预钻孔热探头测试设备的研制与测试

近年来,浅层地热资源开发利用取得较大发展,浅层岩土体热物性参数的快速准确获取是高效利用浅层地热能的重要前提。为完善浅层地热能勘察原位测试设备,基于旁压仪和地埋管换热器工作原理,研制开发预钻孔热探头测试设备,该设备包括热传导探头、压力控制系统、温度控制系统、一体化转换控制装置和同轴导压管连接管路。建立热传导探头三维传热数值仿真分析模型,基于温度消散原理,提出预钻孔热探头的岩土体导热系数测试方法。分别开展干燥和饱和状态下标准砂的预钻孔热探头室内模型试验和导热测试仪对比试验,预钻孔热探头的测试结果为0.495 W/(m·℃)和0.833 W/(m·℃),导热测试仪测试结果为0.458 W/(m·℃)和0.807 W/(m·℃),两种方法测试相对误差分别为8.1%和3.2%,验证预钻孔热探头测试设备和温度消散原理测试岩土体导热系数的可靠性。该原位测试设备不但可以用于地热勘察中地层的导热系数测试,也可用于岩体地下工程中围岩的导热系数测试,具有广阔应用前景。

南京河漫滩淤泥质粉质黏土导热系数特性及预测模型

为了研究南京河漫滩淤泥质粉质黏土的热学特性,采用非稳态热探针研究了不同含水率、干密度、饱和度和孔隙率对淤泥质粉质黏土导热系数的影响.基于串并联热传导混合模型,通过分析淤泥质粉质黏土导热系数与含水率、干密度、饱和度以及孔隙率的关系,建立了高含水率下南京河漫滩淤泥质粉质黏土导热系数修正的预测模型.试验结果表明:淤泥质粉质黏土的临界含水率可达25%;导热系数随干密度的增加呈线性增大,随饱和度的增加呈指数关系递增,随孔隙率的增加呈指数关系递减;与3种热传导模型及南京其他场地实测数据相比,所提出的高含水率下淤泥质粉质黏土预测模型准确性更高.

火星探测器热环境模拟与试验技术探讨

为保证火星探测器的可靠运行,需要对其进行真空热试验和火星表面热环境模拟试验。文章通过对国外火星探测器热试验的调研,梳理出热试验所涉及的关键技术。并通过对行星际空间热环境和火星表面热环境特点的分析,结合国外相关热环境模拟设备的研制使用情况,探讨不同热环境的地面模拟方法,可为我国火星探测器热环境试验设备的研制及开展相关热试验提供技术参考。

热传导CPT探头的研发与应用

土体热导率是能源地下工程、高压电线埋设、冻土路基等工程设计中的重要参数,是评估土体换热性能及地下温度场计算的关键,但目前缺乏有效的原位测试手段。基于瞬时线热源温度消散理论,研发了可测试原位土体热导率的静力触探(CPT)探头。根据理论假设与现有CPT系统尺寸,确定了探头具体长度、直径、内部构造、温度采集点位,并提出相应测试步骤与热导率计算方法。利用COMSOL有限元分析软件对测试过程进行模拟验证,结果表明探头实际传热符合线热源假定,且计算方法适用于一般热导率土体。对于热导率较小(小于0.6 W/(m·K))土体,需适当延长测试时间。现场应用表明,土体原位热导率略高于取样土室内测试结果,表明取样扰动可能降低土体导热性能,最后对取样测试及工程设计提出改进建议。

嫦娥五号探测器热平衡试验方案设计与实现

针对嫦娥五号探测器热平衡试验中面临的难题,在分析以往国内外航天器热平衡试验技术现状基础上,依据验证充分、有效与全面的原则,构建出一套探测器热平衡试验方案,提出一种基于“专用红外吸收式空间外热流模拟方式”的热平衡试验方法,设计了典型试验工况,同时优化了试验技术流程。地面热平衡试验结果结合在轨飞行数据表明:热平衡试验方案能够有效验证热控设计的正确性,专用红外吸收式外热流模拟装置偏差造成的温度影响不超过2℃,热平衡试验工况设置合理,技术流程优化,热分析模型相关性工作可使热分析模型更加准确可信。

基于热棒工作状态检测问题的分析

针对国内关于热棒工作状态检测技术的研究较少而且各热棒使用单位对热棒工作状态的检测方法的需求的现状,介绍了热棒的应用背景并分析了对现场热棒工作状态检测的需求,介绍并讨论了一种现场检测热棒工作状态的方法;该方法通过回归方程的方差分析和显著性检验,综合利用了现场测得的热棒上不同位置的温度信息;该方法提高了检测手段的可靠性和灵活方便性应用,结果表明,该检测方案运行稳定可靠,检测精度高,具有一定的实用性和推广价值。

热力设备停用期间腐蚀速率的测试研究

建立了发电机组热力设备在停用期间金属腐蚀速率的测试系统;模拟其腐蚀环境,分别采用腐蚀失重法和电感探针法检测了不同材料在不同湿度及盐分条件下的腐蚀过程与趋势,对腐蚀因素进行了分析,找出了各腐蚀因素与腐蚀速率之间的量化关系,可为机组停用期间的防锈蚀提供依据。

萤火一号火星探测器热控分系统设计

根据萤火一号(YH-1)火星探测器的热环境特点,对热控分系统设计进行了研究,分析了热控分系统技术难点,给出了方案设计,介绍了大功率单机散热、探测器多模式自主热控和长火影热控等设计。热平衡试验结果验证了热控设计的正确性。

萤火一号火星探测器长火影热控设计及试验验证

根据萤火一号(YH-1)火星探测器面临长期火星阴影环境特点,对探测器的长火影热控设计及深冷试验验证进行了研究。给出了YH-1火星探测器长火影热控自主控制流程,以及各阶段热控方案。改造现有真空环境模拟器,完成了我国第一个实现全包络20K超低温背景模拟的探测器级真空热试验。长火影试验结果表明:YH-1火星探测器热控设计能满足度过长火影的温度要求,各单机能在出火影后成功唤醒正常工作。

星载微波探测仪探测头部热设计及验证

星载微波探测仪采用主被动一体化探测方法,以提高探测精度和空间分辨率,是土壤水探测卫星的主载荷,探测仪的探测头部主要由主动单机和被动单机等组成,其中主动单机中的发送/接收(T/R)组件数量多、功耗大、阵面布局长达7m,被动单机中的接收机对温度波动敏感,同时探测头部构型复杂且各散热面外热流环境恶劣。针对探测头部热控难点及要求,开展了包括轨道外热流分析、散热面和传热路径的设计、热管网络布局,关键单机的精细化控温等工作,并结合热平衡试验结果对热设计方案进行了有效验证。仿真及试验结果表明:探测头部的温度水平、关键单机的温度梯度及每轨温度波动均满足要求,其中T/R组件温度梯度控制在≤12℃,被动接收机温度波动控制在±1℃/轨。该设计解决了大功耗T/R组件短时开机导致单机之间温差大、瞬时温升速率快,接收机温度波动大等技术难点,突破了高功率密度T/R组件全阵面热设计关键技术和被动接收机的高稳定度控温关键技术,实现了探测头部在轨全周期高精度、高稳定度热控,可为星载微波探测仪类载荷的热设计提供借鉴。

火力发电机组热控系统性能试验的探索研究

阐述了火力发电机组热控系统性能试验的特点 ,在对数台不同类型机组试验的基础上 ,对热控系统性能试验的项目、试验内容及方法进行了整理、总结 ,并就技术方面的问题进行了深入的探索、研究。

水合物热导率测试技术研究进展

精确测量水合物热导率是开发应用水合物蓄冷空调技术的关键之一。限于水合物热物性及其亚稳态特征,相比常规材料,其热导率测量难度大、误差大,导致传统热导率测量方法不能直接用于水合物的热导率测试。综述了瞬态热线法、瞬态平面热源法、稳态平板法、热脉冲探针技术等水合物热导率测试方法的基本原理、应用现状及局限性。着重介绍了热脉冲探针-时域反射技术测试方法,该方法将热脉冲探针法与瞬态板热源法相结合,可有效克服和互补现有单一测量方法的不足,使测量结果更精确,对于今后水合物蓄冷技术和热导率测量方法的发展具有一定的现实意义。(图5,参47)