Standarden ”ASTM D5334-22 Standardtestmetod för bestämning av värmeledningsförmåga hos jord och berg med hjälp av termisk nålprobsprocedur” publicerad av American Society for Testing and Materials (ASTM) beskriver en testmetod för att bestämma värmeledningsförmågan hos jord och berg med hjälp av en transient värmemetod. Denna testmetod är tillämpbar på både intakta jord- och bergprover och rekonstituerade jordprover och är effektiv i laboratoriet och i fält. Denna testmetod är mest lämplig för homogena material, men kan även ge ett representativt medelvärde för inhomogena material.
Denna testmetod kan tillämpas på torra, omättade eller mättade material som kan rymma ett hål för sensorn. Den termiska nålsonden är giltig vid temperaturer mellan 0 och 100 grader, beroende på dess strukturs lämplighet för extrema temperaturer. Man måste dock vara försiktig för att undvika allvarliga fel som uppstår på grund av:
Alla observerade och beräknade värden måste överensstämma med de signifikanta siffrorna och avrundningsinstruktionerna som anges i ASTM D6026. De procedurer som används i denna standard för att specificera hur data samlas in, registreras eller beräknas betraktas som branschstandarder. Det representerar också vanligtvis signifikanta siffror som behöver lagras. De förfaranden som används tar inte hänsyn till någon väsentlig förändring, syftet med vilket uppgifterna erhölls, studier för ett särskilt ändamål eller några överväganden som rör användarens mål, och det är vanlig praxis att öka eller minska antalet signifikanta siffror i rapporterade data i enlighet med dessa överväganden. Det ligger utanför denna standards ram att beakta signifikanta siffror som används i analytiska metoder för teknisk design.
Denna testmetod är också tillämpbar och används i stor utsträckning för att bestämma värmeledningsförmågan hos olika porösa tekniska material av geologiskt ursprung, inklusive betong, fluidiserad termisk återfyllning och termiskt murbruk.
I denna standard gäller, utöver de termer och definitioner som anges i ASTM D653, följande definitioner:
Värmeledningsförmågan bestäms genom en variant av linjekällans testmetoden med hjälp av en nålsond med ett stort längd-till-diameter-förhållande för att simulera förhållanden för en oändligt lång, oändligt tunn värmekälla. Sonden består av ett värmeelement och ett temperaturmätningselement och placeras i provet. En känd ström och spänning appliceras på sondens värmeelement under en viss tidsperiod och temperaturökningen registreras. Temperaturfallet över tid efter att uppvärmningen har stoppats kan också inkluderas i analysen. Värmeledningsförmågan erhålls från analys av temperaturtidsseriedata under uppvärmningscykeln och eventuellt kylningscykeln genom att jämföra den med en teoretisk kurva med hjälp av icke-linjär minstakvadratinversionsteknik.
Värmeledningsförmågan hos intakta jordprover, rekonstituerade jordprover och bergprover används för att analysera och designa system som underjordiska kraftledningar, olje- och gasledningar, deponering av radioaktivt avfall, geotermiska tillämpningar och lagringsanläggningar för solenergi. Mätningar kan göras på plats eller prover kan testas i laboratoriemiljö.
Vid testet justeras provets massa till närmaste 0,01 gram och registreras. Provets längd och diameter inställs på 0,1 mm och registreras. Minst tre längdmätningar tas med 120 graders intervall och minst tre diametermätningar tas vid fjärdedelar av höjden. Provets genomsnittliga längd och diameter bestäms. Den termiska nålsonden placeras längs provets axel genom att trycka in sonden i provet. Om provet är tätt förs nålen in i ett förborrat hål till ett djup som motsvarar sondens längd. Det är nödvändigt att säkerställa att termosondens skaft är helt inbäddat i provet och inte lämnas delvis exponerat.
Om ett hål behöver göras i provet görs hålet efter att massan har mätts. Hålets diameter bör vara lika med nålsondens diameter för att säkerställa en tät passform. För att säkerställa bättre termisk kontakt mellan provet och sonden kan sonden beläggas med ett tunt lager termiskt fett. En anordning som en borrpress kan användas för att borra hålet och placera sonden i en rak linje, vilket ökar kontakten mellan provet och sonden och minskar mellanrummen. Provet fixeras vid den valda testtemperaturen och sonden får inta jämvikt i provet. Stabilitet och jämvikt kan uppskattas genom att observera temperaturen över en tidsperiod. Värmekabeln till termosonden är ansluten till en konstant strömkälla.
Temperaturmätningselementets ändar är anslutna till avläsningsenheten. En känd konstant ström appliceras på värmekabeln. Ström och spänning över värmaren registreras efter behov för att beräkna effekten. Under uppvärmningsperioden registreras kalk- och temperaturavläsningar i minst 20–30 steg. Den konstanta strömkällan är avstängd. Om kyldata ska inkluderas i analysen registreras tid- och temperaturavläsningar i minst 20–30 steg under en period motsvarande uppvärmningscykeln. En lämplig metod används för att bestämma värmeledningsförmågan. Den initiala gravimetriska vattenhalten bestäms och registreras i enlighet med standardtestmetoden ASTM D2216, och torrdensiteten (eller enhetsvikten) för ett representativt prov av provet beräknas.
Teoretiskt sett, om en konstant mängd värme appliceras på en värmare med noll massa under en viss tidsperiod, beräknas temperaturresponsen enligt formeln som anges i standarden. Efter att värmeinmatningen stängts av beräknas temperaturförändringen enligt formeln som anges i standarden.
Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”ASTM D5334-22 Standardtestmetod för bestämning av jord- och bergledningsförmåga med hjälp av termisk nålprobsprocedur”.
Du kan be oss fylla i vårt formulär för att få en tid, för att få mer detaljerad information eller för att begära en utvärdering.
