(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРСВОДНОСТИ
Изобретение относится к области тепповых измерений и предназначено для определения коэффициента теппофизических свойств различных веществ методом стационарного теплового потока. Известно устройство для измерения теплопрсжодности пород, состо$пцее из источника и приемника теппа, прилегаюЬгих к внутренней и наружной цилиндрической поверхности образца. Для измерения та пературы используются те{ 1мопары, 1. Основными недостатками этого устройства, влияющими на получаемые результаты , являются: оттоки тепла с торце® измерительных цилиндров. Они искажают температурное поле по длине цилиндр(ж; трудность изготовления образца цили дрической формы; трудность обеспечения постоянной коак сиальное ти цилиндров в течение всего времени измерения. В известных устройствах использсваны термопары для измерения температур в разных точках устройства и образца, развивающие в паре между собой электродвинсущую силу. Число термопар велико и доходит до 8-10, чтр затрудняет подготовку устройства к испытаниям и удлиняет срок самого йсш 1тания. Данный прибор является наиболее близким по технической сущности и попучаемьпл результатам, т. е. прототипом предлагаемого изобретения. Известен также прибор для измерения . теплопроводности твердых, жидких и газообразных тел, вь1полненный по типу прибора ОСТ 7458, в котором цилиндрическое охранное приспособление, охватывающее центральную плиту, для быстрого измерения потока тейла, выполнено из попупроёодникового материала, например, из закибй меди 121, Образованная таким образом дифференциальная термопара присоединена к чувствительному миллиамперметру, по показани$1м которого опредёНяю-г наличие или 7 отсутствие температурного перепада на охранном приспособлении, , Однако указанное устройство не позволяет опредетшть коэффициент теплопрежод- ности горных пород в условиях максималь но приближенных к естественным пластовым. Цепью изобретения является повышение надежности и точности измерений теплопр водности различных твердых веществ. Указанная цель достигается тем, что в. предлагаемое устройство введен металлический сильфон, герметически соединяющий Охранный нагреватель с крышкой авто клава, а в отверстиях крышки- автоклава и нагревателей установлены пружиненные сапилляры для термопар и токоподводов нйгревателей. На чертеже показано предложенное устройство для измерения теплопроводнос- .-. .. Прибор, состоящий из градиентного нагревателя 1 и охранного нагревателя 2 выполненный в виде цилиндра с фланцем, менаду которыми имеется датчик температур 3, помещен в сильфон 4, который гер метически соединен с фланцем охранного нагревателя и с съемной крышкой 5 авто клава 6, Между нагревателем 1 и холодильником 7 закладывают обращен 8, В собранном виде прибор пс ешается в рабочий объем автоклава. После чего описанная съемная система автоклава стягивается гайками и помещается в термоста В целях уменьшения потерь излучением поверхности холодильника и нагр ателя бт-пбтшрсжаны до зеркального блеска. Измерения проводятся следующим обра образец сушится при температуре более 1ООО°С. Затем насьщхение образца флюидом 9 производится под вакуумом В рабочем объеме автоклава воздух откачивается с помощью вакуумного насоса. По достижении вакуума порядка 5;1О -ва куумметр выключается и вентилем перекрьюается манометр. Пос-ле чего до полного заполнения системы флюидси открывается отверстие 13, соединяющее рабочийобъем автоклава с системой заполнения. В крышке автоклава имеется отверстие 1О для запуска аргона И во внутр сипьфона. Для измерения температур и подвода электроэнергии в нагреватель через ка пмлпяры 12 пропущены электроды и токо. подводы. На данном устройстве можно исследовать вещества при насыщении образца жидкостью и газами.- Например, при ис0следовании горных пород можно насыщать флюидами. Работа устройства при измерении теплопроводности горнык пород. Съемную систему помещают в автоклав 6 и стягивают гайками. При стягивании системы, под действ и avr механических усилий сильфон 4 и капилляры 12, выполненные в виде пружины, обеспечивает хорО ший тепповой контакт нагревателя 1 и хо лодильника 7 с образцом 8. После чего ;образец насыщается флюидом 9. В условиях естест-венного залегания горные породы находятся в состоянии насыщения различным флюидом. Пластовые давления и ти гпературы испытывают не только горные породы, но и ик насыщающие флюиды. Эти услсеия делают необходимыми экспериментальные исследования теплопроводности флюидонасыщенных горных пород. Во внутрь сильфона через отверстие Ю в крьЮ1ке 5 автоклава запускается аргон 11 для разгруз,ки сильфона от давления, исследуемой среды. В устройстве сильфон исключает контакт флюидов с полупроводниковым материалом датч:ика температуры. С полупроводниковым материалом в контакте находится только аргон, введенный для разгрузки сильфона. Создание давления и его измерение производится, с помощью грузопоршневого манометра, соединенного с автоклавом высокого давления через разделительную . ; колонку, на половину заполненную ртутью. Автоклав рассчитан на давление 3000 бар. Устройство можно использовать и для проведения измерения более высоких давлений. Дляэтого нужно изготовить автоклав с соответствующими расчетш и. Поток тепла, выделенный основным . нагревателем, проходит через слой исследуемого образца, холодильник и воспринимается автоклавом, наход5пцимся в термостате. Измерение абсолютной /температуры основного нагревателя . t холодильника -fcjj и разности температуры д-Ь между ними при установившемся тепловом режиме производится медь - константансжыми термопарами, изготовленными из термоэлектродов диаметром 0,15 мМ, установленным в центральной части этих элементов. Зная количество тепла, выделяемое основным нагревателем, и перепад температуры на образце, можно вы577чиспить коэффициент теплопроводности измеряемого образца по формуле. - Q-E. , I где О. - поток тепла через исспедует лл образец; дТ - перепад температуры в слое исспедуемого образца; - - толщина измеряемого образца) 5 - рабочая площадь. Перед проведением основных изм.реНИИ установки проверяется на эталонных веществах. Предлагаемое устройство обеспечивает проведение измерения коэффициента теплопроводности фпюидосодерясащего коллектора в условиях пластовых давлений и тет ператур, т. е. в условиях, максимально приближенных к естественным, повторяемость измерений на установке с высокой точностью (из 100 измерений 96 совпадают сшершенно точно, а 4 измерения отклоняются не более, чем на 2,5%); . . получение высокоточных результатов измерения коэффидиента теппопроводности флюидосодержащих систем (ошибка измерения теплопрсжодности составляет 2-3%) Изобретение может быть применено для повышения эффективности геотерми0ческой разведки нефтяных и газовых месторождений в различных подразделениях (производственных, геофизических) геологической службы страны. Формула изобретения Устройство для измерения теплопроводности твердых веществ методом стадиОнар яого тёплсйэого потока, содержащее автоклав с крышкой, термопары,. основной и охранный нагр атели и холодильник, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измере ния, дополнительно введен металлический сильфов, герметически соединяющий охранный нагреватель с крышкой автоклава, а в отверстиях крьпики автоклава.и нагревателей устан лены пружиненные капилляры для термопар и токоподводов нагревателей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 458751, кл. Q 01 N 25/20, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 81591, кл. Q 01 N 25/2О, 195О.
