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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
通过利用非金属矿物的储热特征装载相变功能体制备矿物基复合相变材料是高效太阳能储热材料低成本制备的重要研究方向[1]。但非金属矿物存在导热性能差的问题,因此,一些高导热材料被添加至矿物基复合相变材料,提高材料的导热系数。Sar?和Karaipekli[2]采用膨胀珍珠岩稳定月桂酸制备珍珠岩基太阳能储热材料。为了提高其导热系数,通过加入膨胀石墨至复合物中,导热系数由0.07 W·m-1·K-1提升至0.13W·m-1·K-1。但是,加入膨胀石墨后,复合材料的储热容量降低了7%,这个现象同样出现他们有关的研究工作中[3-4]。因此,必须研究更有效的策略解决这个问题,也就是说,当提升复合材料的导热系数的同时,须兼顾提升其储热容量。本文以膨润土(bentonite,B)和石墨(graphite,G)为原料,通过简单组合和微波酸强化组合方式合成了GB和GBm两种支撑基体,再通过真空浸渍法装载硬脂酸(SA),制备了SA/GB和SA/GBm两种矿物组合基太阳能储热材料。采用FTIR、AFM、SEM等手段研究了材料微结构;制备的SA/GBm的储热容量和导热系数比SA/GB的分别提高了62%和31%。 相似文献
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考虑冻融影响的岩土类材料导热系数计算新方法 总被引：2，自引：0，他引：2
从多孔随机混合介质理念出发,提出了考虑相变及未冻水影响的冻融条件下岩土类材料的导热系数计算的新方法,并根据已有的试验数据,利用多孔随机混合介质模型求出了同等条件下的导热系数,研究结果表明：模型的计算结果和试验结果基本一致,其平均偏差为2.3%,最大偏差为5.4%。另外,通过与现有的3种导热系数的取值方法的比较发现：目前广泛使用的指数加权平均法在0℃以上时计算结果较准确,但并不适合计算低温（0℃以下）岩土类材料的导热系数。加权调和平均法和加权算术平均法计算结果误差都很大,且不能反映相变对导热系数的影响。研究成果为低温相变条件下岩土介质温度场的正确求解提供了理论前提。 相似文献
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[摘 要] 在水合物勘探开发过程中,钻井液除常规作用外,还必须具有抑制水合物分解与再生成
的作用。钻井液的这些宏观作用由其内部微观结构所决定,而水合物的分解和生成与介质的传热过程
有关。由于钻井液微观结构与多孔介质相似,故其传热过程也相似。利用多孔介质的性质及其传热理
论,系统分析了水合物钻井液微观结构与多孔介质的异同,探讨了水合物在钻井液中的分解特性。接着
阐述了分形理论,对钻井液微观结构的传热分形模型进行了研究。最后得出钻井液中水合物分解的传
热过程,建立了钻井液微观结构的一维热传导分形模型,并得出有效导热系数的分形表达式。 相似文献
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高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要作用之一是传导和散失高放废物衰变热,在膨润土中添加石英砂、石墨、花岗岩岩屑等导热性能较好的添加剂是提高缓冲/回填材料导热性能的主要方法。选用北山花岗岩岩屑为添加剂,与高庙子钠基膨润土GMZ01组成混合材料,制备不同含水率、不同密度的试样。使用Hot Disk TPS2500s热常数分析仪测定样品的导热系数,分析其与花岗岩岩屑含量、干密度、饱和度等参数的关系,并运用多种混合物热传导模型分析预测导热系数。研究结果表明,花岗岩岩屑能够有效提高缓冲/回填材料的导热性能,混合材料的导热系数分别与其饱和度、气体体积存在线性关系;Maxwell方程能够较好预测北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料的导热系数。 相似文献
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多孔材料等效导热系数与分形维数关系的数值模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
采用有限元方法模拟了多孔材料的导热系数与孔隙率和分形维数之间的非线性关系。有限元模型中的固体骨架和孔隙根据孔隙率的大小随机生成,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值。根据有限元随机模拟断面的热流密度分布和稳态热传导傅立叶定律,计算在不同孔隙率条件下的等效导热系数。研究表明,多孔材料模型等效导热系数随着孔隙的增加而线性减小。在孔隙率为常数的条件下,模型等效导热系数随着模型比例因子的增加而呈指数增加。等效导热系数随着孔隙分形维数的增加而减小,随着固体颗粒分形维数的增加而增加。 相似文献
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基于均匀化方法和椭球夹杂问题基本解给出了非饱和岩土体的有效热传导特性模型。该模型可以考虑夹杂形态、体积分数和空间分布及夹杂间相互作用对有效热传导特性的影响,反映了由于非均匀夹杂引起有效热传导张量的各向异性特性。讨论了夹杂宽高比以及夹杂与基质热传导系数比对有效热传导张量各向异性系数的影响。将岩土体看作固体基质和孔隙夹杂构成的非均匀材料,探讨了岩土体有效热传导系数随孔隙形态、孔隙率和饱和度的变化规律。最后,应用上述模型对高庙子膨润土(GMZ01)有效热传导系数进行预测并与其他模型预测结果进行对比分析。研究表明,本文模型对GMZ01膨润土有效热传导系数具有较好的预测能力,但更准确的预测需根据膨润土的孔隙结构采用多层次均匀化方法。研究成果对于高放核废料深地质处置库缓冲材料的热-水-力耦合特性具有一定参考价值。 相似文献
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热环境控制是城市地下空间安全运行的有力保障,科学预测地下围岩的导热性能是地下空间环控系统热负荷评估的基础。软土是地下空间开发中一类常见土体,现有模型主要适合于预测中低含水率范围内土体导热系数的变化,而对于高含水率软土,合适的导热系数预测模型较少。基于细观模拟,本文提出了一种能有效预测软土导热系数的数值模型。该模型除了能够反映含水率、干密度等常规因素影响外,还可考虑矿物组成以及粒径分布等的影响。最后,通过与苏通GIL管廊工程中20个软土样的实测导热系数进行对比以验证数值模型的可靠性。首先借助激光粒度分析仪和X射线衍射分析测试了矿物组成和粒度分布,代入模型进行数字建模并通过细观导热模拟得到导热系数预测值。导热系数模拟预测值与实测值对比结果显示:模拟预测值基本在实测值±20%范围内,验证了本文模型的可靠性,表明了该模型在预测高含水率软土导热系数方面的潜力。此外,该模型还可以直观地展示土内各处局部热流的分布特征,这为深入认识土体导热行为的机理奠定了基础。本文研究可为软土以及土体导热系数的预测评价提供新的思路和方法。 相似文献
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近相变区冻土导热系数是影响寒区岩土工程热稳定性的关键物性参数,针对该温度区间冻土导热系数难以精确测量的问题,提出了一种稳态热流计法试验获得导热系数、量子粒子群寻优算法近似回归定性温度的近相变区冻土导热系数测试方法,采用核磁共振技术对细砂土近相变区未冻水含量进行测试并探究了其与导热系数的关系,分析了负温区细砂土导热系数的分布特征和参数影响规律,建立了不同温度区间的导热系数预测模型。结果表明:负温区细砂土未冻水含量变化曲线与其导热系数呈现出极为相似的变化规律,温度-导热系数曲线可划分为-3.2℃为界的近相变区和稳定相变区;冻结细砂土导热系数的增幅区间主要发生在近相变区,增长幅度约占整个负温区导热系数总增幅的50%,且随温度降低,导热系数的增幅逐渐减小;预测模型平均相对误差为4.14%,±10%误差内占比为94.7%,稳定相变区确定系数R2为0.892,近相变区确定系数R2为0.883,证明了该模型具有较好的准确性。研究成果可为寒区工程温度场的计算与分析提供基础参数,亦可为寒区重大基础设施精细化设计和冻土风险精细化防控提供数据支持。 相似文献
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实验矿物物理是高温高压实验地球科学的重要分支学科之一,它主要是通过高温高压实验模拟地球内部的物理化学环境,并原位测定地球深部物质（矿物、岩石和熔/流体等）的相变和状态方程、电导率、热导率等物理参数,探讨地球内部的圈层结构、物质组成、地球动力学过程等地球物理性质相关的一系列重要科学问题. 综述了实验矿物物理的发展历史、近二十年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战. 相似文献
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通过X射线照相术、SEM、EPMA等测试手段研究了钙磷酸盐（CP）多孔陶瓷及钙磷酸盐－骨形态发生蛋白质（BMP）多孔复合材料（CPB）在动物体内的生物降解性、成骨效应以及材料－骨界面的显微结构。用统计学τ检验对CP和CPB两种材料植入体内后的新骨形成速率数据进行了处理。结果表明CPB复合材料的新骨形成速率明显高于CP陶瓷；钙磷酸盐矿物有较好的生物降解性，但在体内完全降解是不可能的；BMP与CP复合后，能明显地加快新骨形成，促进钙磷酸盐矿物的降解；多孔结构亦有利于矿物降解及新骨形成，新骨长入陶瓷孔隙后形成一中种互穿网络结构，使植入部位力学性能得到强化，弥补了材料降解中所导致的力学性能的衰减。据此可以预测，通过适当的孔结构和诱导成骨机制，可以制备出近乎完全降解的生物材料。 相似文献
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Saeid Nikoosokhan Hossein Nowamooz Cyrille Chazallon 《Geomechanics and Geoengineering》2016,11(2):149-158
Study of the heat transfer process in saturated and unsaturated soils requires, basically, a relationship between thermal conductivity and the characteristics of the soil, such as water content, dry density and texture of the soil. This study intends to produce a generic model that can predict soil thermal conductivity with the help of easily measurable parameters. The proposed model is first calibrated using measured thermal conductivities from literature data. In order to validate the proposed model the predicted thermal conductivity of this proposed model as well as existing ones are compared with the measured thermal conductivity in literature for different soils. Validation of the proposed model was also performed on our experimental results obtained for a compacted Misillac sand and in-situ clay loam soils. The results show an average of 15% improvement in prediction accuracy for the proposed model compared to the existing models, considering all soil textures. Moreover, we perform a model to estimate thermal conductivity over time throughout the profile of soil in the context of seasonal variation of temperature. The proposed model shows an important effect of heterogeneity on the thermal conductivity variations of a double layered soil. 相似文献
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The fundamental researches about thermal physical properties of rocks have much concern in oil and gas field. They go through four stages and are applied in thermal structure of lithosphere, thermal evolution of sedimentary basins, geotechnical engineering and geothermal area. This article summarized the current research progress on the basis of thermal physical properties of rocks and proposed the development of tendency for the future. Moreover, some cylindrical heat pipe, disc heat pipe, spherical heat pipe based on in-situ measurement method and prediction model based on mathematical statistics have been developed. The scholars discuss the internal relation between thermal conductivity parameter of rocks and other physical properties by a large number of experiments. The researches show that the thermal conductivity of rocks is affected by many factors, and the petrologic characteristic is the most important factor. The porosity of rocks, filled fluid properties, acoustic characteristics are also related to thermal conductivity, which is affected by temperature, pressure and anisotropy. In consideration of the study of thermal physical properties of rocks, we proposed the following tendency for the future. First of all, shale gas is regarded as a hot spot in oil-gas exploration and the formation mechanism and the formation of shale gas reservoir are under the control of thermal physical properties of shale gas, but the relationship among thermal conductivity and organic porous, organic carbon content, gas content, fractured characteristics remains unknown. Therefore, exploring the thermal physical properties of gas-bearing shale is an important research direction in oil and gas field. Secondly, the study of big data represents the general trend. Though the database of rocks thermal parameter is continually expanding, measuring in-situ thermal conductivity continuously in well is the best method to get the accurate in-situ thermal conductivity of rocks. Hence, the development of logging method principle and logging instruments based on thermal physical properties of rocks is a necessary trend for the future. 相似文献
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为预测非饱和冻土的导热性能,基于土体微观结构,提出了非饱和冻土特征结构识别算法和多元素生成算法,并将该算法与传统有限单元法组合,建立非饱和冻土导热系数蒙特卡洛预测模型。通过土体SEM电镜图像,采用逆向四参数增长识别法识别土体中各组分含量、大小以及各方向分布概率;改进传统的四参数随机增长法,提出了考虑土、水、冰和气的多元素生成算法;基于生成的非饱和冻土模型,通过蒙特卡洛方法获得非饱和冻土导热系数,并与规范中冻土导热系数进行对比,验证了蒙特卡洛法预测模型的合理性（平均误差<4%）;通过多因素分析研究孔隙率、颗粒大小、土体导热性、饱和度以及结冰率对非饱和冻土导热性影响,各因素与导热系数的相关系数依次为：-0.352、-0.098、0.641、0.520和0.060,影响大小为：土颗粒导热性>饱和度>孔隙率>土颗粒大小>结冰率。各影响因素对非饱和冻土导热系数影响可以归纳为对热通量形成“热链”密度、宽度、连通性、热流承载力以及对“热桥”通量的影响。 相似文献
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以新建杭绍台铁路通过浙江嵊州及新昌硅藻土地区为研究背景,基于单桩静载、边坡降雨、复合地基承载性能、基床原位激振等现场试验,研究了不同桩型加固硅藻土地基的适宜性、降雨条件下硅藻土边坡变形特性和防护措施、硅藻土桩筏复合地基特性以及基床动力特性。结果表明：CFG桩、素混凝土桩及钢筋混凝土桩适用于硅藻土地基加固,而螺杆桩由于存在挤土效应、高压旋喷桩成桩效果较差不适用;干湿循环作用下硅藻土自然边坡易形成网状裂隙导致浅层稳定性不足,拱形骨架对硅藻土边坡有较好的防护效果,而锚杆框架梁由于钻孔施工易导致硅藻土软化,不适用于硅藻土边坡防护;CFG和素混凝土桩复合地基能够满足硅藻土路基变形控制要求,且素混凝土桩筏结构整体性更好;基床结构中设置毛细防排水板具有良好的防排水效果,保证了水份能够及时排出,避免对基床和硅藻土地基不利影响。 相似文献
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