凝灰岩自发渗吸过程中润湿热与蒸汽吸附的解析解及参数估计

本文推导出了在干沸石凝灰岩岩芯自发渗吸水过程中观察到的热响应的解析表达式。通过将解析解拟合到单次实验室测试期间的温度观测值，估算了样品的曲折度、热导率和热源强度。利用“慢速”水流极限下的热传导格林函数，推导出了闭合形式解析解；即当热能随润湿前沿的对流可忽略时。该解具有四个自由拟合参数，在参数估计方面非常高效。用于约束模型的实验室渗吸数据包括渗吸水质量的时间序列、润湿前沿随时间变化的视觉位置，以及六个位置处的温度时间序列。热前沿在可见润湿前沿到达岩芯末端数小时之前就已到达岩芯末端。因此，在这种沸石凝灰岩渗吸过程中，主要的加热形式是由于润湿前沿前方干燥沸石岩中的蒸汽吸附。与文献中报道的大多数材料的润湿前沿行为相比，这种沸石凝灰岩中润湿前沿和热前沿的分离非常显著。这项工作是对热渗吸响应的首次解释，旨在通过单次实验室测试估算传输（曲折度）和热属性（包括热导率）。