原油、钻井液中导热系数检测方案(导热仪)

MTPS传感器 Copyright C 2021 C-Therm Technologies Ltd. 导热测试在石油石化 行业中的应用 日 7707 01 厂 0一A 限 CopyrightC 2021 C-Therm Technologies Ltd. 导热测试在石油石化行业中的常见应用 原油 润滑油、沥青等化工产品 钻井液等传热流体 岩土等地质材料(油的 形成、开采以及管道周 边的地质环境) TRIDENT三合一导热系数分析仪 MTPS GUARD RINC TECHNDLUGY 一台仪器，：三种方法 NEEDLE TRANSIENT LINE SOURCE C-THERM 适应标准： ASTM D7984，D5334，D5930， ISO 22007-2， GB/T 32064 C-THERM 改良瞬态平面热源法(MTPS) 单面传感器，仅需一块样品 同时测量吸热系数(effusivity) 18 mm 符合ASTM D7984标准 三种方法中操作最简便、重复性最好 co 测试对样品无损，仅需几秒 最通用 人 测试固体、液体、粉末、浆料各种 样品类型 可选配高压仓 广泛的温度范围 C-THERM MREHT-C F2I TPS传感器 瞬态平面热源法(TPS) 双面传感器，需要两块相同的样品同时测试热扩散系数(diffusivity)可灵活设置测试参数：(时间和功率)无需接触介质有专门的薄板模块(Slab)、各向异性模块 (Anisotropy)和薄膜模块(Thin film)Multiple sensor6mm符合ISO 22007-2和GB/T 32064sizes available13 mm30 mm @ CTinEv Copyright C 2021 C-Therm Technologies Ltd. TLS探针传感器 TLS探针法 NEEDLETRANSIENTLINE SOURCE C-THERM 技术参数 导热系数范围(W/mK) 0-500 0-2000 0.1 to 6 温度范围 -50°to 200°C (可扩展至500°C) -50° to 80°℃ (丁扩展至500°℃) -55° to 200°C 精度 优于1% 优于2% 优于3% 准确度 优于5% 优于5% 20°C时， 为±(3%+0.02)W/mK 国际标准 ASTM D7984 |SO 22007-2， GB/T32064 ASTM D5334， D5930，和IEEE442 “Our lab is specialized on heat transfer and antifreeze fluids R&D andanalysis. C-Therm thermal conductivity detector we have been using almostthree years， during which we have performed more than 900 measurementswith dozens of values in each measurement. Detector represents simpleand quick laboratory technique and provides satisfactory stable values inshort time. In research we value C-Therm as a device enabling deeperunderstanding of the matter through easy instrumental technique， withouttroublesome samples pretreatment. Ing. Marie Kacirkova， Ph.D.， Product Development Specialist， CLASSIC Oil s.r.o. 应用-传热流体 C-THERM 测试液体材料的挑战-热对流 vs 热传导 对流是通过加热物质的实际运动进行的热传递 ●随着蒸汽和空气流的上升，热量离开咖啡杯。对流是通过流体的运动将热能在气体或液体中传递(也可能是一些固体，例如沙子) ●热量与流体一起移动 通常，材料的粘度越低，流量越高，所以通过对流发生的热传递就越多。 热传导是能量通过物质从一个粒子到另一个粒子的传递 ·它是物质中原子之间的热能传递和分布。 例如，由于热传导，拿起煎锅的金属手柄时需要格外小心。 热量在金属中通过热传导传递。 在导热测试中消除热对流的影响 热对流是液体导热系数测试的误差来源。 对液体材料，特别是纳米流体，热线法：(THW)或探针法(TLS)是过去常使用的测试方法，但是很多文献资料证明了使用这些方法在测量热导率时会引起对流误差。这通常是由于高功率输出、较长的测试时间以及需要大量的样品量所致。 MTPS方法致力于解决这三个问题： o低功率(约1W) o非常短的测试时间(3秒左右) o极少量的样品(1.8ml) o来确保使用者获得准确且可重复的测试结果 ingipcom ANSYS FLUEN1403： d： ptirs； la Iraisinl 11 Seconds 应用-变压器油导热测试 0.170 Transformer oil thermal conductivity measurements： k(m*)(+)，Ref. [30] with 5% error bars(▲). 应用-丙二醇纳米流体的热导率研究 图1.测试装置示意图 University of Alaska Fairbanks的Debendra K. Das教授研究了添加不同纳米材料的流体的热导率情况，并分析了浓度、温度和颗粒体积对热导率的影响 ●基液：丙二醇和水(60：40，质量比)纳米材料：氧化铝，氧化锌温度范围：-30C~+90℃ 应用-丙二醇纳米流体的热导率研究 图2.不同尺寸、浓度、温度对导热系数的影响 随纳米颗粒尺寸的增加，纳米流体的导热系数增加 随纳米颗粒添加的体积浓度的增加，纳米流体的导热系数增加 随温度的升高，纳米流体的导热系数增加 应用-原油导热测试(高温高压) 应用 - Duratherm S传热流体的导热测试(高温高压) DURATHERMEXTENDEDLIFEFLUIDS P.O.Box 563，Lewiston， NY I4092·P 800 446 4910·F 905 984 6684·info@heat-transfer-fluid，com Property Vs. TemperatureDuratherm S-Metric UnitsTemperature (Celsius)Minimum： -50 Maximum 343 Temperature Denclty KInematlo Vicooclty Thermal Ccnduotivityty Heat Capaolty Vapour Preccure (Ceicluc) (kg'm3) (Centictoke) (WimK) (kJkg.K) (kPa) Temperature Dencity KInematlo Vicooclty Theral Conduotlvlty 1Heat Capaolty Vapour Proccure (Celcluc) (kgm3) (Contictoke) (WimK) 0(kJ/kg.K) (kPa) 9999.85 3343425 0.145 997.36 23780 0.144 9944.86 24134 0.143 897.50 1128 0.102 1.909 0.66 992236 19489 0142 895.00 108 0.101 1.918 0.74 989.87 13574 0.141 83251 0.100 1.928 0.83 3377.37 12506 0.140 890.01 10.4书8的 100 0.099 1.938 0.991 984.87 11337 0.139 887.51 9.68 0098 1.947 0.99 93238 10540 0.138 14 999 158 885.02 9.5 9.28 0.097 1.957 108 979.88 99.42 1138 977.7.38 9245 0.137 88252 8.88 0095 1.957 8744.89 8547 0..136 830.02 8.47 0.094 1.976 2339 85 972 78.50 0.135 43 877.53 8.01 0093 1.985 1： 959.9.90 71.67 0.134 875.03 7.57 0092 1.995 1.41 9577.40 54.83 0.133 58 87254 0.091 2.005 1.49 954.90 5800 0.132 1.655 870.04 0.090 2.015 95241 51.17 0.132 1.5 9.9 21 91 44.333 n1 857.54 0.039 2.024 1.65 959. 0.131 855.05 9577.41 3750 0.088 2.034 0.130 1.74 93554 4.92 35.72 0.129 852.55 5.66 0.066 2.044 182 95224 33.9 0.127 850.05 576 0085 2.053 9499.92 32.1 0.126 857.56 4.86 0.084 2.053 9477..43 30.3 0.1 175 855.06 4.46 0.083 2.072 944.93 28.58 0.124 4 852.56 4.35 0032 2.032 94243 25.80 0.123 850.07 0.031 2.032 939.9.94 50 0.1 424 L122 937.44 2323 0.121 847.57 4.13 0.060 2.101 934.95 2145 0.119 845.07 0.079 2.111 93245 19.57 0.118 842.58 0078 2 11223.C544 929.95 17.88 0.117 840.08 3.81 0.077 2.1 5.0 924.96 15.70 0.115 837.59 3.70 0.076 2.140 5.50 92246 153 0.114 3.59 2.150 5.98 919.97 14.S 0.112 835.09 0075 6.47 9177..47 1449 83259 3.48 0.074 2.159 0.111 914.97 14.09 0.110 1.843 830.10 3.3 0.073 2.169 6.96 91248 827.60 326 0072 2.178 21114 13.59 0.109 13： 13.77 909.98 13 229 0.108 825.10 3.15 0.071 2.188 20.58 907.48 1289 0.107 822.61 3.04 904 12.49 0.070 2.198 27.39 4.99 0.11106 80 819.61 1293 0059 207 90249 1209 0.104 1.890 817.62 0057 233 342 217 412010 900.00 11.68 0.103 1.899 应用 - Duratherm S传热流体的导热测试(高温高压) Measured：测量值 Reference参考值 注：300℃时压力值为14.6 psi表压 应用-沥青和混凝土 Asphatt& Concrete 应用-沥青混凝土(MTPS) 倒置的 MTPS 传感器 图2.轻质沥青混凝土和常规重量沥青混凝土样品 图1.测试设置 1. 较大较重的样品，MTPS探头可到置测试 2. 在样品的不同点进行测试，以观察样品是否存在非均质性 应用-沥青混凝土(MTPS) 样品 MTPS测试结果 K (W/mK) RSD(%) LW1(轻质沥青混凝土) 0.841 2.62 LW2 0.786 3.24 NW1(常规重量沥青混凝土) 2.124 3.12 NW2 2.206 2.07 *测试结果为每块样品取6个不同点，每个点5次测试的平均值 应用-轻质混凝土：(TPS) 测试设置 采用C-Therm的FLEXTransient Plane Source(TPS)传感器 室温测试环境(23.2℃) 13mm直径的探头夹在切片的轻质混凝土圆柱之间 依据ISO标准"ceramic material"参数，测试功率参数设置为0.5瓦，时间参数设置为40秒 ·传感器在样品上取10个不同的位置进行测试·全面了解导热系数的变化 应用-轻质混凝土(TPS) 测试结果 10次测试结果(每次测试都重新放置传感器)，导热系数的平均值为0.52W/mK. .1相对标准偏差 (Relative StandardDeviation)优于3%，数据重复性佳 测试结果见图1. ·蓝色实线为平均值 点点线=+/-5% 0导热系数的差异归因于样品的非均质性 图1.轻质混凝土导热测试结果 应用]-地质材料 CopyrightC 2020 C-Therm Technologies Ltd. 岩石导热系数的测量对于石油非常重要： 应用-岩心样本(MTPS) 砂岩 白云石 石灰石 Test k (W/mK) RSD (N=5) k (W/mK) RSD (N=5) k (W/mK) RSD (N=5) 1 3.258 0.7% 3.711 0.3% 3.105 0.3% 2 3.257 0.3% 3.782 0.4% 3.044 0.4% 3 3.265 0.3% 3.728 0.3% 3.136 0.4% 平均值 3.260 0.5% 3.740 0.9% 3.095 1.3% 应用-砾石和玻璃珠(TLS) 砾石 玻璃珠 Test k(W/mK) k (W/mK) 1 0.754 0.216 2 0.751 0.216 3 0.757 0.227 平均值 0.754 0.220 RSD 0.4% 2.9% 客户应用案例-Seaforth Geosurveys Inc. ·仪器随船出海 olgem·从海底取回样本 直接将MTPS传感器倒置在样品上进行测试 C-THERM 纽约州立大学石溪分校行星探测光谱实验室 收集了各种来源的样本，囊括了在火星上观察到的岩石的化学和物理范围(例如，火山岩与火山碎屑，水泥固结岩与松散固结的沉积岩，喷出岩屑与火山碎屑) 模拟样品比较： 室温MTPS测试代表地球环境；高压仓MTPS测试模拟火星环境 Rosa Chen， MBAGreater China Manager C-Therm Technologies Ltd. rosa.chen@ctherm.com www.ctherm.com.cn C-THERMCopyright C -Therm Technologies Ltd. 导热测试在石油石化行业中的常见应用.原油.润滑油、沥青等化工产品.钻井液等传热流体.岩土等地质材料（油的形成、开采以及管道周边的地质环境）