本文關鍵詞：便攜式原位淺層地溫導熱系數(shù)測試儀的研制及試驗研究

  更多相關文章： 熱探針 高精度測溫 導熱系數(shù)測量 線熱源法 傳熱模型 原位測試儀

【摘要】：我國的地熱資源豐富，但目前開發(fā)利用僅有極小一部分，原因在于我國在地熱探測技術(shù)方面發(fā)展相對滯后，對水熱儲層的探測準確率也不高。淺層測溫法作為一種高效率低成本的地熱資源勘探方法，在我國應用較少，原因在于我國淺層地溫調(diào)查法起步較晚，技術(shù)相對落后，以1米深度測溫為主，效果不理想，同時缺少便攜式現(xiàn)場原位測溫設備。 基于上述問題，本文提出設計研制便攜式原位淺層地溫導熱系測試儀。該測試儀采用探針式測量探頭測量導熱系數(shù)和溫度，探針內(nèi)部封裝為PT1000溫度傳感器和電阻加熱絲，設計高精度的溫度采集電路系統(tǒng)，并以微控制系統(tǒng)控制電路的工作，，實現(xiàn)溫度和導熱系數(shù)的測試功能。測試儀以C#語言編制基于Windows系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件，并將基于線熱源熱傳導的導熱系數(shù)理論計算方法嵌入到數(shù)據(jù)采集軟件，可通過數(shù)據(jù)采集軟件控制電路工作和采集測試數(shù)據(jù)，實時計算分析數(shù)據(jù)并顯示計算結(jié)果。針對探針設計貫入裝置，并采用輕型汽油機作為動力。通過完成以上工作完成攜式原位淺層地溫導熱系測試儀的研制，最后形成一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高精度溫度與導熱系數(shù)測量的測試設備，并申請國家發(fā)明專利，其中實用新型專利已授權(quán)，發(fā)明專利已公開。 本文采用日本進口的QTM瞬態(tài)導熱儀對自主研制的便攜式原位淺層地溫導熱系測試儀進行導熱系數(shù)室內(nèi)測試標定，利用測試儀分別對取自不同地方的粘土、粉土、細砂和粗砂在不同含水率的條件下進行導熱系數(shù)測試，確定了測試儀的技術(shù)參數(shù)和適用范圍。 在以上工作的基礎上，利用該測試儀在廈門進行現(xiàn)場淺層地溫與導熱系數(shù)測試試驗研究，并對試驗場地開展野外調(diào)查，收集工作場地的熱異�，F(xiàn)象和工程地質(zhì)條件�，F(xiàn)場分別測試1米和2米深度的溫度和導熱系數(shù)，同時記錄測試點位的位置、環(huán)境、水位、地層構(gòu)造等信息。室內(nèi)研究地質(zhì)與環(huán)境的綜合影響，研究測試時間、深度、背景值、環(huán)境等因素對淺層地溫調(diào)查法測試結(jié)果的影響規(guī)律，為淺層測溫技術(shù)的推廣應用打好基礎。 通過室內(nèi)與室外現(xiàn)場試驗表明，本文研制的便攜式原位淺層地溫導熱系測試儀具有功能齊全，結(jié)構(gòu)簡單，測量快速準確，經(jīng)濟可靠，簡單易行等特點，利用該儀器可準確高效地測得淺層地溫和導熱系數(shù)參數(shù)，采用該儀器進行淺層低溫調(diào)查，可有效降低成本，提高工作效率，擴大測溫范圍，有利于淺層測溫技術(shù)的推廣和應用，對促進國家淺層地熱能開發(fā)及緩解國內(nèi)能源消耗壓力具有重要的意義。
【關鍵詞】：熱探針 高精度測溫 導熱系數(shù)測量 線熱源法 傳熱模型 原位測試儀
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P314.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-14
• 1.1.1 研究背景11-14
• 1.1.2 研究目的14
• 1.1.3 研究意義14
• 1.2 淺層地溫調(diào)查法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 淺層原位地溫導熱系數(shù)測試設備研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 淺層測溫設備研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 導熱系數(shù)測試方法研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.3 原位導熱系數(shù)測試設備研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本文主要研究研究內(nèi)容及技術(shù)路線21-24
• 1.4.1 研究內(nèi)容與方法21-22
• 1.4.2 本文研究工作技術(shù)路線22-24
• 1.5 本章小結(jié)24-25
• 第二章 便攜式原位淺層地溫導熱系數(shù)測試儀的基本原理25-35
• 2.1 淺層測溫法原理25-27
• 2.2 設備的測溫原理27-29
• 2.3 導熱系數(shù)測試原理29-32
• 2.4 多土層導熱系數(shù)計算32-35
• 第三章 便攜式原位淺層地溫導熱系數(shù)測試儀的系統(tǒng)設計35-55
• 3.1 便攜式原位淺層地溫導熱系數(shù)測試儀的設計路線35-36
• 3.1.1 研究內(nèi)容與方法35
• 3.1.2 設備結(jié)構(gòu)設計示意圖35-36
• 3.2 探針設計36-39
• 3.2.1 探針設計原理36
• 3.2.2 溫度傳感器和加熱絲參數(shù)36-37
• 3.2.3 探針結(jié)構(gòu)設計37-39
• 3.3 測量電路設計39-41
• 3.3.1 pt1000 測溫電路設計原理39
• 3.3.2 數(shù)據(jù)采集電路設計39-41
• 3.4 數(shù)據(jù)采集軟件設計41-50
• 3.4.1 數(shù)據(jù)采集軟件工作內(nèi)容與開發(fā)工具41-42
• 3.4.2 程序計算方法42-45
• 3.4.3 數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)設計45-50
• 3.5 貫入系統(tǒng)設計50-52
• 3.5.1 貫入系統(tǒng)工作內(nèi)容與工作方法50
• 3.5.2 手扶式動力頭50
• 3.5.3 組合式十字鉆頭50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-55
• 第四章 探針導熱系數(shù)測試室內(nèi)對比試驗研究55-66
• 4.1 室內(nèi)試驗內(nèi)容與方法55-56
• 4.2 測試數(shù)據(jù)分析56-60
• 4.2.1 導熱系數(shù)分析方法56-60
• 4.2.2 工作電壓分析60
• 4.3 探針室內(nèi)測試試驗60-65
• 4.3.1 室內(nèi)試驗土樣制備60-62
• 4.3.2 室內(nèi)試驗結(jié)果62-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 便攜式原位淺層地溫導熱系數(shù)測試儀的現(xiàn)場試驗研究66-87
• 5.1 現(xiàn)場試驗設計66-70
• 5.1.1 試驗內(nèi)容與目的66
• 5.1.2 現(xiàn)場試驗方法及流程66-68
• 5.1.3 試驗場地地理條件概況68-70
• 5.2 試驗場地工程地質(zhì)概況70-76
• 5.2.1 地形地貌條件70
• 5.2.2 地層巖性條件70-71
• 5.2.3 地質(zhì)構(gòu)造條件71-74
• 5.2.4 水文地質(zhì)條件74-76
• 5.3 試驗數(shù)據(jù)處理與分析76-83
• 5.3.0 現(xiàn)場測溫效果分析76-78
• 5.3.1 測試數(shù)據(jù)成果78
• 5.3.2 溫度等值線結(jié)果78
• 5.3.3 距離影響因素分析78-80
• 5.3.4 環(huán)境影響因素分析80-82
• 5.3.5 地層及構(gòu)造影響因素分析82-83
• 5.4 導熱系數(shù)因素分析83-84
• 5.4.1 導熱系數(shù)影響因素分析83
• 5.4.2 淺部熱流模擬計算83-84
• 5.5 淺層測溫與 20 米測溫對比分析84-85
• 5.6 本章小結(jié)85-87
• 第六章 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 結(jié)論87-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻89-96
• 碩士期間發(fā)表的論文及參加的課題項目96-97
• 致謝97

【參考文獻】

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1 王慶華;淺層巖土體熱物理性質(zhì)原位測試儀的研制及傳熱數(shù)值模擬[D];吉林大學;2009年

本文編號：1022303