 (088.8) Дата опубликования описаммя 07.06. 82

:! .-.,";:( оеатный (72) Авторы изобретения

Ю С даниелян П А Яниц и и Г Е Ыев дин

Государственный научно-исследовательский пр институт нефтяной и газовой проиаалейищ им. В.И.Муравленко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

ВЛАГИ В ГРУНТАХ

Изобретение относится к области определения фазового состава воды в дисперсных материалах при отрицательных температурах, а более. конкретнок области определения времени кристаллизации влаги"в грунтах, н может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений в области распростраиенкя многолетнемерэлых пород.

Известен способ изучения кинетики изотермической кристаллизации переохлажденных капель воды,позволмидий . определить время..кристаллизации, основанный на фотографировании в поляризованном свете изменения агрегатного состояния капель воды |.1).

Недостатком этого способа является необходимость нанесения эмульсии типа вода-масло на предметное стекло дпя наблюдения через микроскоп, что не позволяет применить этот. способ для определения времени кристаллизации влаги в грунте.

Наиболее близким к преддагаемому является способ определения времени кристаллизации влаги в грунтах. Использование этого способа предполагает наличие нескольких одинаковых образцов-близнецов влажного грунта, которые помещают в среду с отрицательной температурой и измеряют их температуру. Далее образцы-близнецы поочередно с интервалом в несколько часов извлекаются из среды с отрицательной температурой, при этом измеряется количество незамерзшей в них воды (2).

Недостатками этого способа являются большая погрешность, связанная с использованием нескольких образцовблизнецов вместо одного образца грунта и большая длительность эксперимента, связанная с необходимостью измерения содержания незамерзшей воды в нескольких образцах.

Цель изобретения - увеличение точности и ускорение процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения времени кристаллизации влаги в грунтах, включаюцем измерение температуры образца, помеценного в среду с отрицательной температурой, опредепюот время кристаллизации влаги в грунтах на одном образце путем регистрации теплового потока, пронизывающего нетеплоизолированную часть поверхности образца при изотермической

934334 кристаллизации, и количество тепла, выделившегося из образца грунта за счет кристаллизации эа определенный промежуток времени с последующей обработкой результатов этих измерений по формуле .5

» «a(Q} дЧ где Ф - время кристаллизации; ьЬ{} - количество тепла, выделившегося иэ образца грунта за счет кристаллизации влаги за определенный промежуток времени;

- изменение теплового потока, пронизывающего нетеплоиэолированную поверхность грун та за тот же промежуток времени.

Таким образом, измеряя скрытую теплоту фазового.перехода, можно пу- 20 тем соответствующей обработки определить динамику замерзания влаги..в грунте и величину времени кристаллизации.

На чертеже изображено устройство 25 для осуществления предлагаемого способа, Устройство содержит образец 1 грунта, помещенный в камеру 2, снабженную теплоизоляционным кожухом 3, 3() датчиками 4 и 5 температуры и тепло-. вого потока. Образец грунта охлаждается с помощью устройства 6 и криостата 7.

Способ определения времени кристал- 5 лизации осуществляют следующим образом.

Образец 1 помещают в камеру 2 и затем в теплоиэоляционный кожух 3.

Включают криостат 7, образец охлаждают с помощью хладагента, подкачиваемого через устройство 6 охлаждения, регистрируют температуру образца.

После некоторого начального переохлаждения начинается кристаллизация влаги, и температура образца, эамеряемая датчиком 4, в течение определенного интервала времени, зависящего от температуры хладагента и влажности грунта, эа счет выделения скрытой теплоты фазового перехода держится Я постоянной, равной температуре начала кристаллизации влаги. Часть тепла,выделяемая во время фазового перехода, которая отводится из образца 1 грунта через нетеплоиэолирован- 55 ную поверхность, непрерывно замеряют с помощью датчика 5 теплового потока.

Таким образом, получают данные об изменении теплового потока во времени, в течение которого температура 6() образца грунта остается неизменной (равной температуре начала кристаллизации влаги).

Так как кристаллизация в рассматриваемый интервал времени происходит 65 при постоянной температуре образца и регистрируя величины q u Q в два различные момента времени t„ и составляющих интервал обработки

at.=tg-t<, вычисляем время кристаллизации по следующей формуле ьЯ

Г=

ЬЧ где 4Q=Q(tg)- - количество тепла, -0(1 ) выделяющегося из образца за время обработки pt;

ЬЧ=Ч(д)- - изменение теплового

-Ч(t ) потока, пронизывающе.го поверхность образца грунта, за этот же промежуток времени.

Таким образом, измерение теплового потока, пронизывающего поверхность образца, в процессе кристаллизации при постоянной температуре позволя- . ет путем соответствующей обработки данных, полученных на одном образце, определить время кристаллизации влаги в грунте.

Существующие способы определения времени кристаллизации иэ-за проведения замеров на образцах-близнецах дают погрешность 30-50% и занимают время порядка 24 час.

Проведение замеров по предлагаемому способу позволяет получить значения- времени кристаллизации в течение

15«20 мин с погрешностью 3-5 Ъ.

Формула изобретения

Способ определения вреглени крис,таллизации влаги в грунтах, включающий измерэние температуры образца грунта, помещенного в среду с отрицательной температурой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности и ускорения про цесса измерения, определяют время кристаллизации влаги в грунтах на одном образце путем регистрации теплового потока, пронизывающего нетеплоиэолированную часть поверхности образца при иэотермической кристаллизации, и количество тепла, выделившегося иэ образца грунта за счет кристаллизации. за определенный промежуток времени, с последующей обработкой результатов этих измерений по формуле йЯ

ЬЧ где Ф " время кристаллизации;

gQ - количество тепла, выделившегося из образца грунта за счет кристаллизации влаги за определенный промежуток времени;

gq - изменение теплового потока, . пронизывающего нетеплоиэолированную поверхность грунта за тот же промежуток времени.

934334

К электротн р т

Составитель В.Гусева

Редактор Ю.Середа Техред А. Бабинец Корректор Е.Рошко

Заказ 3925/38 Тираж 887 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание нри .экспертизе

1. Козлова Г.А., Равделя A.À. Кинетика изотермической кристаллизации переохлажденных капель воды, состав« ляющнх диснерсную фазу эмульсии типа вода-масло.- Коллоидный журнал т.32, В 6, 1971, с. 847"853.

2. Акимова Ю.П. Формирование фазового состава воды и мерзлых породах. Дис. на соиск. учен. степени кандидата геолого-минералогических наук. Изд-ao NIV, 1979 (прототип).