一种岩土比热容测试仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种岩土比热容测试仪，测试仪采取完全密闭的反应环境，上端盖下部粘结橡胶圈，盖边缘设置卡扣。反应器为中空隔热材料。容器壁上下各设置一个磁铁式热敏探头。容器壁靠近底部设置进水导管，导管为螺栓可拆卸式，进水处设置插入式热敏探头。同时在容器底部内侧也设置热敏探头。容器底部内侧设置旋转突起。基座上设置电动机，电动机齿轮带动反应容器旋转，容器壁周围设置与底座相连的圆形套箍，底部套箍上设置钢珠滑动装置。本测试仪考虑到了各种对岩土体比热容测试精度的影响因素，大幅提高了测试精度；同时，测试仪大幅缩短了反应时间，测试一个样品的时间仅20分钟左右。

【技术实现步骤摘要】
一种岩土比热容测试仪
本技术涉及岩土体比热容测试，具体指一种岩土体比热容测试仪。
技术介绍
比热容是岩土体的一种重要热力学参数，对于岩石温度场具有很大影响，准确获得岩土体比热容，对于研究地层热储参数具有重要意义，在地热领域应用广泛。目前市场主流的BRR岩土比热容测试仪原理是将不同温度的水和岩土体粉末进行混合，达到恒定温度后。可以求得水和岩土体粉末的温度变化值，在已测得岩土体和水的质量之后，水的比热容已知，根据能量守恒定律：则可以计算得到岩土体粉末的比热容。但是在测试过程中，由于反应装置密闭性差、反应容器本身吸热的原因，造成了一部分热量的损失，这部分热量如果忽略不计，则必然造成较大的误差。同时，实验要求将岩土体加热到一指定温度，由于岩土体导热系数小，加热过程耗费时间极长。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可以准确，高效的测量岩土体比热容的测试仪。本技术使用的反应器，密闭性好，几乎没有热量散失。同时考虑了容器壁的吸热情况，提高了测量精度。同时，传统的比热容测试，水为室温状态，将岩土体粉末加热到一指定的温度。由于岩土体本身矿物导热系数差，而且粉末状态增加了孔隙度，导致整体导热系数极小。所以，加热岩土体往往需要很长时间。在以往实验操作中，将岩土体加热到45℃需要90分钟左右。本技术改进加热机制，岩土体保持自然温度下，加热水，由于水的导热系数很大，实验表明，同等实验条件下，水加热到45℃仅需要12分钟左右，极大提高了效率。一种岩土比热容测试仪计算公式如下：本技术包括上端盖、卡扣、容器壁固定环、约束钢箍、进水导管、第一插入式热敏探头、导管固定螺栓、支撑钢箍、滑动装置、上端盖橡胶圈、第一磁铁式热敏探头、反应容器、支座固定支撑、第二磁铁式热敏探头、第二插入式热敏探头、电动机、底部支座、螺旋突起、钢珠约束架、磁片、第一热敏探头、探头导线、插入管径、橡胶垫、第二热敏探头、针形筒、探头导线和针形筒密封盖；上端盖通过卡扣和容器壁固定环以及上端盖橡胶圈与反应容器紧密结合在一起；进水导管通过导管固定螺栓与反应容器连通，进水导管设置第一插入式热敏探头，第一插入式热敏探头靠近反应容器的位置；反应容器的外壁上下端分别设置第一磁铁式热敏探头和第二磁铁式热敏探头；反应容器底部设置有第二插入式热敏探头，支座固定支撑设置在底部支座上，支座固定支撑的下部内壁设置底部支座，反应容器的底部通过滑动装置设置在支撑钢箍上，约束钢箍和支撑钢箍通过支座固定支撑与底部支座相固定，电动机固定在底部支座上，电动机的输出轴与反应容器的底部连接在一起，电动机能带动反应容器转动，反应容器的内部底面具有螺旋突起。第一磁铁式热敏探头和第二磁铁式热敏探头均是由磁片、第一热敏探头和探头导线构成，第一热敏探头位于磁片中，第一热敏探头引出探头导线。第一插入式热敏探头和第二插入式热敏探头均是由插入管径、橡胶垫、第二热敏探头、针形筒、探头导线和针形筒密封盖构成，第一插入式热敏探头和第二插入式热敏探头内均具有插入管径；第一插入式热敏探头和第二插入式热敏探头外均具有橡胶垫、第二热敏探头、针形筒、探头导线和针形筒密封盖构成的探头插入在插入管径中。滑动装置是由钢珠和钢珠约束架构成。本技术的工作过程：进水通过进水导管进入；电动机带动反应容器旋转，使得岩土体和热水充分混合。由进水导管上的第一插入式热敏探头控制进水温度；反应容器外壁的第二磁铁式热敏探头和第一磁铁式热敏探头测量反应容器外壁温度变化情况；反应容器底部的第二插入式热敏探头测量岩土体温度以及岩土体与水的混合温度。约束钢箍保证反应容器在旋转时不会发生侧倒现象，增加稳定性和安全性；支撑钢箍支撑起反应容器；滑动装置能减小反应容器与支撑钢箍之间的摩擦力，减少摩擦力以及磨损的同时，间接增加了旋转速率，使得水与岩土体混合速度更快；约束钢箍和支撑钢箍通过支座固定支撑与底部支座相固定，保证了实验操作过程中装置的稳定性和安全性。本技术的工作原理：已知反应容器内壁质量m3和外壁质量m4，水的比热容为c1，反应容器壁的比热容为c2，测量岩土体样品的质量为m1，将水加热到40-50℃之间的某一温度。将样品加入到反应容器中，盖好上端盖，并使用卡扣固定好上端盖。安装好进水导管。测量初始温度，反应容器侧壁的第一磁铁式热敏探头和第二磁铁式热敏探头测试温度分别为t1-1、t1-2，反应容器底部第二插入式热敏探头值为t1-3。开始通水，160g左右，记下水的质量m2,同时第一插入式热敏探头测量进水温度为t1-4。取下第一插入式热敏探头、第一磁铁式热敏探头、第二磁铁式热敏探头和第二插入式热敏探头后，电动机通电，转动5秒左右，岩土体和水混合均匀后，电动机断电，安装第一插入式热敏探头、第一磁铁式热敏探头、第二磁铁式热敏探头和第二插入式热敏探头，测得温度稳定时的温度值，第一磁铁式热敏探头、第二磁铁式热敏探头、第一插入式热敏探头、第二插入式热敏探头测得的温度分别为t2-1、t2-2、t2-3、t2-4。最终得到岩土体比热容为：本技术的有益效果：本技术考虑到了各种对岩土体比热容测试精度的影响因素，大幅提高了测试精度；同时，测试仪大幅缩短了反应时间，测试一个样品的时间仅20分钟左右。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为磁铁式热敏探头结构示意图。图3为插入式热敏探头结构示意图。图4为支撑钢箍以及滑动装置结构示意图。图5为反应容器底部的螺旋突起示意图。图中：1-上端盖-；2-卡扣；3-容器壁固定环；4-约束钢箍；5-进水导管；6-第一插入式热敏探头；7-导管固定螺栓；8-支撑钢箍；9-滑动装置；10-上端盖橡胶圈；11-第一磁铁式热敏探头；12-反应容器；13-支座固定支撑；14-第二磁铁式热敏探头；15-第二插入式热敏探头；16-钢珠；17-电动机；18-底部支座；19-螺旋突起；20-钢珠约束架；21-磁片；22-第一热敏探头；23-探头导线；24-插入管径；25-橡胶垫；26-第二热敏探头；27-针形筒；28-探头导线；29-针形筒密封盖。具体实施方式如图1和图5所示，本技术包括上端盖1、卡扣2、容器壁固定环3、约束钢箍4、进水导管5、第一插入式热敏探头6、导管固定螺栓7、支撑钢箍8、滑动装置9、上端盖橡胶圈10、第一磁铁式热敏探头11、反应容器12、支座固定支撑13、第二磁铁式热敏探头14、第二插入式热敏探头15、电动机17、底部支座18、螺旋突起19、钢珠约束架20、磁片21、第一热敏探头22、探头导线23、插入管径24、橡胶垫25、第二热敏探头26、针形筒27、探头导线28和针形筒密封盖29；上端盖1通过卡扣2和容器壁固定环3以及上端盖橡胶圈10与反应容器12紧密结合在一起；进水导管5通过导管固定螺栓7与反应容器12连通，进水导管5设置第一插入式热敏探头6，第一插入式热敏探头6靠近反应容器12的位置；反应容器12的外壁上下端分别设置第一磁铁式热敏探头11和第二磁铁式热敏探头14；反应容器12底部设置有第二插入式热敏探头15，支座固定支撑13设置在底部支座18上，支座固定支撑13的下部内壁设置底部支座18，反应容器12的底部通过滑动装置9设置在支撑钢箍8上，约束钢箍4和支撑钢箍8通过支座固定支撑13与底部支座18相固定，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩土比热容测试仪，其特征在于：包括上端盖(1)、卡扣(2)、容器壁固定环(3)、约束钢箍(4)、进水导管(5)、第一插入式热敏探头(6)、导管固定螺栓(7)、支撑钢箍(8)、滑动装置(9)、上端盖橡胶圈(10)、第一磁铁式热敏探头(11)、反应容器(12)、支座固定支撑(13)、第二磁铁式热敏探头(14)、第二插入式热敏探头(15)、电动机(17)、底部支座(18)、螺旋突起(19)、钢珠约束架(20)、磁片(21)、第一热敏探头(22)、探头导线(23)、插入管径(24)、橡胶垫(25)、第二热敏探头(26)、针形筒(27)、探头导线(28)和针形筒密封盖(29)；上端盖(1)通过卡扣(2)和容器壁固定环(3)以及上端盖橡胶圈(10)与反应容器(12)紧密结合在一起；进水导管(5)通过导管固定螺栓(7)与反应容器(12)连通，进水导管(5)设置第一插入式热敏探头(6)，第一插入式热敏探头(6)靠近反应容器(12)的位置；反应容器(12)的外壁上下端分别设置第一磁铁式热敏探头(11)和第二磁铁式热敏探头(14)；反应容器(12)底部设置有第二插入式热敏探头(15)，支座固定支撑(13)设置在底部支座(18)上，支座固定支撑(13)的下部内壁设置底部支座(18)，反应容器(12)的底部通过滑动装置(9)设置在支撑钢箍(8)上，约束钢箍(4)和支撑钢箍(8)通过支座固定支撑(13)与底部支座(18)相固定，电动机(17)固定在底部支座(18)上，电动机(17)的输出轴与反应容器(12)的底部连接在一起，电动机(17)能带动反应容器(12)转动，反应容器(12)的内部底面具有螺旋突起(19)。...

【技术特征摘要】
1.一种岩土比热容测试仪，其特征在于：包括上端盖(1)、卡扣(2)、容器壁固定环(3)、约束钢箍(4)、进水导管(5)、第一插入式热敏探头(6)、导管固定螺栓(7)、支撑钢箍(8)、滑动装置(9)、上端盖橡胶圈(10)、第一磁铁式热敏探头(11)、反应容器(12)、支座固定支撑(13)、第二磁铁式热敏探头(14)、第二插入式热敏探头(15)、电动机(17)、底部支座(18)、螺旋突起(19)、钢珠约束架(20)、磁片(21)、第一热敏探头(22)、探头导线(23)、插入管径(24)、橡胶垫(25)、第二热敏探头(26)、针形筒(27)、探头导线(28)和针形筒密封盖(29)；上端盖(1)通过卡扣(2)和容器壁固定环(3)以及上端盖橡胶圈(10)与反应容器(12)紧密结合在一起；进水导管(5)通过导管固定螺栓(7)与反应容器(12)连通，进水导管(5)设置第一插入式热敏探头(6)，第一插入式热敏探头(6)靠近反应容器(12)的位置；反应容器(12)的外壁上下端分别设置第一磁铁式热敏探头(11)和第二磁铁式热敏探头(14)；反应容器(12)底部设置有第二插入式热敏探头(15)，支座固定支撑(13)设置在底部支座(18)上，支座固定支撑(13)的下部内壁设置底部支座(18)，反应容器(12)的底部通过滑动装置(9)设置在支撑钢箍(8)上，约...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延军，李良振，张通，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22