常温导热系数预测模型制造技术

本发明专利技术公开了常温导热系数预测模型，包括以下具体方法得出：S1，材料准备：准备土壤样品通过振动筛进行风干、研磨和筛分，然后对不同粒径的土壤进行了配制；S2，测量步骤；S3，理论支持；S4，模型改进；S5，模型确定。本发明专利技术开发了一个新的导热系数计算模型，该模型可以通过土壤水分和其他容易测量的土壤物性来计算土壤导热系数；新模型的导热系数计算值与整个含水率范围内的实测势吻合较好，新模型的RMSE远低于坎贝尔模型；利用Tarnawski数据对新模型进行验证后发现，新模型的计算值与实测值吻合程度较好，修正后的Campbell模型可用于准确预测导热系数。

【技术实现步骤摘要】
常温导热系数预测模型
本专利技术涉及土壤导热系数测量
，尤其涉及常温导热系数预测模型。
技术介绍
土壤层作为地球关键带的重要组成部分，是控制物质转化和能量流动的通道。土壤导热系数作为土壤层重要的热物性质，是地下水资源勘探、地源热泵和土壤蓄热等工程应用中的重要参数。土壤导热系数受含水率、矿物组成、质地、温度和孔隙度等多个因素影响。虽然在测量技术(例如热脉冲法或热板法)方面取得了重大进展，但对于大规模的应用，直接测量不同类型土壤的导热系数，仍然相对昂贵和费时费力。因此，许多学者致力于开发基于易于获取的土壤参数的导热系数模型。现有的导热系数计算模型可分为理论模型和经验模型两大类。DeVries(1963)建立了一个导热系数理论模型，得到了广泛的应用，但模型中需要输入许多参数，如临界含水量和形状因子。基于大量的实验数据，Kersten(1949)给出了一个只需要一个参数即容重(ρb)的经验模型，但这个模型不适用于计算较低含水量下土壤的导热系数。Campbell(1985)引入了一个具有5个参数的经验函数，描述了导热系数与体积含水量(θ)之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.常温导热系数预测模型，其特征在于，包括以下具体方法得出：/nS1，材料准备：准备土壤样品通过振动筛进行风干、研磨和筛分，然后对不同粒径的土壤进行了配制，采用饱和土壤导热系数λ

【技术特征摘要】
1.常温导热系数预测模型，其特征在于，包括以下具体方法得出：
S1，材料准备：准备土壤样品通过振动筛进行风干、研磨和筛分，然后对不同粒径的土壤进行了配制，采用饱和土壤导热系数λsat和固体土壤导热系数λs两个几何平均方程对土壤石英含量q进行了估算：






式中：n为土壤孔隙度；为20℃条件下水的导热系数0.594Wm-1℃-1；λ0为其它矿物的导热系数，当q>0.2时，λ0取2.0Wm-1℃-1，当q≤0.2时，λ0取3.0Wm-1℃-1，λq为石英导热系数7.7Wm-1℃-1；
S2，测量步骤：通过在土壤中加入定量的水，并将水和土壤充分搅拌，得到了不同的质量含水率0％，5％，10％，15％和20％的土壤，将配置好的土壤密封静置6小时，静置结束后，将配置好的土壤装入Φ105×110mm直径×高度的密封柱中，静置12小时，以确保土壤中水分的均匀分布，通过控制密封土柱中土壤的高度和水分来控制土壤的干密度和孔隙度，静置结束后，用TR-3测量每个土柱内土壤的导热系数，测量三次求平均值；
S3，理论支持：采用瞬态法的热脉冲法，通过测量土壤的温度变化来确定多孔介质的导热系数，导热系数计算如下：



式中，τ为测量加热时间，s；q为加热功率，W·m-1；λ为土壤导热系数，Wm-1℃-1；T为τ时刻的温度，℃，采用TR-3传感器，长度100mm，直径2.4mm，将传感器插入土壤后1分钟后，记录TEMPOS控制器显示数据，即可获得土壤导热系数；
S4，模型改进：该模型对在其他地区不同类型的土壤也具有较高的适用性，模型如下：



A＝λdry＝a+bn
B＝λsat-λdry



式中：A、B和C与土壤基本参数有关，D与土壤饱和度有关；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林康，熊坤，张丽军，武勇毅，赵胤翔，司函燕，陈晓辉，
申请(专利权)人：太原碧蓝水利工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14