含濕多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)測量準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)研究及機(jī)理分析.pdf

1、本文探討含濕多孔介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的測試準(zhǔn)確性及其影響因素。利用實(shí)驗(yàn)測量堆積型多孔介質(zhì)在不同含濕率時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，并深入觀察和認(rèn)識孔隙內(nèi)水分形態(tài)、分布及加熱時(shí)水分演化過程，揭示其與導(dǎo)熱系數(shù)測量相對誤差之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了模型描述骨架結(jié)構(gòu)及物理屬性對水分分布形式的影響，該模型可用于確定水分形態(tài)及分布轉(zhuǎn)變時(shí)的臨界含濕率。結(jié)合骨架與水分形態(tài)及分布相互作用和影響的實(shí)驗(yàn)及機(jī)理分析，確定導(dǎo)熱系數(shù)測量準(zhǔn)確性與多孔介質(zhì)骨架物理屬性、含濕率等

2、的內(nèi)在關(guān)系。
　　 利用HotDisk熱常數(shù)分析儀測量不同粒徑堆積型不銹鋼珠、玻璃珠和砂子導(dǎo)熱系數(shù)，分析其導(dǎo)熱系數(shù)測試結(jié)果重復(fù)性以及與含濕率之間的關(guān)系。結(jié)果表明，當(dāng)不銹鋼珠、玻璃珠和砂子含濕率分別低于50％、35％和25％時(shí)，含濕介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)較難準(zhǔn)確測量；當(dāng)含濕率大于此值時(shí)，含濕介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)容易準(zhǔn)確測量。
　　 利用高速CCD結(jié)合體視顯微鏡細(xì)致觀察和分析非飽和含濕情況下試樣內(nèi)部的水分形態(tài)及分布并分析其與導(dǎo)熱系數(shù)測試準(zhǔn)確性

3、之間的關(guān)系。堆積型不銹鋼珠含濕率低于50％、堆積型玻璃珠含濕率低于35％和堆積型砂子含濕率低于25％時(shí)，孔隙內(nèi)水分主要以骨架狹縫處液橋形式存在：此時(shí)探頭加熱過程中，含濕堆積型多孔介質(zhì)由于水分的蒸發(fā)擴(kuò)散，使得探頭周圍的試樣成分持續(xù)發(fā)生變化，導(dǎo)致與測試過程中試樣構(gòu)成恒定的假設(shè)不符，因此有效導(dǎo)熱系數(shù)很難準(zhǔn)確測量。堆積型不銹鋼珠含濕率高于50％、堆積型玻璃珠含濕率高于35％和堆積型砂子含濕率高于25％時(shí)，顆粒間水分聯(lián)通；所以在探頭加熱過程中，含

4、濕堆積型多孔介質(zhì)雖然也有水分的蒸發(fā)擴(kuò)散但在毛細(xì)回流作用下試樣內(nèi)部較遠(yuǎn)處水分會及時(shí)補(bǔ)充水分減少區(qū)域，維持試樣的穩(wěn)定，因此有效導(dǎo)熱系數(shù)可準(zhǔn)確測量。綜合實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果和觀察現(xiàn)象，本文認(rèn)為導(dǎo)熱系數(shù)的測量準(zhǔn)確度受孔隙內(nèi)水分形態(tài)及分布的影響。
　　 針對非飽和含濕堆積型多孔介質(zhì)不同試樣孔隙內(nèi)水分狀態(tài)分界點(diǎn)對應(yīng)含濕率值不同的現(xiàn)象從孔隙尺度進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，不同試樣孔隙內(nèi)水分呈孤立液橋或相互聯(lián)通的水團(tuán)兩種不同形態(tài)的分界點(diǎn)時(shí)對應(yīng)的含濕率是顆粒表面接