一种测试多孔材料渗透率的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试装置，具体涉及一种测试多孔材料渗透率的装置及方法。
技术背景
[0002]近些年来，随着技术进步、工业化生产等的快速发展，能源、资源、三废治理等问题更加受到关注。例如化工企业排放出来的污水不但造成自然环境的污染，给周边人群的健康也带来了巨大的危害。如今水的处理净化成为环境治理的重要组成部分；对不同废水的处理净化分离显得尤为重要；特殊功能性的过滤材料的开发和应用也日趋重要。由于开孔的多孔材料具有比表面积大、相对密度小、热导率低及强度高等优异性能，己广泛作为污水处理、提纯、净化器载体使用。多孔材料用于过滤、提纯与分离时，液体渗透性能是最主要的质量指标，将为净化器的选择、设计和工艺提供重要的参考依据。渗透率是表征压力作用下流体在多孔介质中通过难易程度的参数，渗透率越高表示多孔介质对流体的通过的阻力越小。由于实际的多孔材料结构复杂，其渗透率和材料的开孔数量、孔径分布、和材料几何形状等宏、微观因素密切相关，难以直接计算评估；因此快速测量出具有连通孔的多孔材料渗透率，可以评估该材料在不同的环境下的用途的适用性十分重要，对于开发新型多孔材料，检测材料质量等有重要的意义和价值。
[0003]通常，已知的实验室测量渗透率的方法是测量施加于该材料的气体压力和/或液体渗透进该材料的深度。如专利号为CN102141504A公开一种在铺层厚度方向上测试气体渗透率的测试装置。专利号为CN1123571公开一种评估岩石介质渗透性的装备，该装置通过测量使流体产生相对于岩石介质运动时产生的磁场来评估岩石介质的渗透性。上述专利主要针对自然资源的开发，而针对实验室通常测量渗透率装置的研究对象如特定形状、特定大小、厚度的片状材料，但是由于实际开发需要，多孔过滤材料可以具备不同形状，如管状、规则片状，不规则形状等，而这种不断变化需求的形状对此需要更加灵活的渗透率测量装置以满足研究需求。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供了一种测量多孔渗透率的装置及方法，该装置可以测量不同厚度、不同渗透面积、包含非标准形状的块状多孔材料以及具有不同厚度、不同高度的管状多孔材料的液体渗透率、分离效率，且能测试多孔材料的渗透的均匀性。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0006]—种测试多孔材料渗透率的装置，包括储液仓和夹持装置，所述夹持装置包括带有出口的上壳体和带有入口的下壳体，上壳体内开设上流体通道，下壳体内开设下流体通道，上流体通道和下流体通道之间设置有用于放置待测多孔材料且能够伸缩的密封腔，储液仓经第一压力表与下流体通道的入口相连，上流体通道的出口经第二压力表、流量计与储液仓相连。
[0007]所述储液仓与第一压力表之间设置有进液栗和第一阀门，第二压力表与流量计之间设置有第二阀门。
[0008]所述下壳体通过法兰和螺栓进行固定，上壳体通过夹子夹持，且夹子与升降台相连。
[0009]所述上壳体的出口处设置有螺纹，出口连接有出水软管，下壳体的入口处设置有螺纹，入口连接有入水软管。
[0010]所述密封腔内设置有用于夹持待测多孔材料且具有通孔的第一压片和第二压片。
[0011]所述第一压片和第二压片的通孔相同，第一压片的通孔横截面为圆形孔、三角形孔或正多边形孔；所述第一压片、第二压片上开设有凹槽，待测多孔材料的上端设置有与凹槽相匹配的凸台。
[0012]所述凹槽和凸台之间设置有用于密封流体的密封垫。
[0013]所述待测多孔材料为管状时，待测多孔材料底端通过第二压片固定，顶端通过设置固定件，固定件上设置第一压片，且待测多孔材料的顶端与固定件之间设置密封垫。
[0014]所述密封腔上端设置有套装在密封腔外侧且与上壳体相接触的环形钢板，环形钢板通过密封胶与上壳体相连；所述密封胶按质量百分比计，包括70%的松香粉，15%的氯丁胶以及15%的苏打粉。
[0015]—种测试多孔材料渗透率的方法，将待测多孔材料上的凸台放入第一压片、第二压片上的凹槽内，使得第一压片、第二压片将待测多孔材料夹持，然后放入密封腔内，根据待测多孔材料高度调节升降台高度，将密封胶均匀涂覆于环形钢板上，采用环形加热板对密封胶进行加热，同时对环形刚板施压使环形刚板与上壳体紧密接触，待冷却后实现密封；打开第一阀门、第二阀门后，进液栗将流体从储液仓中通过软管流经第一阀门后输送到下流体壳体内下流体通道的入口，第一压力表测出流体经渗透之前的压力，流体进入流体下通道后在水流的驱动下经过待测多孔材料，渗透出的流体流经上流体通道后从出口经软管流出，渗透后的流体经第二阀门流进流量计后，通过软管送回储液仓中，第二压力表测量渗透后流体的压力，流量计用以测量渗透通量；根据第一压力表、第二压力表和流量计所测得的数据计算多孔材料的渗透率。
[0016]与现有技术相比，本发明具有的有益效果:
[0017]本发明通过设置能够伸缩的密封腔，调节密封腔的不同的高度，能够测量不同高度管状多孔材料的液体渗透率、分离效率，并且能测试多孔材料的渗透的均匀性，测试时，打开第一阀门、第二阀门后，进液栗将流体从储液仓中输送到下流体通道的入口，流体进入下流体通道后在水流的驱动下经过管状多孔材料，渗透出的流体流经流体上通道后送回储液仓。从第一压力表、第二压力表分别读出渗透前后流体的压力，流量计读出渗透通量。根据渗透前后的流体的压力和渗透通量，可以计算多孔材料的渗透率。通过多次测量，可以得到多孔材料的渗透均匀性。本发明可以更加快速便捷评估多孔材料的性能要求。
[0018]进一步的，上壳体上设置有夹子，并且夹子与升降台相连，通过调节升降台的高度可以调节密封腔的高度，使得本发明可以灵活的测定2?20mm高度范围内的材料的渗透率。
[0019]进一步的，第一压片和第二压片带有通孔，且通孔的横截面为圆形、三角形或正多边形，可根据待测多孔材料的形状，相应的旋转第一压片和第二压片进行夹持，从而使得本测试装置能够测量管状、规则片状、不规则形状多孔过滤材料的渗透率。第一压片和第二压片上通孔的横截面积为20?80mm2，即渗透面积为20?80mm2，通过选择合适的渗透面积实现对非标准形状多孔试样的渗透率测量。
[0020]进一步的，第一压片、第二压片上设置有凹槽，待测试多孔材料上设置有与凹槽相匹配的凸台，可以避免待测多孔材料在测试时位置发生移动的问题。
[0021]进一步的，凸台和凹槽时间设置有密封垫，可以更好的密封流体，保证测得的渗透率的准确性。
[0022]进一步的，待测多孔材料为管状时，待测多孔材料为管状时，待测多孔材料通过固定件夹持，可以更好的固定管状待测多孔材料，且待测多孔材料的上端与固定件之间设置密封垫，保证了流体不渗透，从而保证渗透率测试的准确性。
[0023]进一步的，密封腔上端设置有套装在密封腔外侧且与上壳体相接触的环形钢板，环形钢板通过密封胶与上壳体相连；密封时，将密封胶均匀涂覆于环形钢板上，采用环形加热板对其进行加热，同时对环形刚板施压使其与上壳体紧密接触，待冷却后即可实现密封，保证在测试过程中，流体无泄漏。
[0024]本发明的测试方法能够测试不同形状的材料的渗透率，可通过调节升降台来适应待测片状多孔材料厚度及管状多孔材料高度的变化，其可调节的厚度变化范围为2mm?20_。本发明可通过更换夹持固定多孔材料的第一压片和第二压片，使得能够测试渗透面积为20?80mm2范围的多孔材料的，该方法测得的渗透率准确，并且测试方法简便，并且能够测试不同形状的多孔材料的渗透率，克服了现有技术中仅能测出特定形状、特定大小、厚度的片状材料渗透率的问题，对于开发新型多孔材料，检测材料质量等有重要的意义。
【附图说明】
[0025]图1为本发明测试装置的结构示意图；
[0026]图2为夹持装置的装配图；
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