Устройство для моделирования промерзания грунта Советский патент 1980 года по МПК G01N33/24 G01N25/00 

(5-4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОМЕРЗАНИЯ

1

Изобретение относится к области экспериментальных исследований физико-механических процессов в.мерзлых горных породах. Может быть использовано в лабораторных и полевых уста-5 новках,Имитирующих процессы теплообмена, мерзлотного пучения грунтов и факторы, влияющие на эти процессы.

Известно устройство для моделйрования промерзания грунта, содержащее полый контейнер из теплоизоляционного материала с образцом грунта и теп лообменники для нагрева и охлаждения противоположных торцов образца грунта l . 15

Создавая различные сочетания температур на концах образца, управляют температурным полем в образце и перемещают фронт промерзания.

Известное устройство не обеспёчи- 20 вает достаточной точности выполнения . программы перемещения фронта промерзания.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования 25 промерзания грунта, содержащее контейнер с открытыми торцами и теплообменники для подогрева и охлаждения противоположных частей контейне ра р При этом устройство содержит тепло- . 30 ГРУНТА.

изоляционную перегородку заданной толщины и механизм перемещения этой перегородки вдоль контейнера.

Недостатком устройства является наличие подвижной перегородки с приводом, что усложняет конструкцию уст- « ройства,.а также возможность управления распределением температуры в образце только в месте нахождения теплоизоляционной перегородки.

Целью изобретения является повышение точности управления распределением температуры в образце и упрощение ус трои с т в а.

Поставленная цель достигается тем, что в,устройстве для моделирования промерзания грунта, содержащем контейнер с открытыми торцами и теплообменники для подогрева; и охлаждения, контейнер выполнен из материала с теплопроводностью более 100 Вт/мк причем площадь поперечного сечения стенок контейнера составляет 0,21,0 от площади поперечного сечения образца грунта, а теплообменники установлены соответственно на противоположных торцах контейнера с перекрытием всего поперечного сечения последнего. На чертеже изображено устройство для моделирования промерзания грунта разрез. Устройство содержит регулируемый криостат 1, регулируемый термостат 2, контейнер 3 из металла с высокой теплопроводностью, теплообменник 4 криостата, подсоединенный к торцу контейнера,теплообменник 5 криостата, подсоединенный к образцу грунта и к теплообменнику контейнера. Теплообменник 6 термостата, подсоединенный к гильзе и образцу грунта, образец 7 грунта, линию питания теплообменников 8, теплоизоляционный кожух 9 и устройство 10 программного регулирования температуры теплоносителей криостата и термостата. Образец грунта помещают в контейнер, уплотняют в не.м и закрывают Ten лообменником 5, с обеспечением плот ного прилегания. Одновременно теплообменнику 5 обеспечено прилегание со скольжением по внутренней поверх ности теплообменника 4. В теплообменники 4 и 5 подается теплоноситель охлажденный до отрицательной температуры. Одновременно в теплообменник б подается теплоноситель с положител ной температурой в результате чего в теле контейнера 3 через некоторое время устанавливаются равнораспределенные градиенты температуры с гра ничными значениями на торцах гильзы С некоторой задержкой такое же распределение температур устанавливается и в исследуемом образце. При медленном смешении величины температуры теплоносителей соответственно будут меняться и температуры на торцах гильзы контейнера с образцом, и соответственно, в образце. Программа изменения температуры хладо- и теплоносителей, и, следовательно, ее распределение в образце по времени задается либо автоматически,либо ручным способом в соответствии с программой исследований. При пучении образца теплообменник 5 приподнимается, проскальзывая в теплообменнике 4. Величина пучения фиксируется. Описываемое устройство моделирования промерзания грунтов позволяет точно контролировать положение фронта промерзания без применения мерз- . лотомеров или приспособлений визуального наблюдения, и, соответственно, относительно простыми средствами, управлять этим положением, а также поддерживать или непрерывно изменять толщину фронта промерзания. Формула изобретения Устройство для моделирования промерзания грунта, содержащее контейнер с открытыми торцами и теплообменники для подогрева и охлаждения, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности управления распределением температуры в образце и упрощения устройства, контейнер выполнен из материала с теплопроводностью более 100 Вт/м к, причем площадь поперечного сечения стенок контейнера составляет 0,2-1,0 от площади поперечного сечения образца грунта, а теплообменники установлены соответственно на противоположных торцах контейнера с перекрытием всего поперечного сечения последнего . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Экспериментальные исследования процессов теплообмена в мерзлых горных породах. Сб. статей Наука, М., 1972, с. 20. 2.Авторское свидетельство СССР № 530236, кл. G 01 N 33/24, 1974.