Стандартът „ASTM D5334-22 Стандартен метод за изпитване за определяне на топлопроводимостта на почва и скала чрез процедура с термична иглена сонда“, публикуван от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), описва метод за изпитване за определяне на топлопроводимостта на почва и скала, използвайки метод на преходно нагряване. Този метод на изпитване е приложим както за непокътнати почвени и скални проби, така и за реконституирани почвени проби и е ефективен в лаборатория и на място. Този метод на изпитване е най-подходящ за хомогенни материали, но може да даде представителна средна стойност и за нехомогенни материали.
Този метод на изпитване може да се приложи към сухи, ненаситени или наситени материали, които могат да поберат отвор за сензора. Термичната иглена сонда е валидна при температури между 0 и 100 градуса, в зависимост от пригодността на структурата ѝ към температурните крайности. Въпреки това, трябва да се внимава, за да се избегнат сериозни грешки, произтичащи от:
Всички наблюдавани и изчислени стойности трябва да отговарят на значещите цифри и инструкциите за закръгляване, посочени в ASTM D6026. Процедурите, използвани в този стандарт за уточняване на начина, по който данните се събират, записват или изчисляват, се считат за индустриални стандарти. Обикновено представлява и значещи цифри, които трябва да бъдат съхранени. Използваните процедури не вземат предвид никакви съществени промени, целта, за която са получени данните, проучвания със специално предназначение или каквито и да било съображения, свързани с целите на потребителя, и е обичайна практика да се увеличават или намаляват значещите цифри на докладваните данни, съобразно тези съображения. Извън обхвата на този стандарт е да се разглеждат значещите цифри, използвани в аналитичните методи за инженерно проектиране.
Този метод на изпитване е приложим и широко използван за определяне на топлопроводимостта на различни инженерни порести материали с геоложки произход, включително бетон, флуидизиран термичен засип и термичен разтвор.
За целите на този стандарт, в допълнение към термините и определенията, дадени в ASTM D653, се прилагат следните определения:
Топлопроводимостта се определя чрез вариация на метода за изпитване на линеен източник, използвайки игловидна сонда с голямо съотношение дължина към диаметър, за да се симулират условия за безкрайно дълъг, безкрайно тънък източник на топлина. Сондата се състои от нагревателен елемент и елемент за измерване на температурата и се поставя в пробата. Към нагревателния елемент на сондата се прилагат известен ток и напрежение за определен период от време и се записва повишаването на температурата. Спадът на температурата с течение на времето след спиране на нагряването също може да бъде включен в анализа. Топлопроводимостта се получава от анализа на данни от времеви редове за температурата по време на цикъла на нагряване и евентуално на цикъла на охлаждане, като се сравнява с теоретична крива, използвайки техниката на нелинейна инверсия на най-малките квадрати.
Топлопроводимостта на непокътнати почвени проби, реконституирани почвени проби и скални проби се използва за анализ и проектиране на системи като подземни преносни линии, нефтопроводи и газопроводи, депониране на радиоактивни отпадъци, геотермални приложения и съоръжения за съхранение на слънчева енергия. Измерванията могат да се извършват на място или пробите могат да бъдат тествани в лабораторна обстановка.
При провеждане на теста масата на пробата се настройва с точност до 0,01 грама и се записва. Дължината и диаметърът на пробата се задават на 0,1 mm и се записват. Извършват се най-малко три измервания на дължина през интервали от 120 градуса и най-малко три измервания на диаметъра през четвърти от височината. Определят се средната дължина и диаметър на пробата. Термичната иглена сонда се поставя надолу по оста на пробата чрез натискане на сондата в пробата. Ако пробата е плътна, иглата се вкарва в предварително пробит отвор на дълбочина, равна на дължината на сондата. Необходимо е да се гарантира, че стволът на термичната сонда е напълно вграден в пробата и не е оставен частично открит.
Ако е необходимо да се направи отвор в пробата, отворът се прави след измерване на масата. Диаметърът на отвора трябва да е равен на диаметъра на иглената сонда, за да се осигури плътно прилягане. За да се осигури по-добър термичен контакт между пробата и сондата, сондата може да бъде покрита с тънък слой термопаста. Устройство като бормашина може да се използва за пробиване на отвора и поставяне на сондата в права линия, като по този начин се увеличава контактът между пробата и сондата и се намаляват пролуките. Пробата се фиксира при избраната тестова температура и сондата се оставя да се уравновеси в пробата. Стабилността и равновесието могат да бъдат оценени чрез наблюдение на температурата за определен период от време. Нагревателният проводник на термичната сонда е свързан към източник на постоянен ток.
Краищата на температурните измервателни елементи са свързани към отчитащото устройство. Към нагревателния проводник се подава известен постоянен ток. Токът и напрежението през нагревателя се записват, както е необходимо за изчисляване на мощността. По време на периода на нагряване, показанията на вар и температурата се записват в продължение на поне 20-30 стъпки. Източникът на постоянен ток е изключен. Ако в анализа трябва да се включат данни за охлаждане, показанията на времето и температурата се записват за поне 20-30 стъпки за период, еквивалентен на цикъла на нагряване. За определяне на топлопроводимостта се използва подходящ метод. Първоначалното гравиметрично водно съдържание се определя и записва в съответствие със стандартния метод за изпитване ASTM D2216 и се изчислява сухата плътност (или единично тегло) на представителна проба от пробата.
Теоретично, ако към нагревател с нулева маса се прилага постоянно количество топлина за определен период от време, температурният отклик се изчислява съгласно формулата, дадена в стандарта. След изключване на подаването на топлина, промяната в температурата се изчислява съгласно формулата, дадена в стандарта.
Нашата организация, която от години се стреми да подкрепя бизнеса от всеки сектор с широк спектър от тестове, измервания, анализи и оценки, разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в света в областта на науката и технологиите и непрекъснато се усъвършенства. В този контекст, на предприятията се предоставят и услуги за тестване в съответствие със стандарта „ASTM D5334-22 Стандартен метод за изпитване за определяне на топлопроводимостта на почвата и скалата чрез процедура с термична иглена сонда“.
Можете да ни помолите да попълним формуляра, за да получим среща, да получим по-подробна информация или да поискаме оценка.
