土壤热路线调查
在设计基础设施时，土壤的热特性可能会起作用。导热率是一种材料特性。它表示材料在稳态条件下的导热性能。
土壤热导率很重要，例如在设计时：
- 通过高压电缆输电
- 加热油的运输
- 地热加热系统
在项目的设计阶段，通常会测量整个轨迹或位置的土壤热特性。
测量什么
测得的量是以W /（m·K）为单位的热导率。用户也可以将其称为“ K值”。其他用户谈论热阻。后者只是以m·K / W为单位的导热系数的倒数。
有测量土壤热导率的标准。常用的是：
- ASTM D5334-14通过热针探针法测定土壤和软岩导热系数的标准测试方法
- IEEE Std 442-1981（2003年重申），IEEE土壤热阻测量指南
两种方法都依赖于热针。这些针头插入土壤中。
您可以测量：
- 在当地，根据要求的确切地点进行现场
- 在实验室中，使用在现场采集的标本，尽可能在采集过程中复制当地条件
- 在实验室中，使用现场收集的样本，将样本浸透并干燥
在收集期间，还将删除其他参数：
- 密度
- 土壤类型
测量之后，尤其是在实验室中，许多用户将确定：
- 干密度
- 根据采集后的密度和干密度计算得出样品在采集时的含水量
- 在某些情况下：在两种极端条件下的导热率：干燥和饱和
- 在某些情况下：根据IEEE P 1254的土壤热稳定性
在准备高压电力电缆时，主要考虑因素是塑料绝缘的温度必须保持在80°C以下，即干燥土壤的热导率。
技术指标
您必须了解的土壤导热系数：
- 土壤热导率取决于土壤类型，密度和含水量
- 温度依赖性小，约为0.1％/ K
- 从干燥状态开始，增加水分，在土壤水含量最初的10％（按质量计）之前，热导率的变化陡峭，对于较高的百分比，则变化较慢
- 沙具有作为水分含量的函数的 更大可变性，而粘土具有较低的可变性。介于两者之间。这与粒子的热性质和粒子形状有关
- 用热针法很难分析混合岩石和较小颗粒的土壤。但是，大多数固体岩石的导热系数都比饱和土壤高，因此正常测量会低估导热系数
- 测量时间约为10分钟
表1 报告了作者所知的不同土壤类型的土壤热导率，单位为W /（m·K）。
|
颗粒土壤的所有报告值范围 |
0.15至4 |
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饱和土壤 |
0.6至4 |
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沙子完全干燥 |
0.15至0.25 |
|
沙湿 |
0.25至2 |
|
沙饱和 |
2到4 |
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粘土干至湿 |
0.15至1.8 |
|
黏土饱和 |
0.6至2.5 |
|
有有机质的土壤 |
0.15至2 |
|
坚如磐石 |
2至7 |
|
凝灰岩（多孔火山岩） |
0.5至2.5 |
您必须了解的有关热针测量的知识
- 该测量依赖于在逐步进行恒定功率加热时，温度相对于插入土壤中的针的时间的瞬态测量。在绝缘土壤中，温度上升快于在导电土壤中
- 针刺法更适合粒径小于针刺直径（<6 x 10-3 m）的均质土壤
- 针头必须与土壤保持良好接触并且不能移动
- 测量必须是低功率的，以确保水没有局部蒸发。
- 有特殊的配件，例如导管，可以在处理离子坚硬的土壤或混凝土或水泥中为您提供帮助。
- 典型的测量日从验证测量精度开始；校准材料中的测量
- 您可能期望现场测量精度达到10％的数量级，在实验室中这可能会更好
- 您必须以可视方式分析数据。这是标准要求的。测量系统标准偏差的指示仅是指示
选择传感器或测量系统
典型的清单是：
- 有什么用途？在野外，实验室或混合使用
- 精度要求是什么？高或低
- 您如何测量（在确切位置的现场，在标本上的现场，在实验室中）
- 您是在陆地上还是海上工作
- 你测量什么深度
- 是否有特殊的实验要求，例如干燥实验，沉积物岩心样品测试，移动使用
- 有哪些可用的样本尺寸
- 必须进行测量的温度范围是多少
- 精度要求是什么
- 其他必须测量的东西，例如密度，热容量
我们的贡献
Hukseflux从事土壤热导率测量传感器和系统的设计已有20多年的历史了。多年来，我们在产品范围中增加了许多传感器。我们还提供测量服务并出租设备。
Hukseflux提供以下测量系统：
- FTN02：100％现场仪器
- MTN02：用于混合领域/实验室使用
- TPSYS02：一种科学的测量系统，通常用于实验室，但在仅用于软质沉积物和干燥实验的情况下也很有用
对于TP07（在MTN02中使用），TP08和TP02类型的热敏针，Hukseflux提供不锈钢“导引管”。使用这些管，可以将硬质材料浇铸成样本，以测量硬质材料，例如水泥和热回填（重粘土）以及干燥的土壤。
对于所有型号，都有可用的校准参考气缸，提供可追溯的参考材料。Hukseflux还能够为现场或海上应用提供定制设计的型号（重型，耐压）。
- 出售我们“标准” 的传感器和系统产品范围
- 出租系统，包括对数据分析的支持
TP02和TP08主要用于实验室中，可提供更高的测量精度。尽管TP02和TP08旨在用于室内测量，但可以在室外进行现场测试，前提是在操作期间要小心。在柔软的土壤中（如沉淀物）操作很容易。在较硬的土壤中，必须预先钻孔，或使用导向管。TP02和较小的TP08可以单针购买，也可以作为完整的交钥匙系统TPSYS02的一部分购买。TP02或TP08型可以使用大多数测量实验室中使用的“标准”电子设备进行操作。用户应仔细考虑使用哪种探头。标准型号为TP02。这提供了更高的精度，对外部影响的更低灵敏度以及在较高或较低温度下的良好性能。如果无法获得TP02的样品尺寸（通常为150 x 10 -3 m高），则应考虑使用TP08。TP08比TP02短，但其一般操作与TP02相同。TP08可以使用特殊的样品容器（TP08-CO）。TP08还经常用于海上实验中的沉积物岩心分析。TP08可以从铁芯侧面多次插入。
对于现场实验，Hukseflux提供测量系统FTN02，MTN02和组合的TNS02。这些“重型”系统配备了坚固的热敏针，适用于穿透软和硬土壤。FTN02系统设计用于野外使用，特别是用于高压电缆的测量（不在操作过程中），通常在土壤表面以下1.5米处进行测量。FTN02包括一个1.4米长的喷枪（型号LN02），其顶端装有一个非常坚固（直径6.3 x 10 -3 m的针）的针（型号TP09）。使用长矛而不是挖沟节省了时间。MTN02系统适用于实验室实验和现场实验。直径3.5 x 10-3 m的针（TP07型）安装在小型插入工具（IT03）上。TP07和TP09型号比TP02或TP08型号更坚固。然而，
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优点
Hukseflux为您提供：
- 协助：帮助您选择适合您应用的传感器或系统
- 可靠的性能：在大多数应用中我们都有经验
- 全球支持–主要经济体的专家
- 符合标准：IEEE，ASTM，...
- 好的价格与性能；也是租赁系统
- 可追溯性：正式的国际计量计量可追溯性
- 训练：
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