含濕多孔介質(zhì)導熱系數(shù)測量準確性實驗研究及機理分析.pdf

1、本文探討含濕多孔介質(zhì)導熱系數(shù)的測試準確性及其影響因素。利用實驗測量堆積型多孔介質(zhì)在不同含濕率時的導熱系數(shù)，并深入觀察和認識孔隙內(nèi)水分形態(tài)、分布及加熱時水分演化過程，揭示其與導熱系數(shù)測量相對誤差之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時在實驗基礎上，建立了模型描述骨架結(jié)構(gòu)及物理屬性對水分分布形式的影響，該模型可用于確定水分形態(tài)及分布轉(zhuǎn)變時的臨界含濕率。結(jié)合骨架與水分形態(tài)及分布相互作用和影響的實驗及機理分析，確定導熱系數(shù)測量準確性與多孔介質(zhì)骨架物理屬性、含濕率等

2、的內(nèi)在關系。
　　 利用HotDisk熱常數(shù)分析儀測量不同粒徑堆積型不銹鋼珠、玻璃珠和砂子導熱系數(shù)，分析其導熱系數(shù)測試結(jié)果重復性以及與含濕率之間的關系。結(jié)果表明，當不銹鋼珠、玻璃珠和砂子含濕率分別低于50％、35％和25％時，含濕介質(zhì)導熱系數(shù)較難準確測量；當含濕率大于此值時，含濕介質(zhì)導熱系數(shù)容易準確測量。
　　 利用高速CCD結(jié)合體視顯微鏡細致觀察和分析非飽和含濕情況下試樣內(nèi)部的水分形態(tài)及分布并分析其與導熱系數(shù)測試準確性

3、之間的關系。堆積型不銹鋼珠含濕率低于50％、堆積型玻璃珠含濕率低于35％和堆積型砂子含濕率低于25％時，孔隙內(nèi)水分主要以骨架狹縫處液橋形式存在：此時探頭加熱過程中，含濕堆積型多孔介質(zhì)由于水分的蒸發(fā)擴散，使得探頭周圍的試樣成分持續(xù)發(fā)生變化，導致與測試過程中試樣構(gòu)成恒定的假設不符，因此有效導熱系數(shù)很難準確測量。堆積型不銹鋼珠含濕率高于50％、堆積型玻璃珠含濕率高于35％和堆積型砂子含濕率高于25％時，顆粒間水分聯(lián)通；所以在探頭加熱過程中，含

4、濕堆積型多孔介質(zhì)雖然也有水分的蒸發(fā)擴散但在毛細回流作用下試樣內(nèi)部較遠處水分會及時補充水分減少區(qū)域，維持試樣的穩(wěn)定，因此有效導熱系數(shù)可準確測量。綜合實驗測量結(jié)果和觀察現(xiàn)象，本文認為導熱系數(shù)的測量準確度受孔隙內(nèi)水分形態(tài)及分布的影響。
　　 針對非飽和含濕堆積型多孔介質(zhì)不同試樣孔隙內(nèi)水分狀態(tài)分界點對應含濕率值不同的現(xiàn)象從孔隙尺度進行分析研究發(fā)現(xiàn)，不同試樣孔隙內(nèi)水分呈孤立液橋或相互聯(lián)通的水團兩種不同形態(tài)的分界點時對應的含濕率是顆粒表面接