[其他]用于测量小试件岩石导热系数的测定仪

说明书

本实用新型属于岩石热物性的测试仪器。

在已有的技术中，对于低导热率材质（λ＜0.2W／mk）的测试技术是成熟的，但所用试件的尺寸较大（＞200mm）（见参考文献目录1、2）。而对岩石高导热率材质的导热系数测定（尤其是对小试件φ50mm±1mm）尚无成熟方法。对这类材质的测试曾采用稳态比较法进行测试，但它必需有已知导热系数的参考材料，所测得的试件导热系数是与标样的比较值并非直接测得，而且测试装置较为复杂（见参考文献目录3）。

本实用新型的目的是解决小试件岩石高导热率材质的导热系数的直接测试问题。

本实用新型的特征结合附图叙述如下：

图一，本实用新型仪器结构示意图（说明书摘要附图）

S－试件；M－主加热板；G－环加热板；B－反射加热板；C－付加热板；W－冷面；H－热套；I（1、2、3）－隔热板；R（1、2、3、4）－加热带；温控（TC－1～TC－4）。

图二，主加热板M和环加热板G及其加热带R1和R2装配图。

图三，主加热板M和环加热板G结构图

D－横筋；K－主加热板和环加热板之间的间缝；AOP－为主加热板和环加热板的剖视线。

图四，主加热板M的加热带R1样式图。

图五，环加热板G的加热带R2样式图。

主加热板M与环加热板G是用同一块金属板制成（见图三），它们为同心圆状，而且这二个加热板M和G的面呈一平整的面。它们之间有一间缝K。为保证工作面温度不均匀性＜0.2℃，加热板G和M的厚度为5～6mm。为减少主加热板M向环加热板G散热误差＜0.5％，主加热板M与环加热板G之间的间隙K宽度在0.5～2mm之间。为保证主加热板M面与环加热板G面在同一平面并且有一定强度，同时使主加热板M与环加热板G的接触热阻降到最小，在主加热板M和环加热板G之间的间缝中留有四条横筋D，横筋厚度为2～3mm，宽度为1～2mm。

主加热板M的加热带R1的样式见（图四）、环加热板G的加热带R2的样式见（图五），它们用特殊合金片制成，其厚度为0.1～0.5mm，环宽度为1～4mm，环隙间距为1～4mm。加热带R1和加热带R2夹在两块对称的主加热板M和环加热板G之间（见图二），它们构成了一个加热体。此外，在两块付加热板C之间、两块反射加热板之间都夹有加热带R3和R4（见图一），加热带R3和R4的样式如图四所示，其厚度、环宽度、环隙间距如上所述。

小试件岩石导热系数的测定是通过如下步骤来实现的：

被测试试件S（φ50mm±1mm，δ＝10±2mm）置于主加热板M及环加热板G上（见图一）。为使主加热板M发出的热功率全部经试件S向冷面W传递，在主加热板M下方设置反射加热板B，主加热板M与反射加热板B之间，用隔热板I₁隔开。最底部另用隔热板I₂绝热。为保证本测定仪测试温度能达到300℃，在试件S上方设副加热板C，并在副加热板C与冷面W之间，用隔热板I₃隔开。为防止所有加热板和试件S间四周散热，在它们的外围加一个热套H。在测试小试件过程中用温控（TC－1）使主加热板M与反射加热板B之间的不平衡温差≤0.01℃；用温控（TC－2）使主加热板M与环加热板G之间的不平衡温差≤0.01℃；用温控（TC－3）使试件S与环境温差＜5℃；用温控（TC－4）改变副加热板C的工况条件。当达到了热稳态条件时，只要测定主加热板M的主加热带R1的电压、电流、主加热板M上方的温度T₁及副加热板C下方的温度T₂即可计算出试件S的导热系数。

本实用新型所取得的效果与现有技术相比较，扩大了防护热板法的测试范围，可以测试高温下（300℃）、小试件（φ50mm±1mm）的岩石高导热率材质的导热系数。操作简便，精确度高。可用于石油、地质勘探的岩芯的导热系数的测定。