范文一:岩土热物性参数
土壤源热泵系统设计—岩土热物性参数
作者姓名:冯敬桥;性别: 男 出生年月:1975年10月15日 职称:工程师 学位:中专 工作单位:河北省泊头市永安地源热泵推广中心
主要职务:总经理 电话:18631781095 邮箱:fengjingqiao1975@sina.com 一、岩土热物性试验
概述
在对土壤源热泵系统中,地埋管换热系统的设计和应用上,系统的整体性能与土壤的热物理性能密切相关。对土壤源热泵系统中的地埋管换热系统而言,土壤的热物理性能主要反映在以下几个参数:1、土壤的初始温度;2、土壤的导热系数;3、土壤的比热容。 岩土综合热物性参数是指不含回填材料在内的,地埋管换热器深度范围内,岩土的综合热系数、综合比热容;
岩土初始平均温度:从自然地表下10~20m至竖直地埋管换热器埋设深度范围内,岩土常年恒定的平均温度。
岩土综合热物性参数和岩土初始平均温度统称为岩土热物性参数。
二、岩土热物性试验目的
以往传统的土壤源热泵系统的设计中,其设计方法往往过于简单化和经验化,幵未对当地的岩土热物性进行实地的考察测量,而单凭经验公式或经验数据进行设计计算。不能将土壤视为一个温度恒定的整体,沿途材料不一致,要考虑土壤垂直分层,这样得出岩土的热物性参数更准确。在对地源热泵空调系统的设计中,岩土热物性参数的正确获得,是决定整个地源热泵系统经济性和节能性与否的关键性因素。Kavanaugh 的研究表明,当地下岩土的导热系数发生10%的偏差,则设计的地下埋管长度偏差约为4.5%~5.8%。
由此带来的结果是:将岩土热物性参数作为指导土壤源热泵系统设计和应用的关键性参数,一直以来都未能引起人们的重视。
随着我国地埋管地源热泵系统研究的不断深入,应用规模的不断扩大,岩土热物性参数的重要性日益凸显出来。如何正确获得岩土热物性参数,幵以此指导地埋管地缘热泵系统的设计。2009年,在原《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005的基础上,增加补充岩土热响应试验方法和相关内容,明确了应结合岩土热物性参数,采用动态耦合计算的方法指导地埋管地缘热泵系统设计。
由此可见,岩土热物性参数作为土壤源热泵系统勘察设计的关键性参数,直接影响整个系统的设计合理与否,直接影响地热利用的效率和投资成本,是土壤源热泵系统设计和应用的前提,也是当前浅层地热利用技术推广的难点。准确获得项目所在地岩土热物性参数,不仅是影响地埋管换热器,同时也是决定整个土壤源热泵系统设计成功与否的关键性参数。
三、岩土热物性试验要求
1. 一般规定
A 、在岩土热响应试验之前,应对测试地点进行实地的勘察,根据地质条件的复杂程度,确定测试孔的数量、深度和测试方案。地埋管地源热泵系统的应用建筑面积大于等于10000㎡时,测试孔的数量不应少于2个。对2个及以上的测试孔的测试,其测试结果应取算术平均值。
B 、在岩土热响应试验之前应通过钻孔勘察,绘制项目场区钻孔地质综合柱状图。
C 、岩土热响应试验内容:
a 、岩土初始平均温度;
b 、地埋管换热器的循环水进出口温度、流量以及试验过程中地埋管换热器施加的加热功率。
D 、岩土热响应试验报告内容
a 、项目概况;
b 、测试方案;
c 、参考标准;参考文献《2003ASHRAE HANDBOOK HVAC Applications》土壤、岩石及回填料热物性参数;
d 、测试过程中参数的连续记录包括:循环水流量、加热功率、地埋管换热器进出口水温度; e 、项目所在地岩土柱状图;
f 、岩土热物性参数;
g 、测试条件下,钻孔单位延米换热量参考值。
E 、测试现场提供稳定的电源,具备可靠的测试条件;
F 、在对测试设备进行外部连接时,应遵循先接水后接电的方式;
G 、连接应减少弯头、变径、连接管外露部分应做好保温,保温层不得小于20mm 。
2、仪表要求
A 、在输入电压稳定的情况下,加热功率的测量误差不应大于±1%。
B 、流量的测量误差不应大于±1%。
C 、温度的测量误差不应大于±0.2℃%。
对测试仪表的选择,在选择高精度等级的元器件同时,应选择耐用、稳定、抗干扰能力强,在长时间连续测量情况下仍能保证测量精度的元器件。
四、岩土热物性试验方法
现场测试法
现场测试法就是在施工现场进行实地测试,这样就避免了现场因素影响造成误差,现场测试利用的是热响应实验法的原理,即通过向地下输入恒定的热量,进而检测土壤的温度响应来得出土壤热物性的方法。现场测试时,首先要在需要埋设土壤源热泵系统地下管路的场地钻进一个测试孔,然后按照实际施工的要求装好管路,回填料要密实,然后再连接上土壤导热系数测试仪。需要注意的是:现场的测试孔一定要与系统中使用的换热孔规栺相同。将实验测的结果与传热模型的模拟结果进行对比,当两者的结果最为接近时,通过模型调整后的热物性参数既是所求的结果。
通过比较就会发现,只有这种现场测试法才能充分考虑到现场因素的影响。可以预见,这类现场测试装置的发展才是预测土壤热物性的发展方向,降低参数选取的不确定性,、使土壤换热器的设计更为合理。
五、岩土热物性测试仪的测试步骤
1、在测试实验开始前,应首先对钻井区域进行实地考察,已确定现场测试方案。
2、根据中华人民共和国国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366—2005的成井规范,预先做好试验井。要求试验井一定要与系统中使用的钻进规栺相同。在下管、回填等一系列成井工序完成后,将试验井至少放置48h, 使试验井内的回填料与井内温度逐渐恢复至与周围岩土温度一致。
3、在测试试验开始前,应利用铂电阻等测量工具对土壤初始温度进行测量。测试方法预先在实验孔内不同的深度放置铂电阻利用数据线把温度传至地面接收器。
4、在测试仪进场后,应使测试仪摆放的位置尽可能地靠近测试井,以减少水平连接管的长
度,减少热损失。外面裸露的部分管路应做好保温。幵在分析计算的时候将这一部分的热损失考虑进去。
测试仪摆放整齐,便于工程人员操作。在测试现场,应搭设防护措施,应搭建一个小帐篷,以免测试仪受环境温度变化的影响,影响测试结果。
5、在水电外部设备连接完毕后,应对仪器本身以及外部设备的连接再次进行检查。一切检查完毕后,方可启动测试仪进行测试。顺序是:现数据采集系统,在水泵,后电加热的顺序来进行。在系统启动运行正常后,应保证实验过程不间断测试,一般要72小时以上,最后的数值应稳定时长为10小时以上。以获得较为可靠稳定的岩土热物性参数。
6、在测试完毕后,关闭测试仪的顺序为先关闭电加热设备,在水泵,后数据采集系统。从计算机中取出实验测试的结果,将传热模型(地源热泵传热模型的理论基础有三种:线热源理论、圆柱热源理论、能量平衡理论)的结果与实际测量的结果进行对比,使得方差和 取得最小值时,通过传热模型调整后的热物性参数既是所求的结果。也可将实验数据直接输入专业的地源热泵岩土热物性测试软件,通过计算分析得到当地岩土的热物性。
附件:目前在国际上比较认可的地埋管换热器的计算核心为瑞典隆德大学开发的g-func-tions 算法。主要软件有:EED 、TRNSYS 和GLHEPRO 软件等。
土壤源热泵系统专用设计软件应具有一下功能:
1、能计算或输入建筑物全年动态负荷;
2、能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅;
3、能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果;
4、能计算岩土体、换热工质及换热管的热物性;
5、能对所设计系统的地埋管换热器的结构进行模拟(钻孔直径、换热器类型、灌浆情况)
范文二:材料热物性参数
Apache-Tables
Apache-Tables ....................................................................................................................3..........................................................................4..............................................................................................................5....................................................................................................................6...................................................................................................................7..................................................9...............19.........................................................20............................................................................21.....................................................................................22.................................................................23.............................................................................................26................................................................................................................27.......................................................................................28..............................................................................................30..........................................................................................................................31.............................................................................................................32......................................................34...................................................35..........................................36 Table 1Ground Reflectance General Situation Temperate localities Tropical localities (humid)Tropical localities (arid) Typical Kr 0.20.20.5 Source:CIBSE Guide Environment Snow (fresh)Snow (old)Water Ice Grass Crops &woodland Concrete Brick Asphalt Typical Kr 0.8-0.90.45-0.70.1-0.20.70.250.20.30.2-0.40.15 Source:Climate in the UK by Page &Lebens. Table 2 Altitude Precipitable Water Vapour Depth (InMetres) Latitude 00.050.020.10.030.010.070.020.010.040.010.0040.02 300.040.020.070.0190.0070.040.0150.0070.040.0080.0040.02 450.0250.010.040.0160.0070.040.010.0040.020.0050.0020.01 600.020.0070.040.01250.0040.020.0080.0040.020.0040.0020.01 700.0180.0070.040.0110.0040.020.0070.0020.020.00350.0010.01 (airpressure) Warm or wet season 1000mb mean min. max. 900mb mean min. max. 800mb mean min. max. 700mb mean min. max. Cold or dry season 1000mb mean min. max. 900mb mean min. max. 800mb mean min. max. 700mb mean min. max. 0.030.010.070.020.0070.040.010.0040.020.0060.0020.01 0.0150.0040.040.010.0040.020.0060.0020.020.0030.0010.01 0.0080.0040.020.0050.0020.010.0030.0010.010.00150.0010.004 0.0050.0020.010.00350.0020.010.0020.0010.0070.0010.00050.002 0.0030.0010.010.0020.0010.0070.0010.00050.0020.00050.00020.001 From 'Solar Radiation', ed. by N. Robinson. Maps from Engineering Data Unit. Table 3Dry-Bulb Temperatures See CIBSE Guide A Table A2.28. Table 4World Weather Data See CIBSE Guide A Table A2.19. Table 5U-Values for Glazing Without Frames Construction Single window glazing Double window glazing with airspace 25mm or more 12mm 6mm 3mm Triple window glazing with airspace 25mm or more 12mm 6mm 3mm Roof glazing skylight Horizontal laylight with skylight or lantern light over ventilated unventilated Sheltered Normal Severe 52.82.83.23.61.922.32.85.73.52.8 5.62.933.4422.12.536.63.83 6.73.23.33.84.42.12.22.63.37.94.23.3 With Frames Window type Fraction of area Sheltered Normal Severe occupied by frame SINGLE GLAZING Wood frame 10%20%30%10%20%30%10%20%30% 4.74.54.25.35.65.95.15.25.2 5.354.766.46.75.75.85.8 6.35.95.57.17.57.96.76.86.8 Aluminium frame (nothermal break) (withthermal break) DOUBLE GLAZING Wood frame 10%20%30%10%20%30%10%20%30% 2.82.72.73.33.94.43.13.43.7 32.92.93.64.34.93.33.74 3.23.23.14.14.85.63.744.4 Aluminium frame (nothermal break) Aluminium frame (withthermal break) Table 6Density Thermal Conductivity, Specific Heat Capacity and System Material Database Material Description Asphalts &Other Roofing Finishes Asbestos Cement Decking Asbestos Cement Sheet Asphalt Felt/BitumenLayers Asphalt/AsbestosTiles Roofing Felt Asphalt Mastic Roofing Built-Up Roof –BR01Roof Gravel/Slag–RG01 Conductivity (W/mK)0.3600.3600.5000.5000.5500.1901.1500.1621.442 Sp. Heat Capacity (J/kgK)10501050100010008378378371464881 Density (kg/m3)1500700170017001900960232511211674 Boards, Sheets &Deckings Asbestos Cement Decking Asbestos Cement Sheet Fibreboard Gypsum Plasterboard Polyurethane Board Hardboard (Medium)Hardboard (Standard)Cork Board Chipboard Weatherboard Perlite Plasterboard Cratherm Board Anti-Sun Glass Cladding Plate-Glass Cladding 4mm Clear Float Cladding Lightweight Metallic Cladding Asbestos-Cement Board Fibreboard –Tile &Lay-In Panel Paperboard –Laminated Hardboard –Medium Density Paperboard –Homogeneous From Repulped Paper Hardboard –High Density 0.3600.3600.0600.1600.0250.0800.1300.0400.1500.1400.1800.0501.0500.7601.0500.2900.5800.0580.0720.1050.0720.820 105010501000840140020002000188820932000837837750837750100010006001400130012001300 15007003009503060090016080065080017625002710250012501900290480800480880 Hardboard –Standard Tempered Grade Particleboard –Low Density Particleboard –Medium Density Particleboard –High Density Asbestos-Cement Board –AB01Cement Mortar –CM01 Particle Board Underlay –PB04 Hard Board Medium Density Siding –HB01 Hard Board Medium Density Others –HB02 Hard Board High Density –HB03Hard Board High Density Standard Service Tempered –HB04 0.1440.1020.1350.1700.5970.7210.3110.0940.1050.1180.144 130013001300130083783712131171129713811381 101059080010001922185812026418018811009 Brick &Block Work Brickwork (OuterLeaf) Brickwork (InnerLeaf) Concrete Block (Heavyweight)Concrete Block (Medium)Concrete Block (Lightweight)Concrete Paviour Foam Slag Vermiculite Insulating Brick Aerated Concrete Block Thermalite -High Strength Thermalite 'Turbo' Thermalite 'Shield'/'SmoothFace' Glass Block Common Brick –BK01Face Brick –BK04Face Brick –HF-A2Face Brick –HF-A7Common Brick –HF-C4 0.8400.6201.6300.5100.1900.9600.2500.2700.2400.1900.1100.1700.7000.7211.3101.3311.3310.7278008001000100010008409608371000105010501050837837921921921837170017002300140060020001040700750760480650250019222083208320031922 Carpet Wilton Carpet Simulated Sheeps Wool Wool Felt Underlay Cellular Rubber Underlay Synthetic Carpet 0.0600.0600.0400.1000.06013601360136013602500186198160400160 Concrete Aerated Concrete Slab Cast Concrete (Dense) Cast Concrete (Lightweight)Cast Concrete Concrete Block (Heavyweight)Concrete Block (Medium)Concrete Block (Lightweight)Concrete Paviour Foam Slag Aerated Concrete Block Refactory Insulating Concrete Vermiculite Aggregate Concrete Tiles Heavyweight Concrete Dried Aggregate –CC01 Heavyweight Concrete Undried Aggregate –CC11 Heavyweight Concrete Undried Aggregate –HF-C12 Lightweight Concrete –80Lbs –CC21Lightweight Concrete –30Lbs –CC31Lightweight Concrete –40Lbs –HF-C14 Lightweight Concrete –HF-C2 Heavyweight Concrete Block -Hollow –CB01 Heavyweight Concrete Block -Concrete-Filled –CB02 Heavyweight Concrete Block -Perlite-Filled –CB03 Heavyweight Concrete Block –Part-Filled Concrete –CB04 Heavyweight Concrete Block –Concrete and Perlite-Filled –CB05Mediumweight Concrete Block -Hollow –CB21 Mediumweight Concrete Block -Concrete-Filled –CB22 Mediumweight Concrete Block -Perlite-Filled –CB23 Mediumweight Concrete Block –Part-Filled Concrete –CB24 Mediumweight Concrete Block –Concrete and Perlite-Filled –CB25Lightweight Concrete Block -Hollow – 0.1601.4000.3801.1301.6300.5100.1900.9600.2500.2400.2500.1701.1001.3101.8021.7300.360.1300.1730.3800.8121.3100.3841.0110.8250.5190.7710.2620.5720.4310.384 840840100010001000100010008409601000837837837837837837837837837837837837837837837837837837837837837 500210012002000230014006002000104075010504502100224322432243128248164160916182234165018261842121818421250142614421041 CB41 Lightweight Concrete Block -Concrete-Filled –CB42 Lightweight Concrete Block -Perlite-Filled –CB43 Lightweight Concrete Block –Part-Filled Concrete –CB44 Lightweight Concrete Block –Concrete and Perlite-Filled –CB45 0.6390.2200.4860.360 837837837837 1666107312501266 Gravels, Beddings Etc. Stone Chippings Gravel Gravel-Based Soil Tile Bedding 0.9600.3600.5201.40010008401846501800184020502100 Insulating Materials Eps Slab Silicon Glass-Fibre Quilt Glass-Fibre Slab Mineral Fibre Slab Phenolic Foam Polyurethane Board Uf Foam Wood Wool Slab Vermiculite Insulating Brick Refactory Insulating Concrete Glasswool Thermalite -High Strength Thermalite 'Turbo' Thermalite 'Shield'/'SmoothFace' Siporex P.V.C Polystyrene Hard Rubber Cratherm Board Uf Foam Two Uf Foam Two Lightweight Metallic Cladding Dense Eps Slab Insulation (styrofoam)Cellular Glass Glass-Fibre –Organic Bonded 0.0350.1800.0400.0350.0350.0400.0250.0400.1000.2700.2500.0400.1900.1100.1700.1200.1600.0300.1500.0500.0300.0300.2900.0250.0500.0361400100484010001000140014001400100083783767010501050105010041004138010008371764176410001400800100025700122530303010500700105020076048065055013792512001763030125030136100 Expanded Perlite –Organic Bonded Expanded Rubber -Rigid Cellular Polyurethane Cellular Polyisocyanurate Cellular Phenolic –Mineral Fibre With Resin Binder Cement Fibre Slab –Shredded Wood With Magnesia Oxysulfide Cement Binder Vermiculite -Exfoliated Felt &Membrane –Felt –HF-E3Felt &Membrane –Finish –HF-A6Mineral Wool/Fibre–Batt –IN01Mineral Wool/Fibre–Fill –IN11Mineral Wool/Fibre–Fill –IN12Cellulose Fill –IN13 Insulation Board –HF-B2Insulation Board –HF-B5 Preformed Mineral Board –IN21Expanded Polystyrene –IN31Expanded Polyurethane –IN41Urea Formaldehyde –IN51 Insulation Board Sheathing –IN61 Insulation Board Shingle Backer –IN63Insulation Board Nail Base Sheathing –IN64 Preformed Roof Insulation –IN71 0.0520.0320.0230.0230.042 130017001600900700 16722432240 0.0820.0680.1900.4150.0430.0460.0460.0390.0430.0430.0420.0350.0230.0350.0550.0580.0640.052 130013001674108883783783713811381837711121315901255129712971297837 35012011211249101011484832240292411288288400256 Metal Steel Copper Aluminium Lightweight Metallic Cladding Steel Siding –HF-A3 50.000200.000160.0000.29044.970480418896100041878008900280012507690 Plaster Plaster (Dense) Plaster (Lightweight)Gypsum Plasterboard Perlite Plasterboard Gypsum Plastering Perlite Plastering Vermiculite Plastering 0.5000.1600.1600.1800.4200.0800.2001000100084083783783783713006009508001200400720 Plaster Ceiling Tiles Cement Plaster Perlite Plaster Perlite Plaster –Sand Aggregate Cement Plaster –With Sand Aggregate –CM03 Gypsum/Plaster Board –HF-E1Gypsum Plaster Lightweight Aggregate–GP04 Gypsum Plaster –Sand Aggregate–GP06 0.3800.7200.2200.8100.7210.1600.2300.819 8408001300800837837837837 11201860720168018588017211682 Screeds And Renders External Rendering Screed Granolithic Render/ScreedStucco –HF-A1 0.5000.4100.8700.72110008408378371300120020852659 Sands, Stones And Soils Stone Chippings Gravel Gravel-Based Soil Sandstone Granite (Red)Marble (White) Cultivated Sandy Soil 12.5%D.W.Moisture Cultivated Sandy Soil 25.0%D.W.Moisture Cultivated Clay Soil 12.5%D.W.Moisture Cultivated Clay Soil 25.0%D.W.Moisture Cultivated Peat Soil 133%D.W.Moisture Cultivated Peat Soil 366%D.W.Moisture Dry Limestone Sub-Soil London Clay Soil Stone –ST01Stone –HF-A3Terrazzo –TZ01 0.9600.3600.5201.8302.9002.7701.7902.2201.1801.5900.2900.5001.4901.4101.7291.8021.4351.802 100084018471290080211901480125015503300365084010008378371674837 1800184020502200265026001800200018002000700110021801900184222438812243 Tiles Clay Tile Concrete Tiles Slate Tiles Plastic Tiles Rubber Tiles Cork Tiles Asphalt/AsbestosTiles P.V.C./AsbestosTiles Ceiling Tiles Plaster Ceiling Tiles Lightweight Metallic Cladding Acoustical Tile –Mineral Fibreboard Acoustic Tile -AC01Acoustic Tile –HF-E5 Hollow Clay Tile –1Cell –CT01Hollow Clay Tile –2Cells –CT03Hollow Clay Tile –3Cells –CT06Clay Tile –HF-C1 Paver –Clay Tile –CT11Slate –SL01 0.8401.1002.0000.5000.3000.0800.5500.8500.0560.3800.2900.0500.0570.0610.4980.5710.6920.5711.8021.4428008377538372000180083783710008401000800133921428378378378378371464190021002700195016005301900200038011201250290288480112111211121112119221602 Timber Timber Flooring Plywood (Lightweight)Plywood (Heavyweight)Wood Blocks Wood Wool Slab Hardboard (Medium)Hardboard (Standard)Pine (20%Moist) Cork Board Chipboard Weatherboard Oak (Radial)Cork Tiles Plywood –PW01Soft Wood –WD01Hard Wood –WD11Wood –HF-B7 Plywood –Douglas Fir Shingle Wood –WS01 0.1400.1500.1500.1400.1000.0800.1300.1400.0400.1500.1400.1900.0800.1150.1150.1580.1210.1200.115120025001420120010002000200027201888209320002390180012131381125583712001255650560700650500600900419160800650700530545513721593540513 Table 7Reflectance, Absorbtance and Transmittance of Glazing Materials Description Clear Float 4mm Clear Float 6mm Clear Float 10mm Clear Float 12mm 'Spectrafloat' 6mm 51/65(Bronze)'Antisun' Float 6mm 72/62(Green)'Antisun' Float 4mm 55/68(Grey)'Antisun' Float 6mm 42/60(Grey)'Antisun' Float 10mm 25/49(Grey)'Antisun' Float 12mm 19/45(Grey)'Antisun' Float 4mm 61/70(Bronze)'Antisun' Float 6mm 50/62(Bronze)'Antisun' Float 10mm 33/51(Bronze)'Antisun' Float 12mm 27/47(Bronze)'Antisun' Float 6mm 54/62(Blue)Reflectafloat 6mm 35/53(Silver)'Suncool' Classic 6mm 20/33(Blue)'Suncool' Classic 6mm 30/39(Blue)'Suncool' Classic 6mm 40/50(Blue)'Suncool' Classic 6mm 10/24(Bronze)'Suncool' Classic 6mm 10/23(Silver)'Suncool' Classic 6mm 20/34(Silver)'Suncool' Classic 10mm 10/33(Blue)'Suncool' Classic 10mm 30/38(Blue)'Suncool' Classic 10mm 40/49(Blue)'Suncool' Classic 10mm 10/24(Bronze)'Suncool' Classic 10mm 10/23(Silver)'Suncool' Classic 10mm 20/34(Silver)'Suncool' Classic 6mm 20/34(Silver)'Suncool' Classic 10mm 20/33(Blue)Stopsol 4mm (Clear)Stopsol 5mm (Clear)Stopsol 6mm (Clear)Stopsol 8mm (Clear)Stopsol 10mm (Clear)Stopsol 4mm (Bronze)Stopsol 5mm (Bronze)Stopsol 6mm (Bronze)Stopsol 8mm (Bronze) Refl Absorp Trans 0.070.070.070.060.10.050.050.050.040.040.060.050.040.040.050.280.210.180.10.210.320.180.190.170.090.190.30.160.180.190.250.250.250.250.240.270.270.260.26 0.110.150.230.270.360.490.40.530.710.770.360.490.670.730.490.290.640.610.580.730.60.660.660.630.60.760.620.690.660.660.220.240.250.280.310.380.410.450.51 0.820.780.70.670.540.460.550.420.250.190.580.460.290.230.460.430.150.210.320.060.080.160.150.20.310.050.080.150.160.150.530.510.50.470.450.350.320.290.23 Refr 1.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.526 Stopsol 10mm (Bronze)Stopsol 6mm (Silver) Kappafloat 4mm (Champagne)Kappafloat 4mm (Neutral) Kappafloat 6mm (Champagne)Kappafloat 6mm (Neutral) Saflex Blue-Green (Light)5.4mm Saflex Blue-Grey (Light)5.4mm Saflex Blue-Grey (Medium)6.2mm Saflex Bronze 5.4mm Saflex Bronze (Light)5.4mm Saflex Bronze (Medium)5.7mm Saflex Green-Blue (Light)5.3mm Saflex Grey 5.4mm Saflex Grey-Green (Light)5.4mm Saflex Marine Blue (Light)5.3mm Saflex Marine Blue (Medium)5.3mm Saflex Pink (Light)6.3mm Saflex Translucent White 6.1mm Saflex Shadowlite Smoke Brown (L)5.4mm Saflex Shadowlite Smoke Brown (M)5.3mm Saflex Shadowlite Smoke Brown (D)6.3mm Polycarbonate 3mm Clear Acrylic 3mm Clear Luxguard 6mm (BrightSilver) Cs-14Luxguard 6mm (BrightSilver) Cs-20Luxguard 6mm (BrightSilver) Cs-35Luxguard 6mm (Pewter)Cp-14Luxguard 6mm (Pewter)Cp-20Luxguard 6mm (Pewter)Cp-35Luxguard 6mm (Bronze)Cb-14Luxguard 6mm (Bronze)Cb-20Luxguard 6mm (Bronze)Cb-35Luxguard 6mm (RoyalBlue) Cr-14Luxguard 6mm (RoyalBlue) Cr-20Luxguard 6mm (RoyalBlue) Cr-35 Thermoclear 8mm Polycarbonate Sheeting Thermoclear 16mm Polycarbonate Sheeting Perfectly Clear Glazing Material 0.260.20.170.20.160.20.070.060.050.060.060.050.070.050.060.060.050.060.060.060.050.040.090.090.270.220.140.20.160.090.180.130.080.170.120.070.050.0800.560.370.220.140.260.170.190.40.590.410.370.560.180.510.420.350.560.310.370.390.670.860.090.060.610.610.540.660.650.580.690.680.60.70.690.610.80.700.180.430.610.660.580.630.740.540.360.530.570.390.750.440.520.590.390.630.570.550.280.10.820.850.120.170.320.140.190.330.130.190.320.130.190.320.150.2211.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.61.491.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.5261.591.591 Note: 1) The figures for Kappafloat are for viewing the glass from the coated side, i.e. when the Kappafloat is the inside pane. If the Kappafloat is used as the outside pane then values should be obtained from another source. 2) The Saflex and Saflex Shadowlite glasses are laminated glass with a 0.38mm interlayer 3) The refractive index for the plastic materials listed (GRP,PC) will NOT be the same as for glass. Sources of above data: Pilkington, Transmission Properties of Windows July 85Glaverbel, Reflective Glazing Monsanto, Solar Control J.Page and R.Lebens, Climate in the United Kingdom. Table 8Shading Coefficient and Short-wave Radiant Fraction for Blinds and Curtains Shading device Shading Coefficient 0.810.610.540.400.44 Short-wave Radiant Fraction 0.50.30.30.30.4 Dark green open-weave plastic blind Venetian blind White cotton curtain Cream Holland linen blind Mid-pane Venetian blind (FromBRE data) Net curtain (fine) Net curtain (openweave) Venetian blind (open)Venetian blind (closed)Light curtain (closed) (FromETSU data for white room 1987) 0.760.850.830.560.49 Note:A shading coefficient of 0means full shading, and a coefficient of 1means no shading. Table 9Transmission Factors for External Miniature Louvres Vertical Shadow Angle (°) Standard Koolshade 0.650.40.20000 Transmisson Low-Sun Angle KoolShade 0.50.200000 0153045607590 From Colt KoolShade leaflet. Table 10Sensible and Latent Gains from People Sensible (S)and latent (L)heat emissions (inWatts) from an adult human male with a body surface area of 2m2.Further information on people gains can be found in Section 1.4of CIBSE Guide A. Degree of Activity 20°C 22°C Sensible Latent Sensible Latent Seated at rest Light work Walking slowly Light bench work Medium work Heavy work 901001101301401902540501051252508090100115125165355060120140275 Sensible and latent gains from machinery etc. can be found in Section 6of CIBSE Guide A. Table 11Radiant Fraction for Casual Gains Source fluorescent light tungsten light high-pressure discharge lamp people computer equipment r.f. 0.450.850.620.200.22 Radiant fractions for plane surfaces in a room at 20°C.Surfaces are assumed to have emissivity of 0.9. Surface Temperature (°C) 5305070100200300400 Vertical surface 0.580.640.580.560.560.60.670.73 Horizontal Horizontal Surface looking down Surface looking up 0.530.830.80.80.80.840.870.9 0.790.60.530.520.510.560.620.69 Table 12Winter Design Temperatures and Air Changes Type of building Temperature Air changes (°C)(/h) 2018 10.5 Art galleries and museums Assembly halls, lecture halls Banking halls: large (heightover 4m) small (heightless than 4m) Bars Canteens and dining rooms Churches and chapels:up to 7000m2over 7000m2vestries Dining and banqueting halls Exhibition halls: large (heightover 4m) small (heightless than 4m) Factories:sedentary work light work heavy work Fire stations, ambulance stations:appliance rooms watch rooms recreation rooms Flats, residences and hostels:living rooms bedrooms Bed sitting rooms bathrooms lavatories and cloakrooms service rooms 20201820 11.511 18182021 0.50.2510.5 1818 19see note 16below 13 0.250.5 1520180.50.51 21182122181610.5121.50.5 staircases and corridors entrance halls and foyers public rooms Gymnasiums Hospitals:corridors offices operating theatre suite stores wards and patient areas waiting rooms Hotels: bedrooms (standard)bedrooms (luxury)public rooms staircases and corridors entrance halls and foyers Laboratories Law Courts Libraries: reading rooms (heightover 4m) reading rooms (heightbelow 4m) stack rooms store rooms Offices:general private stores Police stations:cells Restaurants and tea shops Schools and colleges:classrooms lecture rooms studios 16162116 1.51.510.75 162018-21151818110.50.521 22242118182020 1111.51.511 202018152020151818 0.50.750.50.25110.551 181818211 Shops and showrooms:small large department store fitting rooms store rooms Sports pavilions:dressing rooms Swimming baths:changing rooms bath halls Warehouses: working and packing spaces storage spaces 181818211521 10.50.251.50.51 22260.50.5 16130.50.25 For infiltration rates in factories see CIBSE Guide A4, page A4_9and Table A4.9. The tabulated infiltration rates are based on normal exposure and on an average ratio (25%)of openable areas (windowsand doors) to external wall area. If the ratio much exceeds 25%in one external wall only, increase the infiltration by one quarter; if it is the case for two or more walls, an increase of one half should be allowed. On severely exposed sites, a 50%increase should be allowed, and on sheltered sites the infiltration rate may be reduced by one third. During periods when the building is unoccupied the infiltration rate can be taken as half that obtained in normal use. The air-change rate in rooms in tall buildings may be increased above the values given by the direct action of the wind, and by stack effect. The design of tall buildings should include barriers against vertical air movement through stairwells and shafts to minimize stack effect. If this is not done, the balance of internal temperatures can be seriously upset. Where warm air is supplied mechanically for ventilation, rates of infiltration applicable to a closed building (i.e.half the tabulated values) should be used for calculating the room heat requirements, so that room temperatures can be maintained, if required, when the mechanical ventilation is not operating. Heat for the warm air requirements must, however, be included in the total load on the central plant. Table 13Heat Emitter Radiant Fraction Heat emitter Forced warm air heaters Natural convectors and convector radiators Multicolumn radiators Double and triple panel radiators and double column radiators Single column radiators, floor warming systems, block storage heaters Vertical and ceiling panel heaters High temperature radiant systems Radiant fraction 00.10.2 0.3 0.50.670.9 Note that if the heater is obstructed by furniture or a floor warming system is impeded by carpet on the floor, allowance must be made when calculating the heating load. For example, a radiant heater obstructed by furniture will behave more like a natural convector. Table 14Solar Absorptivity Material Bricks White glazed Fletton light Fletton dark Stafford blue White sand lime Red sand lime Stone Limestone White marble Red granite Roofs Concrete tiles Asphalt Grey slates Red tiles Asbestos sheets, natural colour Galvanised iron Lead sheeting Mortar screed Aluminium Copper (tarnished) Whitewashed roof or white tile Water 1m thick 2m thick 3m thick Dirty surfaces Light when clean Medium when clean Dark when clean Absorption 0.250.40.650.90.4-0.50.55-0.7 0.3-0.50.450.55 0.650.90.8-0.90.4-0.8 0.60.650.80.80.20.650.3-0.5 0.560.610.64 0.50.80.9 Table 15Thermal Resistances of Air Gaps Unventilated air gaps Thickness 5mm 25mm or over Surface emissivity High Low High Low High Thermal resistance (m2K/W)for Horizontal Upward Downward heat flow heat flow heat flow 0.10.10.10.180.180.180.180.170.220.350.351.06 0.09 0.09 0.11 High emissivity plane and corrugated sheets in contact Low emissivity multiple foil insulation with air gap on one side Low 0.620.621.76 Ventilated air gaps Type Gap between asbestos cement or black metal cladding with unsealed joints and high emissivity lining Gap between asbestos cement or black metal cladding with unsealed joints, and low emissivity surface facing gap Loft space between flat ceiling and unsealed asbestos cement sheets or black metal cladding pitched roof Loft space between flat ceiling and pitched roof with aluminium cladding instead of black metal or low emissivity upper surface on ceiling Loft space between flat ceiling and pitched roof lined with felt or building paper Thermal resistance 0.16 0.3 0.14 0.25 0.18 Gap between tiles and roofing felt or building paper Gap between tiles on tile hung wall (includesresistance of tile) Gap in cavity wall construction 0.12 0.120.18 Table 16Diffusion Resistance Factors Material Brick (common)Brick (sandlime) Cement mortar Concrete (pumice)Concrete (gas)Cork slab Hardboard Insulating board Lime mortar Mineral wool (bituminised)Plaster Plywood Wood-wool slab Diffusion Resistance Factor 6.7-108.6-7137.5-505.8-305.1-11.92.5-1580-2002.4-68.6-9.81.55-1.757.0-12210-6702.5-5.1 Table 17Permeances Material Permeance (kg/Ns) x 1E-110.01-0.570.025-0.50 0.620100.14542812001741602002.5-12.5 40.40.286-0.5000.167-0.250 10 Aluminium -foil -foil backing plasterboard Asphalt (1.1kg/m2)Breather Membrane Building Paper (bitumenimpregnated) Felt -felt laid in bitumen Kraft Paper -single double three-ply four-ply five ply Paints -emulsion -gloss -vapour resistant Polythene Film (0.06mm) Polyethylene -500gauge (0.12mm)-1000gauge (0.25mm)Vinyl Wallpaper Sources of data: BSI 5250 J.Page and R.Lebens, Climate in the United Kingdom. ASHRAE Guide Table 18Vapour Resistivities Material Resistivity Typical Range (GNs/kgm) (GNs/kgm) 200-1000 Asbestos Cement Sheeting and Substitutes:300Blockwork and Brickwork:Lightweight /aerated blocks Medium weight blocks Dense /clinker blocks Common /facing brick Sandlime /engineering brick Boards etc.:Cork board Chipboard Fibreboard -Plain or tile Hardboard Carpeting: Normal backing Foam backed or with underlay Concrete (cast): Lightweight /aerated Medium weight Dense No fines Insulating Materials: Polystyrene -expanded bead -expanded extruded Polyurethane foam (closedcell) Glass fibre Expanded or foamed glass Urea formaldehyde Vermiculite PVC sheet or tile Plaster:Plaster Plasterboard 30501005010020-5030-8060-15025-10080-250 10050040600 50-20015-60450-1000 102007.0-20.0100-300 4010020020 30-8060-150 30010006007 1000015151000 100-600600-1300500-1000 10.0-30.0800-1300 6060 Screeds and Renders:Rendering Screed Stonework: Granite, slate and marble Limestone and sandstone Tiles: Roofing tile or slating Ceramic tiling Timber:General Pine Plywood Woodwool slabs 100100 300200150-450150-450 250200050-300500-5000 60500100020 40-70150-600015-40 Source of data:BSI 5250 Table 21Inside Surface Resistance (TableA3.5CIBSE Guide) Surface resistance (m2K/W)High emissivity Low emissivity factor factor 0.120.3 0.1 0.22 Building element Walls Ceilings or roofs, flat or pitched floors Heat flow Horizontal Upward Ceilings and floors Downward 0.140.55 Notes:1. High emissivity factor assumes ε1=ε2=0.90(mostbuilding materials), Low emissivity factor assumes ε1=0.90, ε2=0.05, 2. Surface temperatures are 20°C3. Air speed at the surface is assumed to be less than or equal to 0.1m/s Table 22Outside Surface Resistance (TableA3.6CIBSE Guide) Surface resistance for stated exposure Building Emissivity element of surface Sheltered Wall High Low High Low 0.080.110.070.09 (m2K/W)Normal 0.060.070.040.05 Severe 0.030.030.020.02 Roof Notes: 1Form (shape)factor for radiative heat transfer is taken to be unity 2High emissivity is taken as 0.9, low emissivity is taken as 0.05. Table 23Guide) Emissivities of Various Materials (TableC3.7CIBSE Material Surface Emissivity 0.040.030.10.720.930.060.080.910.020.60.90.880.280.050.930.930.950.920.080.790.60.90.940.23 Aluminium polished unoxidised oxidised anodised Brick Chromium polished unoxidised Clay Copper polished oxidised Enamel Glass Lead grey oxidised grey unoxidised red Mortar Paint Paper Steel polished oxidised rolled sheet rough plate Wood beech Zinc galvanising Note emissivities quoted are normal to the surface. The hemispherical values may be obtained from the tabulated values by multiplying by the following factors: Bright metal:Other, smooth:Other, rough: 1.20.950.98 钢包各层材料导热系数 检测条件 样品名称 相应钢包结构 导热系数/(W/m 热面温度/℃ 200 镁碳砖 渣线 400 600 800 200 400 浇注料 永久层和包底非冲击区 600 800 1000 200 400 预制块 包底冲击区 600 800 1000 200 平砌层转 包底平砌层 400 600 800 200 400 尖晶石砖 包壁工作层和围罐砖 600 800 1000 钢板 包壳 -- 1.056 1.595 1.988 2.525 1.074 1.155 1.251 1.281 1.350 0.393 0.725 0.968 1.277 1.690 0.611 0.777 0.864 0.942 0.485 0.915 1.182 1.428 1.595 46.667 7.60 3.20 3.06 3.11 3.03 3.06 ?℃) 密度/(g/cm3) 钢包材质比热 样品名称 相应钢包结构 温度/℃ 200 400 比热/(J/kg?℃) 970 1072 1134 1187 1234 1283 906 978 1024 1064 1101 1128 862 931 977 1013 1041 1067 862 931 977 1013 1041 1067 862 931 977 1013 1041 1067 502.8 镁碳砖 渣线 600 800 1000 1200 200 400 浇注料 永久层和包底非冲击区 600 800 1000 1200 200 400 预制块 包底冲击区 600 800 1000 1200 200 400 平砌层转 包底平砌层 600 800 1000 1200 200 400 尖晶石砖 包壁工作层和围罐砖 600 800 1000 1200 钢板 包壳 -- 附注:红色字体为热应力耦合模拟必须输入的参数,蓝色字体为一般模拟需要的相应参数 一、材料参数(Material Database) (一)成分(composition 重量百分含量%) 通过输入合金成分,软件可以自动计算(采用Scheil 或Lever 模型)Al 系,Fe 系,Ni 系,Ni16,Ti 系,Mg 系的热函曲线,固相分数和液固相温度。 (二)传热属性(thermal) 1. 热导率(Conductivity 常数或温度的函数, 单位:W/m/K) 2. 密度(Density常数或温度的函数, 单位:kg/m**3) 3. 比热容(Specific Heat常数或温度的函数, 单位:kJ/kg/K) 4. 热函(Enthalpy常数或温度的函数, 单位:kJ/kg)(等同于比热容和潜热) 5. 固相分数(Fraction Solid常数或温度的函数) 6. 潜热(Latent Heat常数, 单位:kJ/kg) 7. 液固相线温度(Liquid-Solidus常数, 单位:℃) 8. 发热属性(Exothermic轴套材料达到燃烧温度后放出的热量, 燃烧分数为温度 的函数) (三) 流体属性(Fluid) 1. 粘度(Viscosity) a. Newtonian流体 粘度(常数或温度的函数, 单位:Pa.s) b. Carreau-Yasuda 流体(非牛顿流体模型,其粘度为切变速率的函数平衡方程:η=η∞+(η?+η∞)1+(λ?γ)[αn -1 α) 涉及到的参数有ηo , η∞, λ, α c. Power-Cutoff流体(用于触变铸造) 2. 表面张力(Surface Tension常数或温度的函数, 单位:N/m) 3. 渗透率(Permeability高渗透率意味着自由流动, 反之则意味着不流动. 铸件材料仅适用于液固相线之间. 常数或固相分数的函数, 单位m**2) 4. 过滤网材料属性(Filter) a . 孔隙率(Void fraction常数) b. 表面积Surface area(常数, 单位:1/m) 二、界面传热参数(Interface Database) (一)标准界面传热系数(interface ) (H.T.Coeff 常数或时间、温度的函数, 单位:W/m**2/K.界面之间网格需要一致) (二)压铸复合传热系数(Die Combo)自动根据压模开合顺序改变传热系数 当压模闭合时界面传热系数为常数或温度的函数; 当模型打开时定义大气与压型间界面换热系数Air Coeff和环境温度Air Temp; 喷水冷却阶段定义喷水冷却界面换热系数Spray Coeff和喷射冷却温度Spray Temp 。 三、边界条件参数(Boundary Conditions Database) (一)定义表面相关参数 1. 温度(Temperature):常用于设置充型计算的浇注温度(常数或时间的函数, 单位:℃) ; 2. 传热(heat):Q =Flux +h (T -T α)+σεT 4-T α4, 需要输入的参数有: 热流Flux(Heat Flux,常数或时间的函数, 单位:W/m**2) 界面换热系数(与外界环境间的)h(Film Coeff,常数或时间、温度的函数, 单位:W/m**2/K)、 环境温度T α(Ambient Temp,,单位:℃) 、 发射率ε。真空中辐射时只需要定义发射率。 3. 浇注速度:可以利用速度计算器(Velocity Calculator) 根据给定充型时间来计算充型速度; 在多浇道的情况下当某一个浇道口到达设置的充型极限(Fill Limit) 自动切断该浇道的金属液的充型。(Velocity需定义U,V ,W 三个方向的速度, 可以是常数或是时间或压力的函数, 单位:m/sec) 4. 压力(pressure一般用于浇注时的压力, 可以定义为常数或时间的函数, 单位:N/m**2) 5. 浇口边界条件(Inlet ):等价于在浇注温度下的浇注速度, 涉及到的参数有Flow Rate (kg/sec),temperature (℃) 6. 紊流参数(Turbulence ):用于指定在计算中液体充型时的紊流状态, 涉及到的参有:intensity (常数或时间的函数), Char Length(常数或时间的函数) 7. 通气孔参数(Vent):相当于管道,通过描述其直径(Diameter)、长度(Length)、粗糙度(roughness)和出口压力(exit pressure)来描述。 () 8. 压射边界条件(Inject):用于低压铸造过程,可以指定压射入的气体的量。涉及到的参数—Mass Flow Rate(常数或时间或压力的函数, 单位: kg/sec) 9. 位移(Displacement):用于应力计算,需定义施加于X ,Y ,Z 三个方向的位移(常数或时间的函数单位:cm)。 10. 点载荷(Point Load):在给定位置施加一个载荷(需定义三个方向的值,可以为常数或时间的函数. 单位:N)。 11. 面载荷(Surface Load):在给定的面上施加面载荷,这时相当于压力。(通过指定三个方向面载荷的大小来定义,可以是时间的函数,单位:MPa) (二)定义体积参数 1. 发热材料的体积热(Volumetric Heat):给定材料内部产生热量时定义单位体积所产生的热量.(常数或时间、温度的函数, 单位:W/m**3,发热材料所产生的热量用于整个指定的材料) 2. 动力源(Momentum Source):在流体流动问题中给定材料上的动力源,如:电磁力或其他推动力。此时应定义驱动力矢量(X,Y,Z 三个方向, 单位:N/m**3),这种力应用于整个指定的材料。 3. 流量源(Mass Source):在充型计算中通过定义从流量源进入材料的金属的量来代替浇注速度或浇口的边界条件。可以指定在给定温度(需定义Temperature ,单位:℃, 常数或时间的函数) 下给定量的金属(用流动速度Flow Rate 来描述,单位:kg/sec,常数或时间的函数) 出现的空间位置 (用X,Y ,Z 三个空间坐标来表述,单位:cm,常数或时间的函数) 。 (三)定义外围辐射层参数 发射率(Emissivity):对于辐射计算,需要定义铸型的发射率(常数或温度的函数) 。 四、工艺条件参数(Process Database) 尤其用于熔炉相对于铸件移动的含有视角因子的辐射计算。 (一)平移(translation ) 定义给定材料区域或外围辐射层的U 、V 、W 三个方向的移动速度,常数或时间的函数。 (二)转动(Rotation ) 通过定义两个点的坐标(X 、Y 、Z )来定义材料区域或外围辐射层的转动轴,然 后给定转动角度随时间的变化关系即转动速度。用于旋转小于一周的情况。 (三)旋转(Revolution ) 用于旋转大于一周的情况。定义两个点的坐标(X 、Y 、Z )来定义旋转轴,旋转速度(1/sec)为常数或时间的函数。 五、力学参数(Stress Database) (一)空的材料(Vacant) 用于指定不参与应力场计算的部分,无应力无应变同时不参与任何接触运算。因而定义为空的材料区域不定义任何属性。 (二)刚性材料(Rigid) 定义为刚性材料的区域不进行应力计算,然而可以进行接触计算(临近区域不允许穿透刚性体) ,刚性材料区域也不定义任何属性。 (三)线弹性材料 (Linear Elastic model) 1. 弹性模量(Young's modulus):应力-应变曲线的斜率,公式:E = 位:N/m**2,常数或温度的函数) 2. 泊松比(Poisson`s Ratio):金属材料的泊松比一般在0.3左右,公式:μ=数或温度的函数) 3. 热膨胀系数(Thermal Expansion):热膨胀系数通过两种方法来定义: a. 热应变的函数(Thermal Strain):通过实测得到随温度而变的应变曲线,可以直接输入得到热膨胀系数随温度而变化的曲线。 ?d ,(常d ?εσ,(单T ε-ε b. “斜率”热膨胀系数(“Secant ” thermal expansion coefficient): 公式:α(T )=T -T trf εT , 单位:1/K。利用该公式将给定的热函曲线转化成热膨胀 系数(温度的函数) ,需要定义一个零应变的参考温度(Tref ) 。 当热膨胀系数为常数时,应变曲线为直线,该直线的斜率就是热膨胀系数,此时就不需要定义参考温度。 (四)弹塑性模型(Elasto-Plastic model ) 弹塑性模型除了上述的弹性属性外,还可以应该定义塑性阶段的屈服应力(Yield stress) 和硬化系数(hardening coefficient)。 屈服应力为材料发生塑性变形阶段的应力,常数或温度的函数, 单位:N/m**2。 硬化系数为应力- 应变曲线发生塑性变形阶段的斜率。见下图所示: ProCAST 里可以定义四种硬化模型: 1. 各项同性线性硬化模型 (Isotropic & Linear hardening):公式σ=σ0+H εpl ,σ0为屈服应力,εpl 为塑性应变,H 为塑性模量(plastic modulus,常数或温度的函数,单位:N/m**2)。 2. 各项同性非线性硬化模型 (Isotropic & Non-linear hardening):: 公式σ=σ∞+(σ0-σ∞)e -αε,σ0为屈服应力,εpl 为塑性应变,α为硬化指数p l (hardening exponent,常数或温度的函数) ,σ?为最终屈服应力, (ultimate yield stress ,常数或温度的函数,单位:N/m**2) 3. 非各项同性硬化模型(Kinematic):即Amstrong-Frederick 模型 pl x ,x 称为背应力,对应于屈服表面中心的运动。 pl -c =b ε公式x b 为需要输入的参数一(Parameter 1,常数或温度的函数,单位:N/m**2) c 为需要输入的参数二(Parameter 2,常数或温度的函数。) 各项同性和各项异性模型可以分别定义或同时定义。 (五)弹-粘塑性材料(Elasto-VisoPlastic) 弹粘塑性材料除了要定义弹塑性材料所定义的属性之外,在平衡方程中还需引入一个以时间为自变量的限制条件(Perzyna Law or Norton law with threshold)。 1?σ-σ0 公式:εvp = η ?σ0?σ??, ?n 诺极限顿法则:如果σ≧σ0,则ε ?0,如果σ≦σ0,则ε =0 η:需要输入的参数(Viscous Param),常数或温度的函数,单位:s, n :需要输入的参数(Power),常数或温度的函数。 卫CS 75(020 E 12 备案号:29784----2010 SY 中华人民共和国石油天然气行业标准 6107--2010 SY,T 6107--2002 代替SY,T 油藏热物性参数的测定方法 Test method of reservoir thermophysical parameters 2010一12—15实 2010—08—27发布 施 发布国家能源局 6107--2010 SY,T 目 次 前言 ? ? ? ? 1范围 -?? ? ?? - ??? ? ???? ? ??? - ?1 2规范性引用文件 1 ? ? 3术语和定义?1 4热导率的测定 2 4 1概述 2 4(2原理 ? “3 4(3 1义器??? ???? ?? ? ? ? ????? ?? ? ?3 4 ? ? ?3 4样品制备。 4(5热阻法 ? ? ?? ? ?4 4(6探针法 ? ? ?4 4(7校准 ? 一5 4(8质量要求 ?? ?? ? ?5 5比热容的测定? ? ? 5 5(1概述 - - ?- 一 5 5(2稳态绝热量热法65(3准稳态法 ?? ?8 9 5(4差示扫描量热法(DSC) 5(5校准 11 5 6质量要求 ? ? ?? ”11 6热扩散率的测定116(1热线法 ? ? ? 11 6(2三参数法 ? ? ?? ?? 12 7实验报告 ? ? ? 13 7 1封面 ??? ??-- ???????? ? ??? ????????? - ????-??? ?? --?- ?-- 一137 2首页 ? ? ? 13 ? ? 7(3实验报告图表格式 ?13 附 附录B(规范性附录)录A(规范性附录)高纯熔融石英热导率值及铂电阻比、电阻温度系数 14 相对偏差和相对误差的计算公式 15 附录c(规范性附录)用铂电阻温度计测温的计算公式 16 附 录D(规范性附录)高纯a—AI。03和纯铜的比热容值 17 ? 附录E(资料性附录)实验报告的内容和格式”18 参考文献 ? ? ?20 I 6107--2010 SY,T 刖 罱 本标准按照GB,T 1(1—2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》给出的规则 起草。 6107 本标准代替SY,T 6107--2002《地层岩石热物性参数的测定方法》,与sY,T 2002相比要技术变化如下: 主 ——标准名称修改为油藏热物性参数的测定方法; ——增加了术语和定义(见第3章); ——增加了不同饱和态岩石比热容的测定方法(见第5章); ——增加了热扩散率的测定方法(见第6章); ——明确了原油、水的热导率及比热容的测定方法; ——将2002年版的附录C中C 1的内容编人第6章热扩散率测定方法中,删除了C(2内容;——将2002年版的附录F改为资料性附录,便于使用不同仪器的检测人员执行标准。 本标准由油气田开发专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位:中国石油辽河油田 勘探开发研究院、提高石油采收率国家重点实验室。 本标准起草人:刘宝良、潘攀、聂凌云、吴晓杰、沈德煌、刘其成、刘敬、蔡庆华。本标准代替了SY,T 6107--2002。 sY,T 6107--2002的历次版本发布情况为: ——SY,T 6107—1994。 ? 6107--2010 SY,T 油藏热物性参数的测定方法 1范围 本标准规定了测定原油、水及其混合体系、不同饱和态岩石的热导率、比热容、热扩散率的 方法。 本标准适用于油藏或热采开发条件下原油、水及其混合体系、不同饱和态岩石的热导率、比 热 容、热扩散率的测定。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 5336 SY,T 2006岩心分析方法 SY,T 6315--2006稠油油藏高温相对渗透率及驱油效率的测定方法 3术语和定义 下列术语和定义适 用于本文件。 3(1 热容heat capacity 在体系不发生相变和化学变化的情况下,物体温度升高1?(或1K)时需要的热量。 3(2 heat 比热容specific capacity 单位质量的物体温度升高(或降低)1?(或1K)所吸收(或放出)的热量。3(3 heat at constant 质量定压热容nmssic capacity pressure 在压强不变的情况下,单位质量的物体温度升高(或降低)1?(或1K)所吸收(或放出)的 热量。 3(4 heat at constant volume质量定容热容massic capacity 在物质体积不变的情况下,单位质量的物体温度升高(或降低)1?(或1K)所吸收(或放出) 的热量。 3(5 conduction导热(热传导)heat 由于分子碰撞作用,经不流动的物质,热量从物体中温度较高的部分传递到温度较低的部分,或 者从温度较高的物体传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程。亦称为热传导。 3(6 conductivity 热导率(导热系数)thermal 1 6107--2010 SY,T 表征物质导热能力大小的物理量,在没有流体流动的稳定状态下,单位时闻内、单位温度梯度通 过单位截面积所传递的热量(亦称为导热系数。 3(7 thermal 热扩散率I热扩散系数)dimBivity 表征物质在加热或冷却时,各部分温度趋于一致的能力。在数值上等于材料的热导率与其比热容 和密度乘积的比值,亦称为热扩散系数。 4热导率的测定 4(1概述 热导率随材料的成分、结构和温度变化很大,测定方法很多。按温度与时间的变化关系可 分为稳态和非稳态两大类。稳态法具有原理清晰(可准确、直接地获得热导率等优点,并适用于较宽温区的 测量,缺点是测定时间长和对环境(如测量系统的绝热条件,测量过程中的温度控制及样品的形状尺 寸等)要求苛刻。稳态法常用于低热导率材料的测量,原理是利用稳定传热过程中。传热速率等于散 热速率的平衡条件来测得热导率。非稳态测量法(瞬态法)适用于高热导率材料或在高温条件下进行 测量。在瞬态法中,测量样品的温度分布随时间变化,通过温度变化与时间的关系计算得到热导率。 瞬态法的特点是测量时间短、精确性高、对环境要求低。 稳态法包括热流计法、保护热板法和圆管法。热流计法适用于热导率较小的固体材料、纤维材料 和多孔隙材料,如各种保温材料。保护热板法适用于干燥材料,一般采用双试件保护平板结构。圆管 法是根据长圆筒壁一维稳态导热原理直接测定单层或多层管绝热结构热导率的一种方法,要求被测材 料可以卷曲成管状,并能包裹于加热圆管外侧。 瞬态法包括热线法、热带法、常功率平面热源法和激光闪射法。 热线法是在试样中置入一根热线。测试时,在热线上施加一个恒定的加热功率,使其温度上升。 测量热线本身或平行于热线的一定距离上的温度变化与时间的关系即可计算出热导率。测量热线温升 的方法一般有3种:交叉热线法是用焊接在热线上的热电偶直接测量热线的温升;平行线法是测量与 热线隔着一定距离的位置上的温升;热阻法是利用热线(多为铂丝)电阻与温度之间的关系得出热线 本身的温升。热线法适用于测量不同形状的各向同性的固体材料和液体。热带法的测量原理类似于热线法。取两块尺寸相同的方形待测样品,在两者间夹人一条很薄的金 属片(热带),在热带上施加恒定的加热功率,热带的温度变化可以通过测量热带电阻的变化获得, 也可以直接用热电偶测得。与热线法相比,其薄带状的电加热体能更好地与被测固体材料接触,故热 带法比热线法更适合于测量固体材料的热导率。热带法可用于测量液体、松散材料、多孔介质及非金 属材料。在热带表面覆盖很薄的导热绝缘层后,还可以测量金属材料,适用范围广泛,测量精度高, 方便实用。 常功率平面热源法是我国20世纪70年代独立开发的测定热导率的非稳态方法。在该方法中平面 加热器用恒定功率加热,以维持恒定的热流量,在试验时间足够短的条件下,试样可以看作是半无大物体。根据不稳定导热过程的基本理论,当半无限大均质物体表面被常功率热流加热时,求解其限 导 热微分方程和定值条件组成的方程组即可得到热导率。 激光闪射法是一种用于测量高导热材料与小体积固体材料的技术,最早由parker提出。由于这 种技术具有精度高、所用试样小、测试周期短、温度范围宽等优点而得到广泛研究与应用。该方法直 接测得材料的热扩散率,并由此计算出热导率。 目前,石油行业用于研究稠油油藏注蒸汽热采条件下的热导率,主要采用基于热线法的热阻法和 探针法。 2 6107--2010 SY,T 4(2原理 将热线置于被测试样中且与被测试样紧密接触,初始时热线与试样处于热平衡。若给热线通以恒 定电流,则热线和试样的温度都将升高,温升速率与试样的热导率有关。因此,通过测量试样的温升 速率即可求得试样的热导率。 对于被测体系,若初始温度分布均匀,热线的半径与其长度的比值足够小并与周围试样紧密接 触,试样各向物性相同,试样的特征尺寸(半径或厚度)与热线或探针半径的比值足够大,则依据非 稳态导热理论模型,被测试样的热导率可用公式(1)表示。 、——9-d(1nr) “一4?’ 出 式中: A——试样热导率的数值,单位为瓦每米摄氏度[w, q——热线单位长度上加热功率的数值,单位为瓦每(m??)] 米(W,m); r——通电加热时间的数值,单位为秒(s); t——试 样测点温度的数值,单位为摄氏度(?)。 4(3仪器 仪器名称及规 格如下: a)热导率测定装置:主要包括样品室、发热单元(铂丝或探针)、温度控制单元、压力控制单 元、数据采集与处理单元。岩石和铂丝及探针的长度要经过严格的计算确定,铂丝、探针的 长度与直径的比大于1000。在现有的工艺条件下,热阻法所用热线为纯度99(99,的铂 丝。热导率测定装置示意图如图1所示。 金 b)电子天平:感量0(019。 c)游标卡尺:精度0 02ram。 图1 热导率测定装置原理示意图 4(4样品制备 样品制备包括原油、水及不同饱和态岩心的制 备。其中;a)原油样品的制备:先进行过滤,过滤后在低于120。C温度下进行脱水,含水应低于0(3,。 b)水样品的制备:采用滤纸过滤除去水中固体颗粒和悬浮物。 c)岩石样品的制备:根据样品室的 规格,将岩样制成两块等体积的半圆柱状或长方体状,厚度不小于1(25cm。两块相接之岩样表面需用粒度小于0(045ram金钢砂研磨,平面度在被测面内小 于5336 0(05ram。对于未饱和岩心,清洗按SY,T 2006中3(6的规定执行,岩样烘干按SY ,T 5336--2006中3 7的规定执行。对于饱和态岩心按含油饱和度的要求饱和原油和 水。 3 4 5热阻法 4 5 1装样 检查铂丝无机械损伤(测量铂丝长度(精确到!(1 02ram。对于固体样品,将铂丝置于两块被测 样品中(用固定环夹紧使铂丝与周围试样紧密接触(然后置于样品央持器巾。对于液体样品,将铂丝 固定于支架上,置于样品夹持器中,装填液体样品使铂丝支架设人液体中。 检查铂丝与样品囊持器问的绝缘程度,铂丝与样品央持嚣间的绝缘程度应大于1×104n。夹持器 装配好后要进行斌漏(试压1h压降小于0 05MPa为合格。将样品央持器置于冰水褡内恒温4h 测盘}铂丝电阻。 后t 5 4 2测定步骤 将样品室攫]:温度控制单元中,升按实验条件给样品加压。启动恒温控制程序(当温度波动小于 (1 2"C(给发热单Jc通个忸定的电流,测量试样的温升速率即可计算出试样在该温度下的热导率。 每个温度点至少测定5次。 改变温度设定,依次测定各温度点的热导率。 4 5 3优点 热阻 法的优点: a)测定条件与稠油热采油藏条件接近。 h)单次测量时问短,减少环境温度对测量结果的影响 4(S(4应用局限性 热阻 法的应JH局限睫: a)仅适用于测{l}小导电的物质,H能够被加工成制成两块等体积的半圆柱状或长方体状 b)仅适用十被i0】l【|11『平面度小于0{}5toni的样 品。 4 6探针法 4(6 1装样 x 检查探针信号线与外壳之间的电阻值,绝缘程度太j‘1 1矿n方可使用。然后将探针置于冰 择}内恒温1h后(测{?探斜电阻,精度为f10010 。 水 将探针固定于样晶央持器中心位置,与被测样品装配好。根据样品的井潍给样品加t覆岩层雕 力、孔隙流体压力(同时对夹持器进行试压,1h压力降小于0 05MPa为合格。j二授岩层压力按公式 (2)计算。 式中: A( ,栏岩层压力的数值(单位为兆帕(MPa); H,— —上覆岩层垂直高度的数值,单位为米(m); g 重力加速度的数值,单位为摄氏度(?)。 ;——上覆岩层平均孔隙度的数值,小数; n——岩层孔隙中流体的平均密度的数值,单位为千克每立方米(kg,m3 舳 上覆岩层骨架的平均密度的数值,单位为千克每E疗米(kg,耐 4(6(2测定步骤 测定 5 2。 步骤同4 4(6(3优点 探针法的优点: a) 町测定水、原油及不同饱和态岩石的热导率,测得数据t?直接应用于油藏工程数值模拟、热 采工艺计算中。 b) 町模拟岩石的上覆地层压力,模拟条件更接近油藏条件。 c)可获得热导率与温度、含油(水)饱和度、压力的关系臼线。 4(7校准 热导率测定装置每年校准一次,用高纯度(99 97,)的熔融石英作标样,熔融石英的热导率值 见附录A(维修后随时校准。测试结果平均相对偏差应小于2 5,t平均相对误差碰小于4,,计公式见附录B。 算 4(8质量要求 热导率测试结果平均相对偏差小于2 5“,计算公式见附录B。 5比热窖的测定 5(1概述 比热容的测定是以量热技术为基础的(测量方怯很多。按被测体系的热力学状态分:有稳态法和 非稳态法;按被测体系与周围环境的热交换方式分:有绝热洼、等温法和热流法;按引入热能的方式 分:有冷却法(落人法)和加热法。冷却法包括热平衡型冷却法、正常态冷却法;加热法包括绝热量 热法、热比较连续加热法、热相似连续加热法、定常流丝加热法等。 冷却法是目前比热容的测定方法中准确度最高的方法(0l量误差仅为o 2,。测量误差主要由下落过程的热损、测温误差引起。 绝热量热法是加热法的一种,其加热是在绝热量热计内进行的(测试 精度取决f量热计的绝热性 能。一般适用于室温,5(m?温区的比热容测定,测量精度比较高,但在温度高于500?以后,精度 F降,生要问题是绝热控制成为最大的困难。 fdifferential 热相似连续加热法是双元卡计热边界条件相似连续加热法,其典型的代表有DSC calorimeter)示差扫描量热计和羞示双藏卡引。该方法的优点在于能方便地消去热损(测试 scanning 梢度较高。 thermal 热比较连续加热法典掣代丧是DTA(differential analysis)差热分析仪,日本在这方面做了大量的工作,在商业中有大姑应用。 定常流法是测量流体比热容的一种方法。其他方法还有比如 脉冲加热法、容积变化法、热损相消 法、热弛豫法等。 目前,石油行业用于研究稠油油藏注蒸汽热采条件下的比热容(主要采用稳态绝热量热法、准稳 态法、差示扫描量热法。 6107--2010 SY,T 5(2稳态绝热量热法 5(2(1原理 将一定质量的试样装入量热计样品容器中,使之恒定到所需的测试温度后,在绝热条件下,通人 一定量的电能Qe,使试样产生一定的温升血。此时,准确测量出电能Qe、温升缸,则试样的比热容 可按公式(3)求出。 ,:—Oo,Za—-Ho(3) 式中: C——试样比热容的数值,单位为焦[耳]每克摄氏度EJ,(g??)] 出——试样温升的数Qe——加热电能的数值,单位为焦[耳](J); 值,单位为摄氏度(?); m——试样质量的数值,单位为克(g); H。 ——量热计空白热容量的数值,单位为焦[耳]每摄氏度(J,?)。 5(2(2仪器 仪器名称及规 格如下: a) 比热容测定装置:由样品室、绝热控制单元、温度测量单元、热量测量单元、压力控制单 元、抽真空单元、数据采集与处理单元组成。稳态绝热量热法比热容测定装置示意图如图2 所示。 b)电子天平,感量o(0019。 图2稳态绝热量热法比热容测定装置原理示意图 5(2(3样品准备 5336 松散岩心按SY,T 2006中3(6的规定进行清洗,按sY,T 5336--2006中3(7的规定进行 烘干。原油、水样品的处理同4(4。 5336--2006中3 5和3 8的规定进行。 新鲜含油岩心取样和保存分别按SY,T 配制不同饱和态的岩心按照测试所需样品量,计算质量百分比分别取岩心砂、地层水和原油,混 合均匀即可。 SY,T 6107--2010 5(2(4装样 5(2(4(1将样品容器洗净,烘干恒重,在电子天平上称量误差小于?0 Olg。 5(2(4(2装样、称量并做好记录。将岩石骨架颗粒样品均匀填满样品容器,并填实;将原油、地层 水、不同饱和态的岩心装填到不超过样品容器总容积2,3。 5(2(4(3安装样品容器,充氮气试压,试压1h压降小于0 05MPa为合格。然后组装量热计,抽真空,真空度达到一0(1MPa后再连续抽空1h为宜。 5(2(5测定步骤 将室内温度保持在20*C,25。C。当绝热控制单元显示温差稳定在平衡点附近,表明量热计内部 温度达到平衡,此时启动测试。采用间歇式加热法,整个测试过程是:测初温、通电加热、恒温、测 末温,如此反复直至设定的最高温度。 5(2(6结果计算 5(2(6(1电能计算见公式(4)。 (4)Qe=Jw?Vw?r=(惫一是)?贰 Ex?(2Rc+R+Rx)?r 式中: Qe——加热电能的数值,单位为焦[耳](J)5 h——加热器上通过电流的数值,单位为安[培](A)5 Vw——加热器上通过电压的数值,单位为伏[特](V)5 凰— —测电能电路上标准电阻的数值,单位为欧[姆](n); Rx— —测电能电路上加热器电阻的数值,单位为欧[姆](0) R— —测电能电路上标准电阻的数值,单位为欧[姆](Q); Rc——测电能电路上引线电阻的数值,单位为欧[姆](n); l?——标准电阻RN上电压的数值,单位为伏[特](v); Ex——加热器上电压的数值,单位为伏[特](V); r——通电加热时间的数值,单位为秒(s)。 5(2(6(2平均温度,的计算见公式(5)。 ;:盥( (。 (5) 2 式中: t——平均温度的数值,单位为摄氏度 (?); tl——初期恒定温度的数值,单位为摄氏 度(?); f。——末期恒定温度的数值,单位为摄 氏度(?)。 5(2(6(3试样温升出的计算见公式(6)。 (6) 式中: 出——试样温升的数值,单位为摄氏度 (?); t。——初期恒定温度的数值,单位为摄氏度 (?); t。——末期恒定温度的数值,单位为摄氏度 (?)。 用铂电阻温度计测温,其温度t的确定见附 录C。 6107--2010 SY,T 5(2(6(4比热容c的计算见公式(3)。 5(2(7优点 稳态绝热量热法的优点: a)测试对象多,可测定岩石、原油、水及岩石一原 油,水混合体系的比热容。 b)实验条件接近于油藏热采开发条件。 5(3准稳态法 5(3(1原理 被测样品在管状加热器中可从侧面受到恒定均匀加热,加热器的周界和端部处于“动 态”绝热。 经过一段时间后,样品内各处升温速率可达到相同。根据比热容的定义可得公式(7)。 (7)c2i可匆丽 式中: c——试样比热容的数值,单位为焦[耳]每克摄氏度D, 一加热功率的数值,单位为焦[耳]每秒(J,s); m——q (g??)]; 试样质量的数值,单位为克(g); dt,dr一温升速率的数值,单位为摄氏度每秒(?,s)。 5(3(2仪器 名称及 规格如下: a) 比热容测定装置:由样品室、管状加热器、温控单元、压力控制单元、数据采集与处理单元 组成。准稳态法比热容测定装置示意图如图3所示。 b)电子天平:感量0(0019。 5(3(3样品准备 依据样品筒允许的条件,装入柱状或颗粒状样品,并使其在样品桶中均匀分布。对 于油砂样品必5336--2006中3 须用耐高温材料密封包装方可放入样品筒。岩样清洗按sY,T 6的规定执行。 5(3(4测定步骤 测定步骤如下: a)装样,用氮气冲洗量热计至少一次,试压2(OMPa。 b) 工作时仪器周围不允许有明显的空气流动,启动仪器预热至稳定。 5?,c)设置第一个数据采集点必须高出样品筒初始温度10?以上,样品温度每分钟上升1 2?为宜。 d)启动测试。 5(3(5结果计算 结果计 算见公式(8)。 (8) c5去。f上 dr,dr—H。1 式中: 8 6107--2010 SY,T 图3准稳态法比热容测定装置原理示意图 C——试 样比热容的数值,单位为焦[耳]每克摄氏度EJ,(g??)]; m——试样 质量的数值,单位为克(g); q——加热功率的数值,单位为焦[耳]每秒出,出——温升速率的数值,单位为摄氏度每秒(?,s); H。——(J,s); 加热器和样品筒空白热容的数值,单位为焦[耳]每摄氏度(J,。C)。 5(3(6优点 准稳态法的优点:实验条件接近于油藏热采开 发条件。 5(4差示扫描量热法(?汇) 5(4(1原理 差示扫描量热法(DSC)是在程序控制温度下,测量输给样品和参比物的功率差与温度 关系的热 分析技术。当样品在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差?T时,通过差热放大电路、差动热量补偿放大器,使流人补偿电热丝的电流发生变化,直到热量平衡,温差?T消失为止。记录样品 和参比物两者电热补偿的热功率之差随时间r的变化关系。通过公式(9)计算便可得到试样的比 热容。 ((9) c=百dH?去 ?(粉1 、dr, drm 式中: C——试样比热容的数值,单位为焦[耳]每克摄氏度EJ,(g??)]; 否dH——热焓变化速率的数值,单位为焦[耳] 每秒(J,s); 孝——温升速率的数值,单位为摄氏度每秒 (?,s); 6107--2010 m——试样质量的数值,单SY,T 位为克(g)。 5(4(2仪器 名称及规格如下: a)差示扫描量热计:由一对相互独立、各自具有铂电阻加热器与测温元件的铂一铱合金微型炉 组成。差示扫描量热计示意图如图4所示。 b)计算机系统及数据处理软件包。 c)电子天平:感量o(01mg。 5(4(3测定步骤 测定步骤如下: a)将被测样品粉碎成颗粒状,粒径应小于0(250mm,称量以与标准物质的质量接近为宜,置 b)接通气源,压力控制参照仪器要求。启动测试软件。 放在密封的样品皿中。 c)左右炉内 d)将左侧的炉内放人装有标准物质(蓝宝同时放置空皿,设置温度程序扫描得到比热容基线。 石)的样品皿,右侧的炉内放置空皿。设置温度程序扫描得到标准物质(蓝宝石)热流曲线。 e)将左侧的炉内放人密封好的测样品皿,右侧的炉内放置空皿。设置温度程序扫描得到被测试 样的热流曲线。 图4差示扫描量热法(DSC】比热容测定装置原理示意图 5(4(4数据处理 启动DSC测控软件,调出比热容基线、标准物质热流曲线、被测样品热流曲线, 选中被测样品 曲线与标准物质曲线和基线进行运算,打印输出数据。 5(4(5优点 差示扫描量热法 的优点:a)可用于研究样品的多种热特性。 b)温度范围广,升温速度快,测试时间短。 lO 6107--2010 SY,T 5(4(6注意事项 差示扫描量热法的 应用局限性:a) 测试前需了解被测样品性质,温度过高可能导致样品的分解、蒸发、炭化等污染炉子的事件发生。 b) 如果选择铝皿为样品皿,则实验中的最高许可温度不超过5504C,因为这是铝的软化温度。 c)装样温度应设为室温,在低温下加样可能会出现炉盖打不开或炉子结霜的情况。 5(5校准 比热容测定装置每年校准一次。稳态绝热量热法用高纯度(99(99,)的a—Alz03作标样,a— A1z 03的比热容值见附录D;准稳态法用纯铜做标样,纯铜的比热容值见附录D;差示扫描量热(DSC)用蓝宝石作标样,参照值由制造商提供。仪器检修后随时校准。 法 测试结果平均相对偏差小于2(5,,计算方5(6质量要求 法见附录B。 6热扩散率的测定 6(1热线法 6(1(1原理 测量探头(表面或探针)的内部置人一根直接与待测样品接触的电阻加热丝,在进行样 品热物性测量时,该电阻丝产生热流,被测样品对所产生的热流刺激做出的温度响应,可同时测出岩石导热 率、热扩散系数、体积热容数据。 6(1(2仪器 热物性分析仪,其原理示意图如 图5所示。 l显示器L— 计 样 算 品—— _一测控单元 机 l打印机l— 一 l 图5热物性分析仪原理示意 图 6(1(3样品处理 x60mmx 20ram,被测面平面度小于o(05ram。 切割制成的岩石样品最小尺寸为60mm 取大于2000mL的原油样品。 6(1(4测定步骤 6(1(4(1表面探头 测定步骤如下: 6107--2010 sY,T a) 根据样品的特性选择适合量程的表面探头,将表面探头放在岩样被测面上。 c)启动测试按钮,重复测定5次以上,打印输b)启动测试软件,设定温度。 出测试结果。 6(1(4(2针状探头 测定步骤如下: a)取大于1000mL的原油样品,装入测量桶中。选择适合量程的针状探头,将针状探头垂直插 入测量桶内的原油中,使探头有效段没入被测样品中。 b)启动测试软件,设定温度。 c)启动测试按钮,重复测定 5次以上,打印输出测试结果。 6(1(5优点 热线 法的优点: a)可同时测出导热率、热扩散系数、体积热容数据。 b)升温速度快,测试时间短。 6(1(6校准 热物性分析仪定期校准,仪器检修后随 时校准。 6(1(7质量要求 测试结果平均相对偏 差应小于3,。 6(2三参数法 6(2(1三参数的测定 样品热导率的测定方法同第4章,比热容的测定方法同第5章。密度的测定 5336--2006 按SY,T 4 中7 3的规定执行。 6(2(2结果计算 热扩散系数用公 式(10)计算。 a=上×10 ,? ??(10) C‘D 式中: a——热扩散率的数值,单位为平方米每秒(m2,s); A—— 热导率的数值,单位为瓦每米摄氏度[W,(m??)]; c——比热 容的数值,单位为焦[耳]每克摄氏度I-J,(g??)]; p——样品 密度的数值,单位为千克每立方米(kg,m3)。 6(2(3应用局限性 该方法的应用局限性是:测试热导率、密度、比热容的岩样须在同一位置取得, 尽量使得样品的 岩性、物性相近。由此取样有一定难度,同时测定热导率样品被测面平面度要求高,样品加工制作难 度大。 6107--2010 SY,T 7实验报告 封面格式参7(1封面 见E(1。 7(2首页 首页格式参 2。 见E 7(3实验报告图表格式 7(3(1热导率测定数据表的格式参见表E 1、表E 2。 比热容、热扩散系数测定数据表的格式可 照此格式执行。 参 3。 7(3(2热导率与温度的关系曲线图的格式参见图E 比热容、热扩散系数与温度的关系曲线图 格式可参照此格式执行。的 6107--2010 SX71 附录A (规范性附录) 高纯熔融石英热导率值 及铂电阻比、电阻温度系数 A(1高纯熔融石英热导率值见表A(1。 表A(1高纯熔融石英热导率值“ (Akra Sugawara,1968)上 —L ? jL— 一 ? W,(m??)W,(m??) 1 03481 1 250 6536 50 1 4361 280 1 6789 100 1 5156 300 1 6956 150 t 5700 350 1 7542 1 41)1) 1 20061588254 8见参考文献[1]和E23。 2。A(2铂电阻比及电阻温度系数见表A 表A(2铂电阻比及电阻温度系数 4 上 旦 口:星!堡!e二!? tR? O 1 000 0 100 1 392 0(003920 1 200 773 0 003865 300 2 142 0 003807 400 2(499 0 003748 500 2 844 0 003688 600 3 1780 003630 700 3 500 0 003571 800 3 810 0 003513 8摘自《贵金属材料加工手册》(冶金工业出版社)。 6107--2010 SY,T 附录B (规范性附录) 相对 偏差和相对误差的计算公式 lB(1热导率测定装置的平均相对偏差、相对误差的计算见公式(B(1),公式(B(4)。 100。, (B1) 妒坚掣 x ?d( 2)(B D。=生 r?I?一Va I],m(B(3)m=二邑L——i———?一×100, “一———弋 ?—一““ ?口, (B?4)Aa 2等 式中: ?——i温度点的测定值,单位为瓦每米摄氏度[w,(m??)]i U——i温 V,——i温度度点的平均测定值,单位为瓦每米摄氏度[w,(m??)]; 点的相应温度的推荐值,单位为瓦每米摄氏度Ew,(m??)]; m——i温度点的测试次数; n——测试温区的测试点数; d。——f温度点的相 对误差,用百分数表示; Da——测试温区的平均 相对误差,用百分数表示; m——i温度点的相对 偏差,用百分数表示; A。——测试温区的平均相 对偏差,用百分数表示。 B(2岩样热导率测定结果的平均相对偏差的计算见公式(B(5)。 奎[(IVi—vfI,?)Xloo,](B(5)Aa 2堕——— 丁—一 式中: v,——z温度点的拟合值,单位为瓦每米摄氏度[w, (m??)] ?——i温度点的测定值,单位为瓦每米摄氏度[w A。——测试温区的平均相对偏差,用百分数表示。 ,(m??)] 6107--2010 SY,T (规范性附录) 用铂附录c 电阻温度计测温的计算公式 527 C 1温度计算:用铂电阻温度计侧温,在04C,419 6(2范围内,据“90国际温标”规定,其 温 5)。度t的确定见公式(c 1),公式(c 64),1 (c 1)t=?D([(?((rW)2 64]‘ {’0 (C 2W,(‰);W(“)??一(r) 3(c AW。(,)=如[?(轴)一13+a[w(t?)一1, 4(c ?(抽)=R(知),a。 5(c R(‰):竖;坠 LN 式中: f n90温标规定温度的数值(帚位为摄氏度(?); e——铂电阻温度计常数,由 R。——铂电阻温度计检定证书给出; bs——铂电阻温度计常数,由梭定证书给出; R(f。,)——在温在求三相点时电阻的数值,单位为耿[姆](12),由检定证书给出, 度‰时铂电阻温度计电阻的数值,单位为趺[姆](n); ?,(“) 内插公式中标准铂电阻温度计的特定参考函数I ?(‰) 在温度如时与术三相点时铂电阻温度计的电阻比’ ?H‘(,)一铂电阻温度计的电阻比与参考函数韵差值函数} D。——系 数,由“w)国际温标”给出; E、——测温电路上标准电阻R×L E,——铂电阻温度计两端电压电压的数值,单位为毫伏(mV); n——测温电路上标准电阻的数值。的效值,单位为毫伏(mV)} 单位为欧[姆](n)。 C(2 “90国际温标”发表的皿值见表C 1。 n i i ? 4摘自斟家技术监督局计量d编《1990年目际温标目贯}册*。 (规范性附录1 高纯附录D ?一^k如瓤纯铜的比热窖值 1。n1高纯a—Al。q的比热容值见表n 裹n1高纯“一Al:鸥的比热窖值 嘲 J,(g??> J,(g??) 。7180 0 73蚰 【)7572 n7749 f)7788 n7?4’ n8t姻 一n? 0 8548 0 8713 【)8871 【)9020 o 9161 o 9296 0 9423 O 9545 0 9661 n 22纯铜的比热容值(TPRC) 贼D 裹n 2纯铜的比热窖值 (TPRC) ? 露面?西 J,(g??) lb0j。“。t 撵( 160 二谤#嘲! ( 、i m抽 180 190 2()() 210 220 230 240 ,:TPRC为设在美 国珀杜大学的热物理学研究rh0 均缩写。 6107--2010 SY,T (资料性附录E 实验报告的内容附录) 和格式 E(1实验报告封面的格式如图E(1所示。 E(2实验报告首页的格式如图E 2所示。 图E(2实验报告首页的格式 18 6107--2010 SY,T E(3热导率数据表的格式见表E 1和表E(2。 表E(1热导 率测定数据表井号 m测定El期——年——月——El 样号——层位—— 井深一? MPa岩性fL隙压力 测定温区—— MPa孔隙度—— ,含油饱和度——“含围压 水饱和度——,密度——g,cm3 温度 热导率测定值 热导率拟合值 相对偏差 ? W,(m??) W,(m??) , 平均相对偏差 , 表E(2热导率与温度拟合数据 温 度 拟合值 ? W,(m??) 注:此表内以每10"C温度间隔给出一个相应的热导率拟合数据。 E(4热导率与温度的关系曲线图示例如图E(3所示。 图E(3热导率与温度关系曲线示意图 6107--2010 SY,T 参考文献 [1]徐振章编译(岩石流体热物性测试方 法及参数研究(辽宁:辽宁科学技术出版社,1990(11—19,93,187 93—94[2]沈显杰等(岩石热物理性质及其测试(北京:科学出版社,1980 E3]国家技术监督局计量司编(1990年国际温标宣贯手册(北京:中国计量出版社,1990E4]贵金属材料加工手册编写组编(贵金属材料加工手册(北京:冶金工业出版社,1978 and Heat Standard Reference E52 D(A(Ditmars,et Material:Synthetic a1(Enthalpy Capacity of Researeh of the Bureau of 10 to National Sapphire(q—A12 03)form 2250K(Journal Standards,Vol 87,No 2 1982 March--April Tables the of Edi—and Gases(Second on [6]N B(Vargaftik Thermophysical Liquids Properties tion)(45 中华人民共和国 石油天然气行业标准 油藏热物性参数的 测定方法 SY,T 6107—2010 * 石油工业出版社出版 (北京安定 f_q#l-安华里二区,号楼) 石油工业出版社印刷厂排版印刷新华书店北京发行所发行 * 880×1230毫米16开本1 75印张45千字印1— 150u2010年12月北京第1版2010年12月北京第1书号{155021?6567定价:16 00元 版权次印刷 专有不得翻印范文三:钢包热物性参数
范文四:procast热物性参数
范文五:油藏热物性参数的侧定方法