【摘要】 一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法。本发明涉及一种地下岩土分层热物性现场热响应测试装置。本发明埋U型管，光纤温度传感器插入U型管两支管内，连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口，测量不同深度层U型管的两支管即进水支管与出水支管内水温度，保持加热器功率恒定，记录不同时刻且不同深度层U型管两支管内水温、循环水流量、加热器加热功率的测量数据，得到各层土壤的导热系数、容积比热及钻孔热阻值。本发明解决了过去无法获得不同深度处的岩土热物性分布，无法提高测试精度、改善地下埋管优化设计方法等缺陷。本发明可获得不同深度处的地下岩土热物性值及土壤岩土类型、地下水含量与渗流情况，灵敏度高、抗干扰性强、耐腐蚀、安装尺寸小、无电源要求，测试成本低。 【专利类型】发明授权 【申请人】扬州大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】225009 江苏省扬州市大学南路88号 【申请人地区】中国 【申请人城市】扬州市 【申请人区县】广陵区 【申请号】CN201210207869.4 【申请日】2012-06-20 【申请年份】2012 【公开公告号】CN102721722B 【公开公告日】2014-07-09 【公开公告年份】2014 【授权公告号】CN102721722B 【授权公告日】2014-07-09 【授权公告年份】2014.0 【IPC分类号】G01N25/20 【发明人】杨卫波 【主权项内容】1.一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法，所述测试系统包括保温水箱、可调电加热器、水泵、电磁流量计、流量调节阀、光纤温度传感器及数据采集装置，且可调电加热器、电磁流量计及光纤温度传感器通过信号传输线与数据采集装置连接，其特征在于它的实施步骤如下： (1)在埋管现场钻测试孔，插入U型管，并用回填材料进行回填； (2)对地下土壤按深度方向分层，将光纤温度传感器插入U型管的两支管内； (3)连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口； (4)静置至少48小时后，测量不同深度层U型管两支管内水温度，以获得各层土壤的初始温度； (5)开启电加热器和循环水泵，并保持加热器功率恒定，同时以一定时间间隔记录不同时刻的测量数据：不同深度层U型管两支管内水温、循环水流量、加热器加热功率，测试约48小时后停止； (6)对每层土壤，利用线热源理论对测试数据进行处理，并结合参数优化技术得到各层土壤的热物性值，具体如下： 根据线热源理论，对每层土壤有： Tf，k＝mklnτ+bk (1) mk＝Qk/(4πλkLk) (2) 式中，下标k表示土壤的层数，Qk为第k层土壤的换热量，W；Lk为第k层土壤的深度，m；λk为第k层土壤的导热系数，W/(m·K)；(ρc)k为第k层土壤的容积比热，J/(m2·K)；Rb，k为第k层的单位长度钻孔热阻，(m·K)/W；Tf，k为第k层的流体平均温度，℃；Tfi，k，Tfi，k+1分别为第k层土壤深度范围内U型管进水支管的进、出口温度，℃；Tfo，k+1，Tfo，k分别为第k层土壤深度范围内U型管出水支管的进、出口温度，℃；Tff，k为第k层土壤的原始平均温度，℃；c为流体质量比热，kJ/(kg℃)； 为循环流体质量流量，kg/s； 针对每层土壤，通过实验测试所获得的Qk及不同时刻埋管流体平均温度Tf，k值，在温度-时间对数坐标轴上拟合出式(1)即可得到mk，从而根据方程(2)得到各深度层土壤的导热系数λk；再将λk值代入式(1)，以(ρc)k与Rb，k为优化变量，以式(5)作为优化函数，利用参数估计法即可得出各层土壤的容积比热与钻孔热阻值； 式中， 为计算得到的第k层流体平均温度，T(f，k)exp为测试得到的第k层流体平均温度，n为土壤总层数，N为数据采集次数。 【当前权利人】扬州大学 【当前专利权人地址】江苏省扬州市大学南路88号 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12320000466007837W 【引证次数】6.0 【被引证次数】2 【他引次数】6.0 【被他引次数】2.0 【家族引证次数】6.0 【家族被引证次数】34

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