A new measuring technique of soil thermal inertia

Thermal inertia is the function of substance density, heat capacity and heat diffusivity, and is an important parameter for researching the process of surface heat balance using remote sensing technique. In this paper, using soil heat plates, infrared thermometer, data logger and other instruments, by man-controlled changing the solar radiation status on the soil samples, the authors gave a new method to measure soil thermal inertia. Using the continuously surveying data of soil heat flux and infrared radiation temperature, thermal inertia can be calculated easily. Based on the thermal inertia calculation of three soil samples with different water content, good results were abtained by the authors, so this method is feasible. Meanwhile, this measuring technique is also a new attempt.     

气象卫星监测土壤含水量模型及其应用

估测大面积近地表土壤含水量对指导灌溉、防洪排涝、旱情预报等具有很大价值。本文首先从理论上分析了地表土壤日温差、热惯量和土壤含水量三者的关系,探讨了由地表土壤日温差推求热惯量、再由热惯量推求土壤含水量的方法,建立了由气象卫星监测土壤含水量模型,通过实测资料验证,表明该模型具有较高精度。其次,将所建立的模型应用于实际土壤含水量的监测,做出了土壤含水量分布图。     

利用红外测试技术进行建筑节能效果评价的研究

为解决节能建筑耗热量指标的测定和对节能效果的评价问题，作者对测试方法进行了探讨，提出了在现场利用红外技术测试的新方法．这种方法测试简便，无热情性，形象直观，并具有较高的准确度．文章中给出在试验室条件下进行对比试验、仪器材定及在节能建筑现场测试的方法及问题．     

土壤的热惯量测量方法研究

本文提出了一种土壤热惯量的对比测量方法;在野外,对两种普通土壤及长春净月遥感区内的两种典型土壤进行了实地测量。文中的理论计算采用N级近似,所测得的热惯量值与文献给出的值相符,并显示出热惯量在监测土壤湿度方面是可行的。     

基于红外技术的复合烧结多孔砌块墙体热工性能研究

采用红外热像仪法对复合烧结多孔砌块墙体进行热工性能的测试。相关计算得出墙体的传热系数,并且将其热工参数值与由理论计算方法和热流计法得出的墙体热工参数值进行对比分析．结果表明,红外热像技术法测试得出墙体的传热系数值与采用热流计法检测墙体传热系数值基本相同,并且与理论计算值相差不大．验证了红外热像仪法应用于围护结构热工性能检测和能耗分析的可行性。从而为围护结构热工性能的检测提出便利快捷的方法,也为建筑围护结构热工性能的定量和定性的分析提供重要的参考价值．     

Study on thermal wave based on the thermal mass theory

The conservation equations for heat conduction are established based on the concept of thermal mass. We obtain a general heat conduction law which takes into account the spatial and temporal inertia of thermal mass. The general law introduces a damped thermal wave equation. It reduces to the well-known CV model when the spatial inertia of heat flux and temperature and the temporal inertia of temperature are neglected, which indicates that the CV model only considers the temporal inertia of heat flux. Numerical simulations on the propagation and superposition of thermal waves show that for small thermal perturbation the CV model agrees with the thermal wave equation based on the thermal mass theory. For larger thermal perturbation, however, the physically impossible phenomenon predicted by CV model, i.e. the negative temperature induced by the thermal wave superposition, is eliminated by the general heat conduction law, which demonstrates that the present heat conduction law based on the thermal mass theory is more reasonable. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50606018)     

用改进的激光脉冲法测定固体材料热物性的实验研究

用改进的激光脉冲法对低导热系数的固体材料的导温系数进行了测定。文中介绍了实验装置和试样的制备。在数据处理中,采用了作者先前提出的考虑散热损失和接触热阻的理论模型。用一种新的非线性最小二乘拟合算法确定出了试样的导温系数。实验结果表明这一算法是可行的,拟合结果唯一。在估算出适当的散热损失和接触热阻的条件下,改进的理论模型也显著地提高了实验精度。     

地源热泵地下垂直埋管换热器的试验研究

介绍了地源热泵的发展意义及前景, 参照国外地下埋管换热器岩土温度场的求解方法,采用线源理论及热阻网络分析方法建立了传热模型,提出了采用计算法确定大地初始温度并与实测值进行了对比。在建设的垂直埋管换热器试验装置上进行了单管、三管串联运行试验,为开发地源热泵技术提供了可供参考的数据。     

复合混凝土砌块热工特性研究

基于状态空间减秩模型，对受到单位阶跃激励下复合砌块的动态响应进行了模拟研究，得到砌块墙体的热阻；对周期性扰量作用下复合混凝土砌块的动态热工特性进行了模拟研究，得到了砌块围护结构的温度波时间延迟、蓄热系数和热惰性指标等重要的热工参数，研究结果表明在提高热阻方面，轻集料混凝土砌块复合效果明显，普通混凝土砌块复合效果很小．复合轻集料混凝土砌块在热阻增加的同时，蓄热系数减少，墙体的热惰性指标减少．采用状态空间法对砌块的动态模拟可推广到对砌块类建筑物热过程的动态模拟．     

粉性土导热系数的室内实验研究

介绍了一种在一维稳态导热状态下测量土壤导热系数的新方法——稳态平板法.该方法试样制备简便、干扰因素少、测试数据可信、成本低廉,便于工程测试应用.利用该方法测定2种典型土壤在不同干密度、水的质量分数条件下的导热系数.实验结果表明,土壤的导热系数随着水的质量分数和干密度的增加均有不同程度的提高；采用新方法得到的导热系数变化规律与采用探针法测量的结果较为一致.根据实验数据拟合得出土壤导热系数与土中水质量分数、干密度的经验公式,可供工程设计参考.     

基于地表辐射亮温标准化的城市热环境遥感研究——以上海市为例

基于消除多时相遥感影像图像差异的重要性，在地表实测数据的支持下，分析了多时相热红外遥感影像地表辐射亮温标准化的方法，采用了辐射一致化和初温一致化2个步骤对图像进行处理，并以上海市为例研究了城市热环境的时空演变规律．结果表明：该方法可以明显消除不同成像条件对热红外遥感数据的影响，为城市空间热环境变化研究提供了有力工具．同时，通过统计分析和剖面分析表明，上海城市的扩展对城市热场的年变化幅度有放大作用；上海城市热中心并不在市中心，而位于能耗大、热源强度高的工业区．城市能耗和下垫面性质差异是影响城市热场差异的主导因素；通过剖面分析城区热场的细部结构，反映出城中心区亮温差异有正在缩小的趋势．     

影响地埋管换热器侧换热量因素分析

利用线热源模型,结合约束最优化方法,使用河北工程大学自主研制的岩土热物性测试仪,测试并计算出石家庄市正定区岩土综合导热系数和地埋管侧换热量值。根据测试结果,分析实验中的测试时间、地埋管内进出口水温平均值、测试功率等因素对地埋管换热量的影响。测试结果表明：20 h后,测试计算出的岩土综合导热系数趋于稳定;岩土综合导热系数、地埋管内进出口水温平均值、测试功率对地埋管侧换热量值有影响,且影响依次减少。     

浅层土壤蓄热能资源量计算分析

为实现土壤源热泵系统的合理设计和科学应用,避免系统常年运行后由于土壤吸放热量不一致导致土壤温度变化,通过对该系统所利用浅层土壤蓄热能资源量进行计算分析,明确了可利用土壤蓄热能资源量估算方法．利用地下埋管换热器热渗耦合数学模型,对土壤源热泵系统冬夏季土壤释吸热量相等即按照可利用土壤蓄热能资源量来设计系统,以及冬夏季土壤释吸热量不相等2种情况进行了理论模拟和分析．结果表明:当按照可利用资源量来设计系统时全年运行后土壤温度恢复至初温;而当夏季吸热量高于冬季释热量25％时,土壤平均温度升高了032 ℃,有利于下一年冬季运行但不利于下一年夏季运行．进行可利用浅层土壤蓄热能资源量分析,综合全年的冷热释取来设计土壤源热泵系统的容量,有利于保证土壤温度的回归和系统常年高效运行．在实际土壤源热泵系统应用设计时,对于夏季负荷占优地区,要综合考虑土壤经过冬季放热及过渡季散失之后夏季可供取出的冷量来估算资源量;反之亦然．     

Hot disk探头热容对热导率测量的影响

Hot disk探头热容的存在会直接影响热导率测量的准确度。为有效地评估这种影响的程度,在基于瞬态点热源格林函数法得到探头表面平均温升理想模型的基础上,提出了一种能够修正探头热容对实际加热功率影响的改进模型,并利用三种不同大小及热容值的探头及Hot disk数据采集系统对Pyroceram 9606标准材料的热导率进行了测量。测量结果表明,Hot disk探头热容对热导率测量精度的影响会随探头半径、测量时间及加热功率等测量参数的不同而发生变化,对理想模型进行探头热容补偿可以有效提高热导率测量准确度,且探头热容相对实验总加热量的大小是影响热导率测量准确度的决定因素。     

激光扫描自动热激励红外无损检测系统研究

本文以激光扫描技术、红外技术及电子技术为基础, 研究并设计了一套激光扫描自动热激励红外无损检测系统。利用该装置, 可以无损检测金属材料零部件的内部缺陷, 如微裂纹、疏松、气孔等。文中还介绍了检测系统的工作原理, 利用ＣＯ２ 激光器扫描对被检工件进行自动加热预处理, 再通过红外技术接收工件热传导的温度场分布变化等信息, 经过电子滤波及Ａ／ Ｄ 转换, 送入单片微机进行数据分析、处理、存储、显示, 达到探测工件内部缺陷的性质和特征的目的。     

利用铁矿尾矿研制CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃

应用北京市密云县某铁尾矿成功地研制了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,采用DTA、SEM、XRD等测试技术手段对该玻璃体系进行了深入的研究,探讨了微晶玻璃的晶核剂、热处理制度对晶化行为的影响.并采用烧结法生产工艺,制备了具有高机械性能的黑色微晶玻璃板材,可以成为天然石材的有效替代品.本研究为铁矿尾矿提供了一条较佳的利用途径 ,同时又可以有效地解决尾矿的环境污染及占地问题.     

气候变暖下黄河源区冻土变化的数值模拟

近40年来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化。冻土退化后,土壤含水率减少,导致寒区径流的变化。所以研究冻土为寒区水资源估算提供了重要的依据。利用土壤水分迁移方程和热传导方程,采用中心差分格式并在一定假设前提下建立起冻土水热耦合迁移数学模型。对黄河源区站点的冻融深度进行模拟,结果表明：计算值和近2 a冻土的上、下限实测值吻合较好。由此表明采用的数学模型和数值方法是合理、可信的,在此基础上讨论了土壤冻融过程的一般规律。     

Revealing of major factors in the directional thermal radiation of ground objects——A new way for improving the precision of directional radiant temperature measuring and data analysis

This paper is devoted to eliminating the noise from the measuring of directional thermal radiation for ground objects. Specifically, we think that the noise is mainly due to the variance of components in the field of view of the sensor with the view angle changing and to the heat balance change on the ground during the period of measurement. The authors present two new observation methods named as "constant area method by thermal camera" and "concurrent method by dual sensors" respectively. The experiments show that the data obtained by these methods abide by some regularly directional distribution, which is totally different from the data from the former methods. The analysis of the major factors in the directionality of thermal radiation is also made in the paper.     

Revealing of major factors in the directional thermal radiation of ground objects

This paper is devoted to eliminating the noise from the measuring of directional thermal radiation for ground objects. Specifically, we think that the noise is mainly due to the variance of components in the field of view of the sensor with the view angle changing and to the heat balance change on the ground during the period of measurement. The authors present two new observation methods named as “constant area method by thermal camera” and “concurrent method by dual sensors” respectively. The experiments show that the data obtained by these methods abide by some regularly directional distribution, which is totally different from the data from the former methods. The analysis of the major factors in the directionality of thermal radiation is also made in the paper.     

稀土对新型铬镍钨钼耐热铸钢热疲劳性能的影响

本文研究了稀土元素对新型耐热铸钢热疲劳性能的影响,结果表明,随着钢中稀土含量的增加,热疲劳裂纹萌生的循环周次增加,裂纹扩展速度减慢,稀土含量超过0.1%,以上效果尤为显著。时效态热疲劳裂纹萌生较铸态为快,而裂纹扩展速度较铸态慢。本文依据 Manson-coffin 公式、分析了产生上述现象的原因.作者研制的新型铬镍钨钼稀土耐热铸钢活动篦板具有良好的热疲劳性能,已在水泥厂取得很好的效率.