压缩率可调型多孔介质平面渗透率的测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料性能测试技术领域，具体涉及一种压缩率可调型多孔介质平面渗 透率的测量装置及方法，用于测试多孔介质在不同压缩率情况下的平面方向内的渗透率。
【背景技术】
[0002] 多孔介质广泛存在于自然界和人类的生产、生活中。目前，各种类型的多孔介质材 料越来越多地应用到能源、材料、化工、环境科学、生物技术、仿生学、医学和农业等各个领 域。渗透率作为多孔介质一项重要的基本特性，是表征流体通过能力的重要参数。由于多孔 介质在空隙尺寸、结构方面的复杂性和多样性，渗透率的准确数值通常要依靠实验测量。在 实际应用中，多孔介质材料常常处于受压状态而产生变形，而多孔介质的变形程度一般用 压缩率来表示，压缩率=多孔介质试样厚度压缩量/试样原始厚度，它对渗透率的影响非常 显著。因此，构建准确、方便的多孔介质在不同压缩率情况下渗透率的测试方法和装置，对 实现多孔介质的深入研究和优化使用具有重要的意义。
[0003] 现有的测量多孔介质渗透率的常见方法及装置主要存在着以下问题：
[0004] 1、方法过于繁复，装置体积过大，实验容易产生误差；
[0005] 2、大部分测量方法及装置适用于颗粒类多孔介质，对纤维类多孔介质不太适用或 会产生较大误差；
[0006] 3、多数测量方法及装置适用于厚且硬的多孔介质，对薄而软的多孔介质不太适用 或会产生较大误差；
[0007] 4、无法准确、连续调节被测多孔介质的压缩率；
[0008] 5、测量过程中测量液未完全充满多孔介质，导致测得的渗透率结果不准确；
[0009] 6、只能适用于测量装置规定范围内的渗透率，对于不同量级范围内的渗透率无法 测量或会产生较大误差；
[0010] 7、现有方法及装置主要针对多孔介质厚度方向内渗透率进行测量，对平面内方向 渗透率进行测试的装置较少；
[0011]因此，需要一种适用较广范围的渗透率，并且能精细调节多孔介质压缩率的、针对 不同厚度的多孔介质平面方向内渗透率的、准确、方便的测量方法及相关装置。
【发明内容】
[0012] 本发明目的在于，克服现有技术的不足，提供一种压缩率可调型多孔介质平面渗 透率的测量装置及方法，能够细致调节被测量多孔介质的压缩率，从而测量相应压缩率情 况下的平面渗透率，达到装置结构简单、成本低、操作简单的效果。
[0013] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0014] -种压缩率可调型多孔介质平面渗透率的测量装置，其特征在于:所述测量装置 包括量筒、球阀、伸缩管、上尺度轴、下尺度轴、压盘和基座；
[0015] 所述上尺度轴由一中空管件与一管状的刻度轴同轴地固定连接而成，该中空管件 设有轴向的内管道且外周的下端和上部各设有一段外螺纹，该刻度轴的内径大于所述中空 管件的外径，连接在该中空管件上部的外螺纹处，所述刻度轴的内壁与所述中空管件上部 的外螺纹之间形成上端封闭的夹层管腔，该刻度轴外壁的下端部设有环周的刻度线；
[0016] 所述基座为竖立的弓形构件，下部设有测量台，上部设有通孔；
[0017] 所述下尺度轴为管状构件，其下端部与所述基座的上部固定连接，上部伸入所述 上尺度轴的夹层管腔内，该下尺度轴的内管壁上设有内螺纹与所述上尺度轴的中空管件上 部的外螺纹连接，所述上尺度轴的中空管件穿过所述基座上部的通孔，并且该上尺度轴通 过螺纹的旋转能够在所述下尺度轴上沿轴向上下移动，该下尺度轴的外管壁上设置有沿轴 向的刻度线；
[0018] 所述压盘的中心设有螺纹通孔且连接于所述上尺度轴下端的外螺纹上，该压盘的 下表面和所述基座的测量台的上表面平行相对且各贴置有垫片，被测量的所述多孔介质置 于所述垫片之间；
[0019] 所述量筒为容纳测量液的圆筒形容器，外周面设有显示所述测量液余量变化的刻 度线，所述量筒依次连接所述球阀、伸缩管和上尺度轴，并且该量筒的内腔、球阀的内腔、伸 缩管的内腔和上尺度轴的内管道构成所述测量液由所述量筒流向所述压盘下侧的被测量 多孔介质的通道。
[0020] 作为进一步改进，所述的量筒与球阀之间、球阀与伸缩管之间以及所述基座与下 尺度轴之间均通过螺纹分别连接，所述伸缩管与上尺度轴之间通过接头和卡箍连接。
[0021] 作为进一步改进，所述的量筒和压盘采用便于观察的透明材料或半透明材料制 成。
[0022] 作为进一步改进，所述的垫片采用透明且压缩变形小的硅橡胶制成。
[0023] 作为进一步改进，所述的基座的上部设置有用以锁固所述上尺度轴的尺度锁。
[0024] 作为进一步改进，所述的量筒采用固定架固定在适合的高度。
[0025] 作为进一步改进，所述的上尺度轴和下尺度轴采用不锈钢材料制成。
[0026] 作为进一步改进，所述的基座下方放置有测量液接盘，该测量液接盘为塑料盒，直 径大于所述基座的直径。
[0027]作为进一步改进，所述的排气液和测量液为乙醇水溶液或丙三醇水溶液。
[0028]本发明的另一技术方案是：
[0029] -种通过上述测量装置实现的多孔介质平面渗透率的测量方法，其包括如下具体 步骤：
[0030] 一、测量前准备
[0031] 1)采用脱气水调配排气液和测量液；
[0032] 2)裁剪被测量多孔介质，测量并确定被测量多孔介质的原始厚度；
[0033] 3)使用酒精或丙酮溶剂将所述量筒、球阀、伸缩管、上尺度轴、下尺度轴、压盘、基 座、上垫片和下垫片清洗干净，晾干后装配并安装所述压缩率可调型多孔介质平面渗透率 的测量装置；
[0034] 4)在所述上垫片与下垫片之间放置被测量多孔介质，旋转调节所述上尺度轴和压 盘的高度，使所述上垫片和下垫片紧贴并压缩被测量多孔介质，测量获得被测量多孔介质 的测试厚度，按照下列公式计算确定被测量多孔介质的测试压缩率：
[0035]测试压缩率=被测量多孔介质厚度压缩量/原始厚度，
[0036]被测量多孔介质压缩量=原始厚度-测试厚度；
[0037] 被测量多孔介质的厚度按照下列方法获得：
[0038] 以所述下尺度轴的刻度基准线为基准读取所述上尺度轴的刻度值，再以所述上尺 度轴的刻度基准线为基准读取所述下尺度轴的刻度值，该上尺度轴刻度值与下尺度轴刻度 值相加的和，即为被测量多孔介质的厚度；
[0039] 二、排气
[0040] 开启所述球阀，在所述量筒中持续倒入排气液，使排气液依次流过量筒、球阀、伸 缩管和上尺度轴，流入被测量多孔介质的中心，再沿径向流过被测量多孔介质的半径范围 后流出，观察所述压盘处以及被测量多孔介质的侧表面处无气泡残留，即可确认排气液已 经完全浸润被测量多孔介质，停止倒入排气液；
[0041 ]三、测量数据并计算获得渗透率
[0042] 1)通过观察所述量筒上的刻度线，记录在一定的测量时间开始和结束时所述量筒 内测量液的液位高度；
[0043] 2)根据所述测量液查阅测量液粘度和测量液密度；
[0044] 3)根据下列公式计算在所述测试压缩率的条件下被测量多孔介质的平面渗透率：
[0045]
[0046] 其中，