يصف المعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D5334-22 لتحديد الموصلية الحرارية للتربة والصخور باستخدام إجراء مسبار الإبرة الحرارية" الذي نشرته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) طريقة اختبار لتحديد الموصلية الحرارية للتربة والصخور باستخدام طريقة الحرارة العابرة. تُطبق طريقة الاختبار هذه على كل من عينات التربة والصخور السليمة وعينات التربة المعاد تكوينها وتكون فعالة في المختبر وفي الحقل. تعتبر طريقة الاختبار هذه مناسبة بشكل خاص للمواد المتجانسة، ولكنها يمكن أن تعطي أيضًا قيمة متوسطة تمثيلية للمواد غير المتجانسة.
يمكن تطبيق طريقة الاختبار هذه على المواد الجافة أو غير المشبعة أو المشبعة التي يمكنها استيعاب ثقب للمستشعر. يعتبر مسبار الإبرة الحرارية صالحًا في درجات حرارة تتراوح بين 0 و 100 درجة، اعتمادًا على ملاءمة بنيته لدرجات الحرارة القصوى. ومع ذلك، يجب اتخاذ الحيطة والحذر لتجنب الأخطاء الجسيمة الناتجة عن:
يجب أن تتوافق جميع القيم الملاحظة والمحسوبة مع الأرقام المهمة وتعليمات التقريب المحددة في ASTM D6026. تعتبر الإجراءات المستخدمة في هذا المعيار لتحديد كيفية جمع البيانات أو تسجيلها أو حسابها معايير صناعية. كما أنه يمثل عادةً الأرقام المهمة التي يجب تخزينها. ولا تأخذ الإجراءات المستخدمة في الاعتبار أي تغيير جوهري، أو الغرض الذي تم الحصول على البيانات من أجله، أو الدراسات ذات الأغراض الخاصة، أو أي اعتبارات تتعلق بأهداف المستخدم، ومن الممارسات الشائعة زيادة أو تقليل الأرقام المهمة للبيانات المبلغ عنها بما يتناسب مع هذه الاعتبارات. يقع خارج نطاق هذا المعيار النظر في الأرقام المهمة المستخدمة في الطرق التحليلية لتصميم الهندسة.
كما يمكن تطبيق هذه الطريقة الاختبارية على نطاق واسع لتحديد التوصيل الحراري لمختلف المواد الهندسية المسامية ذات الأصل الجيولوجي، بما في ذلك الخرسانة والردم الحراري المميع والملاط الحراري.
ولأغراض هذا المعيار، بالإضافة إلى المصطلحات والتعريفات الواردة في ASTM D653، تنطبق التعريفات التالية:
يتم تحديد الموصلية الحرارية من خلال تغيير طريقة اختبار مصدر الخط باستخدام مسبار إبرة بنسبة طول إلى قطر كبيرة لمحاكاة الظروف لمصدر تسخين طويل بشكل لا نهائي ورقيق بشكل لا نهائي. يتكون المجس من عنصر تسخين وعنصر قياس درجة الحرارة ويتم وضعه في العينة. يتم تطبيق تيار وجهد معروفين على عنصر تسخين المجس لفترة زمنية محددة ويتم تسجيل الزيادة في درجة الحرارة. يمكن أيضًا تضمين انخفاض درجة الحرارة بمرور الوقت بعد توقف التسخين في التحليل. يتم الحصول على الموصلية الحرارية من خلال تحليل بيانات سلسلة زمنية لدرجة الحرارة أثناء دورة التسخين ودورة التبريد بشكل اختياري عن طريق مقارنتها بمنحنى نظري باستخدام تقنية عكس المربعات الصغرى غير الخطية.
يتم استخدام الموصلية الحرارية لعينات التربة السليمة وعينات التربة المعاد تكوينها وعينات الصخور لتحليل وتصميم أنظمة مثل خطوط النقل تحت الأرض وخطوط أنابيب النفط والغاز والتخلص من النفايات المشعة وتطبيقات الطاقة الحرارية الأرضية ومرافق تخزين الطاقة الشمسية. يمكن إجراء القياسات في الموقع أو اختبار العينات في بيئة معملية.
عند إجراء الاختبار، يتم ضبط كتلة العينة إلى أقرب 0,01 جرام وتسجيلها. يتم ضبط طول وقطر العينة على 0,1 ملم وتسجيلها. يتم أخذ ثلاثة قياسات على الأقل للطول على فترات 120 درجة ويتم أخذ ثلاثة قياسات على الأقل للقطر عند نقاط الربع من الارتفاع. يتم تحديد متوسط طول وقطر العينة. يتم وضع مسبار الإبرة الحرارية أسفل محور العينة عن طريق دفع المسبار إلى داخل العينة. إذا كانت العينة كثيفة، يتم إدخال الإبرة في ثقب تم حفره مسبقًا إلى عمق يساوي طول المجس. من الضروري التأكد من أن عمود المجس الحراري مدمج بالكامل في العينة وليس مكشوفًا جزئيًا.
إذا كان من الضروري عمل ثقب في العينة، يتم عمل الثقب بعد قياس الكتلة. يجب أن يكون قطر الفتحة مساويًا لقطر مسبار الإبرة لضمان ملاءمة محكمة. لضمان اتصال حراري أفضل بين العينة والمسبار، يمكن طلاء المسبار بطبقة رقيقة من الشحم الحراري. يمكن استخدام جهاز مثل مثقاب الحفر لحفر الثقب ووضع المجس في خط مستقيم، مما يؤدي إلى زيادة الاتصال بين العينة والمجس وتقليل الفجوات. يتم تثبيت العينة عند درجة حرارة الاختبار المحددة ويُسمح للمسبار بالتوازن داخل العينة. يمكن تقدير الاستقرار والتوازن من خلال مراقبة درجة الحرارة على مدى فترة زمنية. يتم توصيل سلك التسخين الخاص بالمسبار الحراري بمصدر تيار ثابت.
يتم توصيل أطراف عنصر قياس درجة الحرارة بوحدة القراءة. يتم تطبيق تيار ثابت معروف على سلك السخان. يتم تسجيل التيار والجهد عبر السخان حسب الحاجة لحساب الطاقة. خلال فترة التسخين، يتم تسجيل قراءات الجير ودرجة الحرارة لمدة 20-30 خطوة على الأقل. تم إيقاف تشغيل مصدر التيار المستمر. إذا كان من المقرر تضمين بيانات التبريد في التحليل، يتم تسجيل قراءات الوقت ودرجة الحرارة لمدة 20-30 خطوة على الأقل لفترة تعادل دورة التسخين. يتم استخدام طريقة مناسبة لتحديد الموصلية الحرارية. يتم تحديد محتوى الماء الوزني الأولي وتسجيله وفقًا لطريقة الاختبار القياسية ASTM D2216، ويتم حساب الكثافة الجافة (أو الوزن الوحدوي) لعينة تمثيلية من العينة.
من الناحية النظرية، إذا تم تطبيق كمية ثابتة من الحرارة على سخان كتلة صفرية لفترة زمنية معينة، يتم حساب استجابة درجة الحرارة وفقًا للصيغة الواردة في المعيار. بعد إيقاف تشغيل مدخل الحرارة، يتم حساب التغير في درجة الحرارة وفقًا للصيغة الواردة في المعيار.
تتمتع مؤسستنا، التي تحاول دعم الشركات من كل القطاعات بمجموعة واسعة من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم التي أجرتها لسنوات، بطاقم عمل قوي يتابع عن كثب التطورات في العالم في مجال العلوم والتكنولوجيا ويحسن نفسه باستمرار. وفي هذا السياق، يتم أيضًا تقديم خدمات الاختبار للشركات وفقًا للمعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM D5334-22 لتحديد الموصلية الحرارية للتربة والصخور بواسطة إجراء مسبار الإبرة الحرارية".
يمكنك أن تطلب منا ملء النموذج الخاص بنا للحصول على موعد ، أو للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً أو لطلب تقييم.
