[实用新型]一种模拟竖直地埋管换热器周围土壤环境的装置

权利要求书

1.一种模拟竖直地埋管换热器周围土壤环境的装置，其特征在于模拟竖直地埋管换热器周围土壤环境的装置是由箱体(1)、承重板(2)、承压板(3)、纱窗(4)、第一阀门(5)、隔板(6)、第一U形管(7)、第一温度传感器(8)、第二U形管(9)、温湿度自记仪(10)、第二温度传感器(11)、第一进水管(12)、第二进水管(13)、回水管(14)、第一恒温水浴锅(15)、水箱(16)、第二恒温水浴锅(17)、第三进水管(18)、第二阀门(19)、第四进水管(20)、第一流量计(21)、第三阀门(22)、第四阀门(23)、第二流量计(24)、第三流量计(25)、第五阀门(26)、非饱和土壤(27)、饱和土壤(28)、第五进水管(29)、第六进水管(30)、第七进水管(31)、第三温度传感器(32)和计算机组成；

所述的箱体(1)是由四个侧壁和底面围合而成，顶端为敞口结构，底面上设置一个第一排水孔(1-1)；在箱体(1)的相对的两个内壁上设置两组向内凸起的安装槽组，分别为内壁第一安装槽组(1-9)和内壁第二安装槽组(1-8)，每个安装槽组是由两个相对的安装槽组成，且每个安装槽设置在所在内壁的长度上的三等分点上，在其中一个内壁的两组安装槽组之间的区域布置第一通孔(1-10)，内壁第一安装槽组(1-9)和内壁第二安装槽组(1-8)的顶部均与箱体(1)的顶部等高；与第一通孔(1-10)垂直的一个侧壁的右上方区域的中心处布置两个等高的第二通孔(1-4)，左下方区域的中心处布置两个等高的第三通孔(1-5)，右下方区域的中心处布置一个第四通孔(1-3)，左上方区域的中心处布置一个第五通孔(1-2)；与第四通孔(1-3)所在侧壁相对的侧壁的左上方区域的中心处布置一个第六通孔(1-7)，右下方区域的中心处布置一个第七通孔(1-6)；

所述的承重板(2)的底面中部设置凹槽(2-1)，所述的承重板(2)竖直固定在箱体(1)的内部底面的一个中线上，承重板(2)与第一排水孔(1-1)相错布置；第一安装槽组(1-9)和内壁第二安装槽组(1-8)的底面与承重板(2)的上表面紧密贴合且密封；

所述的承压板(3)平均分为左中右三个区域，相邻的区域之间设置向上凸起的水平安装槽(3-2)，在中间区域平均布置多个第二排水孔(3-1)，承压板(3)水平固定在承重板(2)的上方，且承压板(3)的四周与箱体(1)的四个内壁密封；所述的第一通孔(1-10)、第二通孔(1-4)、第三通孔(1-5)、第四通孔(1-3)、第五通孔(1-2)、第六通孔(1-7)和第七通孔(1-6)均在承压板(3)的上方；内壁第一安装槽组(1-9)和内壁第二安装槽组(1-8)所在的侧壁与水平安装槽(3-2)的长度方向垂直；

所述的水箱(16)的进水口与第一排水孔(1-1)连通，在水箱(16)与第一排水孔(1-1)之间的管路上设置第三流量计(25)和第五阀门(26)；

所述的隔板(6)的右上方区域的中心处布置两个等高的第八通孔(6-1)，左下方区域的中心处布置两个等高的第九通孔(6-2)；两个隔板(6)的侧壁分别插入内壁第一安装槽组(1-9)和内壁第二安装槽组(1-8)中，两个隔板(6)的底面分别插入两个水平安装槽(3-2)中，两个隔板(6)与内壁第一安装槽组(1-9)、内壁第二安装槽组(1-8)和两个水平安装槽(3-2)均密封；两个第二通孔(1-4)的中轴线分别与两个第八通孔(6-1)的中轴线重合；两个第三通孔(1-5)的中轴线分别与两个第九通孔(6-2)的中轴线重合；

两个隔板(6)将箱体(1)的内腔平均分为三个尺寸完全相同且互相隔离的腔体，位于两边的腔体中分别放置待模拟的非饱和土壤(27)，中间的腔体中放置待模拟的饱和土壤(28)，三个腔体中的土壤的上表面距离箱体(1)的顶端留有100mm距离，在饱和土壤(28)的上表面铺设三层纱窗(4)；第一U形管(7)穿过箱体(1)上的两个第二通孔(1-4)、两边的腔体中的待模拟的非饱和土壤(27)、待模拟的饱和土壤(28)和两个隔板(6)上的两个第八通孔(6-1)，第一U形管(7)的进水口和出水口设置在箱体(1)的外部；第二U形管(9)穿过箱体(1)上的两个第三通孔(1-5)、两边的腔体中的待模拟的非饱和土壤(27)、待模拟的饱和土壤(28)和两个隔板(6)上的两个第九通孔(6-2)，第二U形管(9)的进水口和出水口设置在箱体(1)的外部；所述的第一U形管(7)和第二U形管(9)的尺寸完全相同且插入箱体(1)中的长度也相同；所述的第一U形管(7)和第二U形管(9)互相平行且均与隔板(6)垂直；

第二恒温水浴锅(17)内部设置循环水泵，第二恒温水浴锅(17)的出水口与第一进水管(12)的进水口连通，第一进水管(12)的出水口分为两个支路，分别为第三进水管(18)和第四进水管(20)，第三进水管(18)和第四进水管(20)的进水口均与第一进水管(12)的出水口连通，在第一进水管(12)上设置第二阀门(19)；第三进水管(18)上设置第二流量计(24)和第四阀门(23)，第三进水管(18)的出水口与第一U形管(7)中相对靠近箱体(1)的一根中轴线的管路连通，第一U形管(7)的另一个管路的出水口与第七进水管(31)的进水口连通；第四进水管(20)上设置第一流量计(21)和第三阀门(22)，第四进水管(20)的出水口与第二U形管(9)中相对靠近箱体(1)的一根中轴线的管路连通，第一U形管(7)的另一个管路的出水口与第六进水管(30)的进水口连通；第六进水管(30)的出水口与第七进水管(31)的出水口均与第五进水管(29)的进水口连通，第五进水管(29)的出水口与第二恒温水浴锅(17)的进水口连通；

第一U形管(7)的进水口和出水口各设置一个第一温度传感器(8)且两个第一温度传感器(8)均设置在箱体(1)的外部；第一U形管(7)的进水管上设置两个第一温度传感器(8)且两个分别紧挨着两个隔板(6)；第一U形管(7)的弧形拐弯处设置一个第一温度传感器(8)；

第二U形管(9)在进水口和出水口各设置一个第一温度传感器(8)且两个第一温度传感器(8)均设置在箱体(1)的外部；

在两个非饱和土壤(27)所在的区域中，沿着水平和竖直方向均匀设置多个温湿度自记仪(10)，沿着水平方向设置的温湿度自记仪(10)均与第一U形管(7)等高且沿着水平方向设置的所有温湿度自记仪(10)的连线与第一U形管(7)垂直，沿着竖直方向设置的温湿度自记仪(10)均在第一U形管(7)的正下方；在两个非饱和土壤(27)所在的区域中所有的温湿度自记仪(10)均位于与隔板(6)平行的一个平面上，所述的平面均位于每个非饱和土壤(27)所在的区域水平长度的一半处；

在饱和土壤(28)所在的区域中，沿着水平和竖直方向均匀设置多个第二温度传感器(11)，沿着水平方向设置的第二温度传感器(11)均与第一U形管(7)等高且沿着水平方向设置的所有第二温度传感器(11)的连线与第一U形管(7)垂直，沿着竖直方向设置的第二温度传感器(11)均在第一U形管(7)的正下方；在饱和土壤(28)所在的区域中所有的第二温度传感器(11)均位于与隔板(6)平行的一个平面上，所述的平面均位于每个饱和土壤(28)所在的区域水平长度的一半处；

在箱体(1)的内部沿着水平方向均匀设置多个第三温度传感器(32)，第三温度传感器(32)位于第二U形管(9)的等高处，所有的第三温度传感器(32)的连线与第二U形管(9)平行，且所有的第三温度传感器(32)的连线靠近箱体(1)的一个中轴线；

在饱和土壤(28)所在的区域中所有温度传感器的信号输出端均通过第一通孔(1-10)与计算机连接；在相对靠近第五通孔(1-2)的非饱和土壤(27)所在的区域中的所有温度传感器和所有温湿度自记仪(10)的信号输出端均通过第五通孔(1-2)或第四通孔(1-3)与计算机连接；在相对靠近第六通孔(1-7)的非饱和土壤(27)所在的区域中的所有温度传感器和所有温湿度自记仪(10)的信号输出端均通过第六通孔(1-7)或第七通孔(1-6)与计算机连接；

箱体(1)侧壁上的所有通孔均密封；

在箱体(1)的上方设置第一恒温水浴锅(15)，第一恒温水浴锅(15)的出水口与第二进水管(13)的进水口连通，第二进水管(13)的出水口搭在纱窗(4)上，第二进水管(13)上设置第一阀门(5)和第一温度传感器(8)；回水管(14)的进水口搭在纱窗(4)上，回水管(14)的出水口与第一恒温水浴锅(15)的进水口连通，第一恒温水浴锅(15)内部设置循环水泵。