عنوان پایان‌نامه
بررسی خصوصیات حرارتی سنگ ها و ساخت دستگاهی برای اندازه گیری آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-استخـراج معدن
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2785 -;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65261
- تاریخ دفاع
- ۲۷ آبان ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد هویدافر
- استاد راهنما
- مهدی موسوی
- چکیده
- خاصیت حرارتی به معنای پاسخ ماده به اعمال حرارت است. ظرفیت گرمایی، رسانایی حرارتی و انبساط حرارتی سنگ ها از خواص مهم آنها در پروژه هایی از قبیل طراحی کابل برقی مدفون، خطوط لوله گاز و نفت، تکنیک های تقویت زمین توسط حرارت دادن و سرما دادن و طرح های ذخیره ی انرژی هستند. تاکنون روش های مختلفی برای اندازه گیری پارامتر رسانایی حراتی سنگ ارائه شده است، در این راستا می توان آنها را به دو دسته کلی روش های حالت پایدار و حالت گذرا تقسیم بندی نمود. روش های حالت پایدار شامل روش میله تقسیم، روش میله سرل و روش دیسک لیز است و روش های حالت گذرا شامل روش منبع صفحه ای گذرا، روش منبع صفحه ای گذرای اصلاح شده، روش منبع حرارتی خطی گذرا (روش پروب حرارتی)، روش اشعه لیزر و روش 3? می باشد. در این پایان نامه، بر اساس اصول روش منبع حرارتی خطی گذرا، دستگاهی برای اندازه گیری پارامتر رسانایی حرارتی و مقاومت حرارتی سنگ ها طراحی و ساخته شد. مراحل ساخت، تجهیزات مورد استفاده و جزئیات دستگاه مورد بحث واقع شد. کالیبراسیون دستگاه و بررسی صحت داده های حاصل از دستگاه، توسط تست آن بر روی دو ماده با خواص معلوم انجام شد. رسانایی حرارتی برآورد شده توسط دستگاه برای آب معادل (W/(m?)) 554/0 است که اختلاف اندک 4 درصدی با مقادیر موجود در مراجع دارد. هم¬چنین رسانایی حرارتی برآورد شده توسط دستگاه برای محلول گلیسیرین معادل (W/(m?)) 281/0 است که دقیقا با مقادیر موجود در مراجع مطابقت دارد. در ادامه اثر حفر چال در نمونه های سنگ و وجود اندک فاصله بین جداره دستگاه و نمونه سنگ بحث شد. برای برآورد اثر مقاومت حرارتی تماسی سعی شد با پر کردن فاصله بین دستگاه و نمونه این انفصال به حداقل برسد، بدین منظور از نمونه های دست ساز استفاده شد تا ضریب تصحیح ناشی از حفر چال در سنگ بدست آید. در نهایت دستگاه بر روی چند نمونه سنگ تست شد و پارامترهای رسانایی حرارتی و مقاومت حرارتی نمونه-های سنگ برآورد شد. در بین نمونه ها بیشترین مقدار رسانایی حرارتی متعلق به سنگ نمک (W/(m?)) 116/1 می باشد. هم چنین، بیشترین مقدار مقاومت حرارتی مربوط به سنگ توف ((m?)/W) 512/3 می باشد. کلمات کلیدی: رسانایی حرارتی، ظرفیت گرمایی، خواص حرارتی، انتقال حرارت
- Abstract
- Thermal property is the response of the materials to the temperature. Heat capacity, thermal conductivity and coefficient of thermal expansion are important properties in applications such as design of buried electrical cables, gas and oil pipelines, ground improvement techniques by heating and cooling and schemes for energy storage. So far several methods have been introduced which can be divided into two categories: steady-state and transient-state methods. Steady-state methods include Divided-Bar, Searl’s Bar and Lees’ Disk. Transient methods include Transient Plane Source, Modified Transient Plane Source, Transient Line Heat Source, Laser Flash and 3?. In this thesis, a device has been designed and manufactured for measuring thermal conductivity/ resistance parameter of rocks based on principles of a transient line heat source. Design process, used equipment and the details of the device have been discussed. Calibration and verification of data accuracy of the device was conducted by testing on two materials with known thermal properties. Estimated thermal conductivity of water by the device was 0.554 W/(m?) and estimated thermal conductivity of glycerol solution was 0.281 W/(m?) that exactly match with the values in the references. Subsequently, the effect of drilling hole in rock specimen and existence of a little distance between outer surface of the device and rock specimen has been discussed. To estimate the effect of thermal contact resistance, which was tried to be minimized by filling distance between device and specimen, handmade specimens were used, so that correction coefficient arising from drilled hole in rock can be obtained. Eventually, the device was tested on a few rock specimens and thermal conductivity parameters and thermal resistance of those rock specimens were determined. Amongst specimens, maximum value of thermal conductivity belongs to salt rock 1.116 ( W/(m?)). Also, the maximum value of thermal resistance belongs to tuff rock 3.512 ( (m?)/W). Key Words: Thermal Conductivity of Rocks, Heat Capacity of Rocks, Thermal Properties, Heat Transfer
