Investigación experimental y numérica sobre el daño térmico del granito sometido a calentamiento y enfriamiento
Autores: Li, Qiang; Yin, Tubing; Li, Xibing; Shu, Ronghua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Investigación experimental y numérica sobre el daño térmico del granito sometido a calentamiento y enfriamiento
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Masa de roca
Tratamientos de enfriamiento
Daño térmico
Coeficiente de transferencia de calor
Microfisuras
Choque térmico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
La masa de roca se somete frecuentemente a enfriamiento rápido en un yacimiento geotérmico durante la inyección y reinyección de agua. En este documento, para comprender los efectos de los tratamientos de enfriamiento en granito calentado, se realizaron pruebas de conducción de calor, pruebas de imágenes por resonancia magnética e investigaciones numéricas para evaluar las variaciones del daño térmico. Los resultados de las pruebas revelan que el flujo de calor y el coeficiente de transferencia de calor aumentan a un máximo en unos pocos segundos y luego disminuyen gradualmente. El coeficiente de transferencia de calor máximo de las muestras tratadas con temperatura inicial de 500, 400, 300, 200 y 100 grados Celsius es de 2.3, 2.15, 1.9, 1.22 y 1.86 W·mK, respectivamente. El área del borde con cambios drásticos de temperatura está acompañada de microfisuras densamente distribuidas; en contraste, las grietas internas de la muestra con temperatura suave son relativamente dispersas. El daño térmico causado por las grietas de calentamiento ocurre con una disminución continua, y el daño térmico causado por el enfriamiento ocurre con un aumento continuo, con el aumento de la temperatura de calentamiento. El daño causado por el calentamiento es el resultado de la expansión térmica desigual de las partículas locales, la propagación de las grietas de enfriamiento se ve fuertemente afectada por las grietas de calentamiento, y la concentración de esfuerzos inducida por el choque térmico promueve la coalescencia de las grietas de calentamiento preexistentes.
Descripción
La masa de roca se somete frecuentemente a enfriamiento rápido en un yacimiento geotérmico durante la inyección y reinyección de agua. En este documento, para comprender los efectos de los tratamientos de enfriamiento en granito calentado, se realizaron pruebas de conducción de calor, pruebas de imágenes por resonancia magnética e investigaciones numéricas para evaluar las variaciones del daño térmico. Los resultados de las pruebas revelan que el flujo de calor y el coeficiente de transferencia de calor aumentan a un máximo en unos pocos segundos y luego disminuyen gradualmente. El coeficiente de transferencia de calor máximo de las muestras tratadas con temperatura inicial de 500, 400, 300, 200 y 100 grados Celsius es de 2.3, 2.15, 1.9, 1.22 y 1.86 W·mK, respectivamente. El área del borde con cambios drásticos de temperatura está acompañada de microfisuras densamente distribuidas; en contraste, las grietas internas de la muestra con temperatura suave son relativamente dispersas. El daño térmico causado por las grietas de calentamiento ocurre con una disminución continua, y el daño térmico causado por el enfriamiento ocurre con un aumento continuo, con el aumento de la temperatura de calentamiento. El daño causado por el calentamiento es el resultado de la expansión térmica desigual de las partículas locales, la propagación de las grietas de enfriamiento se ve fuertemente afectada por las grietas de calentamiento, y la concentración de esfuerzos inducida por el choque térmico promueve la coalescencia de las grietas de calentamiento preexistentes.