24.Методы определения тепловых св-в гп.

Аналитические методы оценки теплопроводности ГП.

Тут обычно пользуются известной аналогией м/унекоторыми законами и параметрами термодинамики и электродинамики, основанными на изучении распределения электрического поля в различных сочетаниях моделей, подобных неоднородным средам ГП. Также пользуются формулой Максвелла.

Методика лабораторного определения тепловых свойств ГП.

1) основанные на стационарном тепловом потоке. Заключаются в сравнении теплопроводности изучаемой породы с известной λ другого материала (эталона); либо в определении λ по величине теплового потока.

Недостатки:

- длительность исследования (ГП — плохие проводники тепла);

- относительно малая точность определения λ из-за трудности учета утечек тепла в среду, окружающую образец;

- не может обеспечить получения правильного значения λ неоднородных ГП.

Применяется для глин и аргиллитов.

2) основанные на нестационарном тепловом потоке. Применяются для ГП, когда они не ограничены малыми размерами и не являются плоскими по форме.

Метод 2α

П ри охлаждении нагретого до температуры t1 образца в среде с постоянной температурой t0, температура в любой его точке со временем t изменяется по закону:

В — постоянная интегрирования; v — функция координат точки; τ — величина,зависящая от размеров, форм и тепловых свойств охлаждающегося образца.

Л огарифмирование уравнения приводит к равенству:

G(х,у,z) — функция координат исследуемой точки.

В результате дифференцирования получим:

Необходимо поддержание постоянства:

- t окружающей среды

- коэффициента теплоотдачи а на границе м/у образцом и окружающей средой.

З ависимость м/у τ твердого тела в жидкой или газообразной среде и коэффициентом теплоотдачи α этого тела на границе жидкости или газа:

S и С — теплоотдающая поверхность и теплоемкость газа; Ψ — безразмерная величина.

Метод стационарного потока тепла.

Д ля определения λ образцов ГП, раскалывающихся по напластованию на тонкие пластины.

l — толщина плоского слоя; S — площадь поверхности; Q — количество тепла,прошедшего от одной изотермической поверхности к другой;

t1 и t2 — температура двух изотермических поверхностей слоя.

Исследуемый образец ГП помещается м/у нагревателем и холодильником. Температурное поле в плоском образце ГП конечных размеров будет отличаться от температурного поля безграничного плоского слоя из-за утечек тепла через боковую поверхность. Поэтому необходимо выполнить следующие условия:

1) Перед исследованием на теплопроводность образец необходимо предварительно обработать для придания ему формы диска.

2) толщина образца должна быть достаточно малой по сравнению с диаметром (если это плоский диск l/D ≤ 0,15);

3) t в центре образца должна быть = t на боковой поверхности. Достигается введением дополнительного независимого кольцевого охранного обогревателя;

4) в расчет должна приниматься только средняя часть образца, где тепловой поток не искажен и одномерен.

К оэффициент теплопроводности вычисляют по формуле:

и относят к средней температуре: