Устройство для измерения теплопроводности

О П И С А Н И Е < ууццу()

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски»

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свил-рау†(22) Заявлено 03.01.79 (21) 2699104/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.80, Бюллетень № 42 (5l)M. Кл. G 01 A 25/18

Государственный комитет

СССР (53) УДК»6. . 6 (088.8 ) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 17.11.80 (72) Автор изобретения

А-Г. А. Курбанов (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО. LIJIH ИЗМЕРЕНИЯ ТЕППОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено дпя опредепения коэффициента теппофизических свойств различных веществ методом стационарного теппового потока.

Известно устройство дпя измерения теппопроводности пород, состоящее из ис точника и приемника тепла, припегаю1цих к внутренней и наружной ципиндрической поверхности образца. Дпя измерения температуры испотп.зуются термопары, (1(.

Основными недостатками этого устройства, влияющими на получаемые результаты, явпяются:

m токи тепла с торцов измеритепьных цилиндров. Они искажают температурт5 ное поле по длине цилиндров; трудность изготовления образца цилиндрической форм ы; трудность обеспечения постоянной коаксиапьности ципиндров в течение всего

26 времени измерения, В известных устройствах использованы термопары дан измерения температур в

2 разных точках устройства и образца, развивающие в паре между собой электродвижущую силу. Чиспо термопар вепико и доходит до 8-10, что -затрудняет подготсвку устройства к испытаниям и удлиняет срок самого испытания.

Данный прибор является наиболее близким по технической сущности и: получаемым результатам, т. е. прототипом йредпагаемого изобретения.

Известен также прибор дпя измерения теплопроводности твердых, жидких и газообразных теп, выпопненный по типу прибо ра ОСТ 7458, в котором цилиндрическое охранное приспособление, охватывающее центральную ппиту, дпя быстрого измерения потока теппа, . выполнено иэ полупроводникового материала, например, иэ закиси меди (21.

Образованная таким образом дифференциальная термоцара присоединена к чувст-. вительному миппиамперметру, по показа- ниям которого опредепяю1 наличие ипи

798 70 следовании горных пород можно насыщать флюидами.

Работа устройства при измерении теплопроводности горных пород.

Съемную.систему помещают в автоклав

6 и стягивают гайками. При стягивании системы, под действием механических усилий сипьфон 4 и капилляры 12, выполненные в виде пружины, обеспечивает хоро ший тепловой контакт нагревателя 1 и холодильника 7 с образцом 8. После чего

;образец насыщается флюидом 9.

3 7 отсутствие температурного перепада на охранном приспособлении., Однако укаэанное устройство не позвопяет определить коэффициент теплопроводности горных пород в условиях максимапь но приближенных к естественным ппасто» вым.

Мелью изобретения является повышение надежности и точности измерений теплопро водности различных твердых веществ.

Указанная пель достигается тем, что в предлагаемое устройство введен металлический сильфон, герметически соединяющий охранный нагреватель с крышкой автоклава, а в отверстиях крышки. автокпава и нагреватвпей установлены пружин енные капилляры для термопар и токоподводов нагреватепей.

На чертеже показано предпоженное устройство для измерения теплопроводности.

Прибор, состоящий из градиентного нагревателя 1 и охранного нагревателя 2, выполненный в виде цилиндра с фланцем,: между которыми имеется датчик температур 3, помещен в сильфон 4, который гвр метически соединен с фпанцем охранного нагревателя и с съемной крышкой 5 автоклава 6. Между нагревателем 1 и хблодильником 7 закладывают образец 8. B собранном виде прибор помещается в рабочий объем автоклава. После чего описанная съемная система автокпава стягиBRBTcff гайками и помещается в термостат.

В цепях уменьшения потерь иэпучением поверхности холодильника и нагревателя отполированы до зеркального блеска.

Измерения проводятся следующим обра« зом: образец сушится при температуре более 1000 С. Затем насьпцение образца флюидом 9 производится под вакуумом.

В рабочем объеме автоклава воздух откачивается с помощью вакуумного насоса.

По достижении вакуума порядка 5:10 saкуумметр выключается и вентилем первкрывается манометр. После чего до полного заполнения системы флюидом откры вается очиерстие 13, соединяющее рабочий объэм автоклава с системой заполнения. В крышке автоклава имеется отверстие 10 для запуска аргона 11 во внутр@ сипьфона.

Для измерения температур и подвода электроэнергии в нагреватель через ка .иияпяры 12 пропущены электроды и токо подводы

На данном устройстве можно исспедовать вещества при насьпцении образца кидкостью и газами.. Например, при исВ условиях естественногозалеганиягорные породы находятся в состоянии насыщения различным фпюидом. Ппастовые давпения и температуры испытывают не только горные породы, но и их насыщающие флюиды. Эти .условия делают необходимыми экспериментальные исследования теппопроводности флюидонасыщенных горных пород.

Во внутрь сильфона через отверстие 10 в крышке 5 автоклава запускается аргон

11 дпя разгрузки сильфона от давпения исследуемой среды. В устройстве сипьфон искпючает контакт флюидов с полупроводниковым материалом дат ика температуры.

С попупроводниковым материалом в контакте находится только аргон, введенный для разгрузки сипьфона.

Создание давления и его измерение производится с помощью груэопоршневого манометра, соединенного с автоклавом

3S высокого давления через раздепитепьную копонку, на половину заполненную ртутью.

Автоклав рассчитан на давпение 3000 бар.

Устройство можно испопьэовать и дпя проведения измерения бопее высоких давЮ пений. Для этого нужно изготовить автоклав с соответствующими расчетами.

Поток тепла, выдепенный основным . нагревателем, проходит через спой исследуемого образца, хоподипьник и восприни4S мается автоклавом, находящимся в термостате.

Измерение абсолютной температуры

SO основного нагревателя . 1„, холодипьника +Х и разности темпера уры bt между ними при установившемся тепловом режиме производится медь — константановыми термопарами, изготовленными из термоэлектродов диаметром 0,15 мм, 5S установленным в центральной части этих элементов. Зная копичвство тепла, выде ляемое основным нагреватепем, и перепад температуры на образце, можно выЭ

70 ческой разведки нефтяных и газовых месторождений в различных подразделениях (производственных, геофизических) геопогич вской спужбы страны.

7798 числить коэффициент теплопроводности измеряемого образца по формуле.

ИЯ

Q ° gg I

\ где Q, - поток тепла через исследуемый э образец ьТ - перепад температуры в слое исследуемого образца;

- толщина измеряемого образца;

S — рабочая площадь.

Перед проведением основных измере:ний установка проверяется на этапонных в ещес тв ах.

Предлагаемое устройство обеспечивает проведение измерения коэффициента теплопроводности флюидосодержащего коллектора в усповиях пластовых давлений и температур, т. е. в условиях, максимально приближенных к естественным; повторяемость измерений на установке М .с высокой точностью (из 100 измерений

96 совпадают совершенно точно, а 4 измерения отклоняются не более, чем на

2,5%); получение высокоточных резупьтатов измерения коэффициента теплопроводности флюидосодержащих систем (ошибка измерения теплопроводности составляет 2-3%).

Изобретение может быть применено для повышения эффективности геотермм- 30

Формула изобретения

: Устройство дпя измерения теплопроводкости твердых веществ методом стационар ного теплового потока, содержащее автоклав с крышкой, термопары,, основной и охранный нагреватели и хоподильник, о тлич ающеес ятем, что,с цепью повышения надежности и точности измере- ния, дополнительно введен . метаплический. сильфон, герметически соединяющий охранный нагреватель с крышкой автокпава, а в отверстиях крышки автоклава,и нагревателей устанавцены пружиненные капилляры для термопар и токоподводов нагревателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетепьство СССР

N 458751, кл. 6 01 И 25/20, 1975.

2. Авторское свидетепьство СССР

h4 81591, кл. 6 01 М 25/20, 1950.

779870

ОС,р М Ь» <

Составитель А. Волков

Техред H.Áàáóðêà Корректор И. Муска

Редактор Г. Улыбина

t. Тираж 1019 Подписное

° ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Заказ 9315/8

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4