[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN108693209B - 一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法 - Google Patents

一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108693209B
CN108693209B CN201710224107.8A CN201710224107A CN108693209B CN 108693209 B CN108693209 B CN 108693209B CN 201710224107 A CN201710224107 A CN 201710224107A CN 108693209 B CN108693209 B CN 108693209B
Authority
CN
China
Prior art keywords
test
sample
valve
samples
box body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710224107.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108693209A (zh
Inventor
刘月妙
谢敬礼
曹胜飞
高玉峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Institute of Uranium Geology
Original Assignee
Beijing Research Institute of Uranium Geology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Institute of Uranium Geology filed Critical Beijing Research Institute of Uranium Geology
Priority to CN201710224107.8A priority Critical patent/CN108693209B/zh
Publication of CN108693209A publication Critical patent/CN108693209A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108693209B publication Critical patent/CN108693209B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明属于高放废物地质处置缓冲/回填材料导热性能测试领域，具体涉及一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法；本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种获得缓冲/回填材料的导热性能，控制高放废物罐中产生的衰变热能的有效传递，为高放废物深地质处置库工程设计提供依据的缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法；包括气体加载装置(1)、试验箱体(2)、样品架(3)、螺杆(4)、样品(5)、测试探头(6)、加热器(7)、温度传感器(8)、气体监测探头(9)、液体(10)、阀门A(11)、阀门B(12)及阀门C(13)。

Description

一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法
技术领域
本发明属于高放废物地质处置缓冲/回填材料导热性能测试领域，具体涉及一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法。
背景技术
高放废物深地质处置库中的高放废物释热将引起废物体、包装容器、缓冲材料和围岩中温度的升高，导致处置库内缓冲/回填材料和围岩产生应力变化及材料矿物成分和性能的改变。作为高放废物衰变热向处置库围岩传递的导体，缓冲/回填材料(膨润土及其添加剂)的导热性影响温度场的形成和热应力的分布，是废物罐中产生的衰变热能否有效传递的控制参数，也是处置库温度设计的重要依据。导热系数是高放废物处置系统设计的最关键参数之一，因此获得缓冲/回填材料的导热系数是非常重要的。
过去几十年里，已经发展了大量的导热测试方法与系统，但没有一种方法能够适合于所有的应用领域，对于特定的应用场合，也非所有方法都能适用。要得到准确的测量值，必须基于材料的导热系数范围与样品特征，选择正确的测试方法。根据缓冲/回填材料在高放废物地质处置库中的不同形态，对导热系数测试方法和仪器进行了优化选择：较松散、含水量较低的样品和粉末状试样，选用ISOMET导热性能测量仪；含水量较高的样品在测试过程中受热的影响较大，容易造成水分的迁移而使测量结果不准确，选用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪，来快速、准确的测定高饱和度试样的导热系数、热扩散系数和比热。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种获得缓冲/回填材料的导热性能，控制高放废物罐中产生的衰变热能的有效传递，为高放废物深地质处置库工程设计提供依据的缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法。
本发明的技术方案是：
一种缓冲/回填材料导热系数测定装置，包括气体加载装置、试验箱体、样品架、螺杆、样品、测试探头、加热器、温度传感器、气体监测探头、液体、阀门A、阀门B及阀门C；其中气体加载装置通过管路与试验箱体相连通，管路靠近加载装置一端设有阀门A，管路靠近试验箱体一端设有阀门B，试验箱体下端设有加热器；试验箱体内部内面上设有样品架，两个样品上下放置于样品架内部，测试探头设于两个样品之间，螺杆穿过样品架将样品顶紧；所述温度传感器和气体监测探头设于试验箱体上部，箱体上还接有另一管路，所述阀门C设于该管路上。
一种缓冲/回填材料导热系数测定方法，该方法基于上述的装置实现，包括以下步骤：
步骤1、样品制备
(1.1)按一定比例称取膨润土和添加剂的质量，采用喷雾法配制不同含水量的试验样品，并密封保存至少48小时，保证其均匀；
(1.2)按预定的干密度和体积，计算并称量相应质量的膨润土和添加剂的质量；
(1.3)将称量好的膨润土及添加剂装入压制模具，启动压力机进行样品压制，将脱模后的测试样品记录其质量和体积，迅速装入密封袋中备用；
步骤2、样品安装
(2.1)将测试探头6夹在两个试验样品5中间，放入样品架3，通过旋紧螺杆4使试验样品5与测试探头6紧密接触；
(2.2)将安装好试样的样品架3放入试验箱体2中，倒入液体10，并控制液面高度低于样品架顶盖的高度；
步骤3、样品测试
(3.1)开启导热系数测试主机，同时启动加热器7，设定温度控制目标值30℃、50℃、70℃，待温度传感器8读数稳定后，开始测试，获取该试验样品在某一温度环境下的导热系数；
(3.2)待加热温度稳定后，先打开阀门A11后再打开阀门B12，进行气体加载控制，通过气体监测探头9读取试验箱体内氧气的浓度，待监测到的浓度达到10ppm、5ppm、1ppm，开始测试，获取该试验样品在不同温度和气氛环境下的导热系数；
(3.3)本组样品测试完毕后，关闭阀门B12和阀门A11，打开试验箱体2的顶盖，取出样品架，更换试验样品，按照试验步骤，开展下一组试验测试；
(3.4)所有试验样品全部测试完成后，关闭阀门B12和阀门A11，打开阀门C13，将液体排净，关闭测试主机。
(3.5)将试验样品取出后，采用烘干法测试样品的真实含水量，用于绘制该含水量试样在不同温度和气氛环境下的导热系数曲线。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法，能够实现快速、准确的测定不同饱和度试样的导热系数；
(2)本发明的一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法，可以实现不同温湿度和气氛等环境下样品的导热性能测试；
(3)本发明的一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法，操作方便、测量便捷，可开展重复测试，测试结果精度高；
(4)本发明的一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法，也可适用于岩石、混凝土、金属等材料的导热性能测试。
附图说明
图1是一种缓冲/回填材料导热系数测定装置结构示意图。
图中：1-气体加载装置、2-试验箱体、3-样品架、4-螺杆、5-样品、6-测试探头、7-加热器、8-温度传感器、9-气体监测探头、10-液体、11-阀门A、12-阀门B、13-阀门C。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：
一种缓冲/回填材料导热系数测定装置，包括气体加载装置1、试验箱体2、样品架3、螺杆4、样品5、测试探头6、加热器7、温度传感器8、气体监测探头9、液体10、阀门A11、阀门B12及阀门C13；其中气体加载装置1通过管路与试验箱体2相连通，管路靠近加载装置1一端设有阀门A11，管路靠近试验箱体2一端设有阀门B12，试验箱体2下端设有加热器7；试验箱体2内部内面上设有样品架3，两个样品5上下放置于样品架3内部，测试探头6设于两个样品5之间，螺杆4穿过样品架3将样品5顶紧；所述温度传感器8和气体监测探头9设于试验箱体2上部，箱体2上还接有另一管路，所述阀门C13设于该管路上。
一种缓冲/回填材料导热系数测定，该方法基于上述的装置实现，包括以下步骤：
步骤1、样品制备
(1.1)按一定比例称取膨润土和添加剂的质量，采用喷雾法配制不同含水量的试验样品，并密封保存至少48小时，保证其均匀；
(1.2)按预定的干密度和体积，计算并称量相应质量的膨润土和添加剂的质量；
(1.3)将称量好的膨润土及添加剂装入压制模具，启动压力机进行样品压制，将脱模后的测试样品记录其质量和体积，迅速装入密封袋中备用；
步骤2、样品安装
(2.1)将测试探头6夹在两个试验样品5中间，放入样品架3，通过旋紧螺杆4使试验样品5与测试探头6紧密接触；
(2.2)将安装好试样的样品架3放入试验箱体2中，倒入液体10，并控制液面高度低于样品架顶盖的高度；
步骤3、样品测试
(3.1)开启导热系数测试主机，同时启动加热器7，设定温度控制目标值30℃、50℃、70℃，待温度传感器8读数稳定后，开始测试，获取该试验样品在某一温度环境下的导热系数；
(3.2)待加热温度稳定后，先打开阀门A11后再打开阀门B12，进行气体加载控制，通过气体监测探头9读取试验箱体内氧气的浓度，待监测到的浓度达到10ppm、5ppm、1ppm，开始测试，获取该试验样品在不同温度和气氛环境下的导热系数；
(3.3)本组样品测试完毕后，关闭阀门B12和阀门A11，打开试验箱体2的顶盖，取出样品架，更换试验样品，按照试验步骤，开展下一组试验测试；
(3.4)所有试验样品全部测试完成后，关闭阀门B12和阀门A11，打开阀门C13，将液体排净，关闭测试主机。
(3.5)将试验样品取出后，采用烘干法测试样品的真实含水量，用于绘制该含水量试样在不同温度和气氛环境下的导热系数曲线。
实施例
步骤1、样品制备
(1.1)按一定比例(9:1)称取膨润土和添加剂的质量，采用喷雾法配制不同含水量(10％)的试验样品，并密封保存至少48小时，保证其均匀；
(1.2)按预定的干密度(1.7g/cm3)和体积(Φ30mm×10mm)，计算并称量相应质量的膨润土和添加剂的质量；
(1.3)将称量好的膨润土及添加剂装入压制模具，启动压力机进行样品压制，将脱模后的测试样品记录其质量和体积，迅速装入密封袋中备用；
步骤2、样品安装
(2.1)将测试探头6夹在两个试验样品5中间，放入样品架3，通过旋紧螺杆4使试验样品5与测试探头6紧密接触；
(2.2)将安装好试样的样品架3放入试验箱体2中，倒入液体10，并控制液面高度低于样品架顶盖的高度；
步骤3、样品测试
(3.1)开启导热系数测试主机，同时启动加热器7，设定温度控制目标值为30℃，待温度传感器8读数稳定后，开始测试，获取该试验样品在30℃温度环境下的导热系数；
(3.2)待加热温度稳定后，先打开阀门A11后再打开阀门B12，进行气体加载控制，通过气体监测探头9读取试验箱体内氧气的浓度，待监测到的浓度达到10ppm时，开始测试，获取该试验样品在30℃温度和10ppm气氛环境下的导热系数；
(3.3)同理，将温度控制目标值设定为50℃，待温度传感器8读数稳定后，开始测试，获取该试验样品在50℃温度环境下的导热系数；
(3.4)待加热温度稳定后，先打开阀门A11后再打开阀门B12，进行气体加载控制，通过气体监测探头9读取试验箱体内氧气的浓度，待监测到的浓度达到5ppm时，开始测试，获取该试验样品在50℃温度和5ppm气氛环境下的导热系数；
(3.5)同理，将温度控制目标值设定为70℃，待温度传感器8读数稳定后，开始测试，获取该试验样品在70℃温度环境下的导热系数；
(3.6)待加热温度稳定后，先打开阀门A11后再打开阀门B12，进行气体加载控制，通过气体监测探头9读取试验箱体内氧气的浓度，待监测到的浓度达到1ppm时，开始测试，获取该试验样品在70℃温度和1ppm气氛环境下的导热系数；
(3.7)本组样品测试完毕后，关闭阀门B12和阀门A11，打开试验箱体2的顶盖，取出样品架，更换试验样品，按照试验步骤，开展下一组试验测试；
(3.8)所有试验样品全部测试完成后，关闭阀门B12和阀门A11，打开阀门C13，将液体排净，关闭测试主机。
(3.9)将试验样品取出后，采用烘干法测试样品的真实含水量，用于绘制该含水量试样在不同温度和气氛环境下的导热系数曲线。

Claims (1)

1.一种缓冲/回填材料导热系数测定方法，其特征在于：该方法基于缓冲/回填材料导热系数测定装置实现，所述缓冲/回填材料导热系数测定装置包括：气体加载装置(1)、试验箱体(2)、样品架(3)、螺杆(4)、样品(5)、测试探头(6)、加热器(7)、温度传感器(8)、气体监测探头(9)、液体(10)、阀门A(11)、阀门B(12)及阀门C(13)；其中气体加载装置(1)通过管路与试验箱体(2)相连通，管路靠近气体加载装置(1)一端设有阀门A(11)，管路靠近试验箱体(2)一端设有阀门B(12)，试验箱体(2)下端设有加热器(7)；试验箱体(2)内部内面上设有样品架(3)，两个样品(5)上下放置于样品架(3)内部，测试探头(6)设于两个样品(5)之间，螺杆(4)穿过样品架(3)将样品(5)顶紧；所述温度传感器(8)和气体监测探头(9)设于试验箱体(2)上部，试验箱体(2)上还接有另一管路，所述阀门C(13)设于该管路上；
所述缓冲/回填材料导热系数测定方法，包括以下步骤：步骤1、样品制备(1.1)按一定比例称取膨润土和添加剂的质量，采用喷雾法配制不同含水量的试验样品，并密封保存至少48小时，保证其均匀；(1.2)按预定的干密度和体积，计算并称量相应质量的膨润土和添加剂的质量；(1.3)将称量好的膨润土及添加剂装入压制模具，启动压力机进行样品压制，将脱模后的测试样品记录其质量和体积，迅速装入密封袋中备用；步骤2、样品安装(2.1)将测试探头(6)夹在两个样品(5)中间，放入样品架(3)，通过旋紧螺杆(4)使样品(5)与测试探头(6)紧密接触；(2.2)将安装好试样的样品架(3)放入试验箱体(2)中，倒入液体(10)，并控制液面高度低于样品架顶盖的高度；步骤3、样品测试(3.1)开启导热系数测试主机，同时启动加热器(7)，设定温度控制目标值30℃、50℃、70℃，待温度传感器(8)读数稳定后，开始测试，获取该试验样品在某一温度环境下的导热系数；(3.2)待加热温度稳定后，先打开阀门A(11)后再打开阀门B(12)，进行气体加载控制，通过气体监测探头(9)读取试验箱体内氧气的浓度，待监测到的浓度达到10ppm、5ppm、1ppm，开始测试，获取该试验样品在不同温度和气氛环境下的导热系数；(3.3)本组样品测试完毕后，关闭阀门B(12)和阀门A(11)，打开试验箱体(2)的顶盖，取出样品架，更换试验样品，按照试验步骤，开展下一组试验测试；(3.4)所有试验样品全部测试完成后，关闭阀门B(12)和阀门A(11)，打开阀门C(13)，将液体排净，关闭测试主机；(3.5)将试验样品取出后，采用烘干法测试样品的真实含水量，用于绘制该含水量试样在不同温度和气氛环境下的导热系数曲线。
CN201710224107.8A 2017-04-07 2017-04-07 一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法 Active CN108693209B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710224107.8A CN108693209B (zh) 2017-04-07 2017-04-07 一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710224107.8A CN108693209B (zh) 2017-04-07 2017-04-07 一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108693209A CN108693209A (zh) 2018-10-23
CN108693209B true CN108693209B (zh) 2021-04-13

Family

ID=63842301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710224107.8A Active CN108693209B (zh) 2017-04-07 2017-04-07 一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108693209B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110609059B (zh) * 2019-10-14 2022-12-23 机械工业勘察设计研究院有限公司 地源热泵系统施工中钻孔回填材料的导热系数测定方法
CN111610313B (zh) * 2020-07-03 2022-07-22 核工业北京地质研究院 一种缓冲材料砌块组合接缝愈合效应测试装置及方法
CN111610315B (zh) * 2020-07-03 2022-07-26 核工业北京地质研究院 一种膨润土砌块单一接缝愈合效应测试装置及方法
CN111610314B (zh) * 2020-07-03 2022-07-22 核工业北京地质研究院 一种高放处置库缓冲回填材料愈合效应测试装置及方法
CN112924339B (zh) * 2021-02-05 2022-10-14 石家庄铁道大学 一种适用于粗颗粒土的导热系数测定装置
CN113945603A (zh) * 2021-10-21 2022-01-18 中南大学 可测定水化过程中膨胀性土体导热系数的试验装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081402A (ja) * 1998-07-06 2000-03-21 Agency Of Ind Science & Technol 短時間微小重力環境を用いた液状物質の熱伝導度精密測定法
CN101105467A (zh) * 2007-08-07 2008-01-16 东华大学 土壤导热系数测定装置及其方法
CN103245690A (zh) * 2012-02-01 2013-08-14 三星电子株式会社 热绝缘性能测量设备以及使用该设备的测量方法
CN105911094A (zh) * 2016-06-23 2016-08-31 哈尔滨工业大学 微/纳米孔隙材料高温传热的测量装置及高温传热实验方法
CN105928975A (zh) * 2016-05-31 2016-09-07 西安交通大学 一种基于瞬态平面热源法的变气氛压力导热系数测试装置
CN106248727A (zh) * 2016-07-22 2016-12-21 中国石油化工股份有限公司 在量热设备中实现多种加热功能的方法
KR101705857B1 (ko) * 2015-05-28 2017-02-10 한국원자력연구원 감압휘발/응축회수형 열적거동 분석장치 및 분석방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081402A (ja) * 1998-07-06 2000-03-21 Agency Of Ind Science & Technol 短時間微小重力環境を用いた液状物質の熱伝導度精密測定法
CN101105467A (zh) * 2007-08-07 2008-01-16 东华大学 土壤导热系数测定装置及其方法
CN103245690A (zh) * 2012-02-01 2013-08-14 三星电子株式会社 热绝缘性能测量设备以及使用该设备的测量方法
KR101705857B1 (ko) * 2015-05-28 2017-02-10 한국원자력연구원 감압휘발/응축회수형 열적거동 분석장치 및 분석방법
CN105928975A (zh) * 2016-05-31 2016-09-07 西安交通大学 一种基于瞬态平面热源法的变气氛压力导热系数测试装置
CN105911094A (zh) * 2016-06-23 2016-08-31 哈尔滨工业大学 微/纳米孔隙材料高温传热的测量装置及高温传热实验方法
CN106248727A (zh) * 2016-07-22 2016-12-21 中国石油化工股份有限公司 在量热设备中实现多种加热功能的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
粉碎花岗岩与膨润土混合材料热传导性能研究;马超;《中国优秀硕士学位论文全文数据库•工程科技Ⅱ辑》;20160815(第8期);第19-33页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108693209A (zh) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108693209B (zh) 一种缓冲/回填材料导热系数测定装置及方法
Scanlon et al. 3.2. 4 Miscellaneous methods for measuring matric or water potential
Jarrell et al. Soil water and temperature status
Rasti et al. Assessment of soil moisture content measurement methods: Conventional laboratory oven versus halogen moisture analyzer
CN104807720A (zh) 一种基于气体压强法测量物体密度的方法
Bulut et al. Free energy of water-suction-in filter papers
US4142403A (en) Method and means for testing soils
CN109187615A (zh) 一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法
CN109060631B (zh) 一种变水头渗透系数测量系统和测量方法
McPhee et al. Routine core analysis
CN102323178B (zh) 土体物理性质指标测量方法及其测量装置
CN111337388A (zh) 一种基于扩散率曲线差减法快速测定煤层瓦斯含量方法
CN113447397A (zh) 一种标定煤层瓦斯含量测定误差的实验系统及实验方法
JP2005534924A (ja) 多孔性試料の包絡容積および包絡密度の確定
CN208188025U (zh) 一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置
CN105043920A (zh) 一种测量岩体恒温吸附和监测岩体应变的测试方法及仪器
Fondjo et al. Assessment of various methods to measure the soil suction
Malaya et al. A laboratory procedure for measuring high soil suction
Fares et al. Adjusting temperature and salinity effects on single capacitance sensors
CN105352840B (zh) 一种天然气水合物分解速率测定装置及方法
CN112051179A (zh) 含水页岩吸附气量测试方法
Villar et al. Low-suction water retention capacity of bentonite at high temperature
Wieczorek et al. Thermal characterisation of HE-E buffer
Mantikos et al. Investigating soil water retention characteristics at high suctions using relative humidity control
CN218271831U (zh) 一种用于提高密度测量准确性的比重杯及测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant