The invention discloses a device for measuring convective heat transfer coefficient of water-rock interface in the process of seepage heat transfer of fracture sample. The constant-temperature and constant-flow water flow is injected into the convective heat transfer coefficient measurement system through the constant-pressure and constant-flow high-precision injection system and the constant-temperature control system of cold drive hot water flow. Then the convective heat transfer coefficient h at the water-rock interface is measured by the convective heat transfer coefficient measurement system. Variables related to the measurement, such as flow rate, inlet water temperature Tin2, initial crack width b0, crack width deformation b, specimen appearance, are measured. Surface temperature T0 can be set according to the requirements of the experimenter. Variables measured by the experiment, such as outlet water flow Q, outlet water temperature Tout, temperature Tf along the crack and temperature Ti on the inner surface of the crack, can be accurately measured. Finally, the convective heat transfer coefficient h can be calculated. The control variable of the invention is more precise, and the value of convective heat transfer coefficient h under a certain state can be obtained by an improved calculation method, and the quantitative relationship between H and different variables can be studied.
【技术实现步骤摘要】
裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置
本专利技术涉及一种对流换热系数的测算装置,具体是一种裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置,属于矿山地热与热害防治领域。
技术介绍
随着我国东部及部分中部地区进入深地开采,高地温矿井越来越普遍,针对深循环上升地下水引起的高热异常矿井,其地热资源进行主动利用或被动防治成为绿色矿山新的研究方向。该研究课题需要解决的关键问题包括岩体裂隙网络中水-热迁移特性研究,其中进行单裂隙水-热迁移特性试验研究是基础工作。上述公式是单裂隙渗流传热过程中岩石温度场、裂隙水温度场模型,上述公式中,国内外研究对岩体中热传导、流体内部热传导和热对流有准确描述,但是针对水-岩界面热量交换缺乏系统研究,其中对流换热系数h(下文简称h)决定基岩和裂隙水之间的热量交换,针对裂隙系统的传热,目前对h的取值没有合适的经验公式或者精确的理论,而且有关试验少之又少。在国内外很多研究中,基本上是将水-岩界面的对流换热系数h等效为定值或忽略(局部热平衡假设),这样处理使得问题简化,但是在实际情况下这是不合适的,对流换热系数h是一个动态值,和流速v、隙宽b,水岩界面几何特征、水岩的热物理性质等有关,基于此,详细测量某种状态下的水岩界面对流换热系数h及定量表征h和上述变量的关系具有重要意义,如能将合理的对流换热系数应用于裂隙网络渗流-传热数值模拟,在模拟中根据不同的模拟条件对h动态赋值,能够使得最终的模拟结果更加准确,对于生产具有指导意义。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题,本专利技术的目的是提供一种裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系 ...
【技术保护点】
1.一种裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置,其特征在于,包括液体恒压恒流高精度注入系统、冷驱热水流恒温控制系统、对流换热系数测试系统,所述液体恒压恒流高精度注入系统包括恒压恒流双缸泵(1)和连接在恒压恒流双缸泵(1)入口上的冷水容器(2);所述冷驱热水流恒温控制系统包括并排设在一恒温箱(8)中的第一双向活塞缸(61)和第二双向活塞缸(62),所述第一双向活塞缸(61)的一端开口通过输水管线分别连接至一第一转换阀(V1)、一第二转换阀(V2)的一端,第二转换阀(V2)的另一端连通至大气,所述第二双向活塞缸(62)的一端开口通过输水管线分别连接至一第三转换阀(V3)、一第四转换阀(V4)的一端,第三转换阀(V3)的另一端连通至大气,第一转换阀(V1)的另一端、第四转换阀(V4)的另一端通过输水管线共同连接至恒压恒流双缸泵(1)的出口;所述第一双向活塞缸(61)的另一端开口通过输水管线分别连接至一第五转换阀(V5)、一第六转换阀(V6)的一端,第二双向活塞缸(62)的另一端开口通过输水管线分别连接至一第七转换阀(V7)、一第八转换阀(V8)的一端,第六转换阀(V6)、第七转换 ...
【技术特征摘要】
1.一种裂隙试样渗流传热过程中水岩界面对流换热系数测量装置,其特征在于,包括液体恒压恒流高精度注入系统、冷驱热水流恒温控制系统、对流换热系数测试系统,所述液体恒压恒流高精度注入系统包括恒压恒流双缸泵(1)和连接在恒压恒流双缸泵(1)入口上的冷水容器(2);所述冷驱热水流恒温控制系统包括并排设在一恒温箱(8)中的第一双向活塞缸(61)和第二双向活塞缸(62),所述第一双向活塞缸(61)的一端开口通过输水管线分别连接至一第一转换阀(V1)、一第二转换阀(V2)的一端,第二转换阀(V2)的另一端连通至大气,所述第二双向活塞缸(62)的一端开口通过输水管线分别连接至一第三转换阀(V3)、一第四转换阀(V4)的一端,第三转换阀(V3)的另一端连通至大气,第一转换阀(V1)的另一端、第四转换阀(V4)的另一端通过输水管线共同连接至恒压恒流双缸泵(1)的出口;所述第一双向活塞缸(61)的另一端开口通过输水管线分别连接至一第五转换阀(V5)、一第六转换阀(V6)的一端,第二双向活塞缸(62)的另一端开口通过输水管线分别连接至一第七转换阀(V7)、一第八转换阀(V8)的一端,第六转换阀(V6)、第七转换阀(V7)的另一端通过输水管线共同连接至一补液泵(4)的泵出口,补液泵(4)的泵入口与一高低温恒温水浴(3)连接;所述对流换热系数测试系统包括夹持器,所述夹持器包括套筒(9),所述套筒(9)中与其同轴设有胶套(10),套筒(9)内壁与胶套(10)外壁之间设有围压腔,且套筒(9)外设有围压加载装置;一入口假岩芯(12)和一入口堵头(11)依次从夹持器的入口侧塞入胶套(10)中,且夹持器的入口侧设有入口端盖(15),一出口假岩芯(34)和一出口堵头(35)依次从夹持器的出口侧塞入胶套(10)中,所述入口假岩芯(12)和出口假岩芯(34)沿各自中轴线分别设有水流通道(40),且入口假岩芯(12)和出口假岩芯(34)彼此相对的侧面上各自从中心沿径向发散设有多个渗流槽(37);所述入口堵头(11)中与其中轴线平行设有两条水流通孔,一条水流通孔通过管线Ⅰ(33)连通至第五转换阀(V5)、第八转换阀(V8)的另一端,管线Ⅰ(33)上设有阀门Ⅰ(33-1)和温度传感器(18),另一条水流通孔通过管线Ⅱ(32)连通至外部,管线Ⅱ(32)上设有阀门Ⅱ(32-1);所述入口假岩芯(12)、出口假岩芯(34)、胶套(10)围成的空腔中设有单裂隙试样(13),单裂隙试样(13)中沿其长度方向间隔分布设有多个测试孔组,所述测试孔组包括一从单裂隙试样(13)外壁沿其径向通至裂隙面(13-3)的通孔(13-1)和一从单裂隙试样(13)外壁向内开设的沉孔(13-2),所述沉孔(13-2)的底部靠近裂隙面(13-3);所述入口假岩芯(12)和出口假岩芯(34)中各自以水流通道(40)为起点沿径向延伸设有检测通道(50),所述各检测通道(50)、通孔(13-1)和沉孔(13-2)中皆设有测温线(21),所述测温线(21)皆通过出口堵...
【专利技术属性】
技术研发人员:万志军,王骏辉,张源,丁根荣,程敬义,张洪伟,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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