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Die Auswertung erfolgt mit nachfolgender Gleichung
[35, 28]:
mit
λ w : Wärmeleitfähigkeit von Wasser bei 20 °C
(= 0,62 W/mK)
λ B :
Wärmeleitfähigkeit des Bodens [W/mK]
λ gem : gemessene Wärmeleitfähigkeit [W/mK]
Bild 21: Typische Messergebnisse für die Aufheizung von sandigem
Lehm mit einem Wassergehalt von 1,4 % und
unterschiedlichen Dichten d [g/cm³], [14, 28]
ρ B :
ρ w :
m B :
m w :
Trockendichte des Bodens [kg/m³]
Dichte von Wasser bei 20 °C [kg/m³]
Trockengewicht des Bohrkleins [kg]
Gewicht des Wasseranteils [kg]
Die effektive Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes
λ eff kann schließlich folgendermaßen berechnet
werden:
mit
φ: effektive Porosität
Optischer Thermoscanner
Bild 22: Beispiel eines Wärmeleitfähigkeits-Messgerätes in
Form der Nadelsonde [37]
Eingegossener Heizdraht
Dieses Messgerät besteht aus einem Plexiglas -
zylinder, auf dessen Unterseite ein Heizdraht mit
Thermoelement eingegossen ist. Wie bei der Nadelsonde
wird über den Heizdraht ein Wärmeimpuls
mit einer Regeldauer von 90 Sekunden in die
Versuchsprobe eingeleitet. Die Wärmeleitfähigkeit
wird in weiterer Folge wie bei der Nadelsonde bestimmt.
Soll die Wärmeleitfähigkeit von Bohrklein bestimmt
werden, wird diese an einem künstlich erzeugten
Bohrklein-Wassergemisch gemessen.
Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit
an Festgesteinen ist der so genannte
„Optische Thermoscanner“. Die Messung basiert
auf dem „Scannen“ einer Probenoberfläche mit
einer fokussierten Wärmequelle und der kontakt -
losen Temperaturmessung mittels Infrarot-Thermosensoren.
Hierfür wird die Strahler- und Messeinheit
an der Probe entlang bewegt. Die emittierte
Licht- und Wärmestrahlung wird auf die Oberfläche
der Probe fokussiert, wodurch die Probe aufgeheizt
wird. In einem festen Abstand zum Strahler befinden
sich Infrarottemperatursensoren, welche die
Temperatur der Probe vor und nach dem Erhitzen
messen. Für die Größe der Wärmeleitfähigkeit ist
entscheidend, ob die Messungen an trockenen
oder feuchten Bohrkernen durchgeführt wurden.
Bei anisotrop ausgebildeten Gesteinen kann die
Messung in verschiedenen Raumrichtungen durchgeführt
werden [31].