部分粉尘经钢制导管44流入模具42中， 这时打开压力调节器43,对粉尘进行加压制片，粗加工制得的尘片直接落入直径调节器41 中，制成直径10mm-20mm的尘片，之后直接落入厚度调节器39调节尘片厚度为1mm-3mm，尘片 制好后，手动调节升降阀38,将尘片经可升降送片管36送至缓慢送至盛液皿35中，压敏传感 器32记录下放入尘片前后的读数F^Fs，同时微型液位传感器34将液位信息传给压敏传感器 32,并传入计算机处理部分24中，假设盛液皿35以及其中的降尘剂溶液质量为mi，尘片质量 为m2，则
式中： P-润湿周长;F -表面张力； Θ -接触角:命部一液体与空气的密度差：乂^# 一尘片浸入液体的体积;得到接触
[0012] 在进行以上工作的同时开始进行表面张力测定部分12,按下测试按钮5,使微型电 机11开始工作，将铂圆环15浸没在液面以下;停止微型电机11反转，将铂圆环15缓慢拉出液 面，这时，表面张力传感器7上会记录下该降尘剂溶液的表面张力值，并通过表面张力传输 线16传输到计算机处理部分24中；待以上操作全部完成后，依次扭动III阀门17和II阀门 20，使降尘剂溶液由玻璃槽18流入全固定式液槽23中，液体不再流动后，依次关闭II阀门20 和III阀门17，打开I阀门2，使进料槽1中剩下的粉尘经玻璃导管3进入到全固定式液槽23 中，在粉尘浸入降尘剂溶液过程中，液位传感器27不断将液位信息通过液位传输线26传入 计算机处理部分24中，待液位传感器27的电流信号不再变化时，即可通过电流信号求出润 湿速度;重复以上步骤5~7次，将每次得到的接触角沒和润湿速度v去除最大值与最小值， 求平均值得到取每次得到的表面张力值与对应的浓度，画出表面张力一浓度图，在性 质突变的拐点处所对应的浓度即为临界胶束浓度c。
[0013] 其中计算机处理部分，是这样实现的：如图3所示，首先在开始工作前将尘片的润 湿周长P、空气与液体的密度差ip与尘片质量阳输入到计算机处理部分，待压敏传感器 的压力信号1_於IF、液位传感器的液位信号Vdi sp以及表面张力值>^>*·值传到之后，根据公式
计算机中将接触角计算得出，与此同时，计算机将每次的 表面张力值储存起来，当实验次数达到10次后，自动生成表面张力一浓度曲线，在曲线 拐点处即为临界胶束浓度CMC，最后测试润湿速度，测试时，液位传感器将液位信号转换为 电流信号传输到计算机处理部分，计算机每10 S收集一次电流信号，待电流信号基本不变 时停止收集，这时由计算机自动生成电流一时间曲线，
，将c、f #、v值代入 润湿度Favc计算公式得出该降尘剂溶液对粉尘的润湿度值，并得出润湿性能等级。根据十烷 基磺酸钠对某矿褐煤样品润湿性实验结果，Fav。=10.04,即此降尘剂溶液的降尘效果等级 为优，这和现场的效果一致。
【主权项】
1. 一种快速测试降尘剂润湿度的装置，其特征在于，包括接触角测试部分(33)、润湿速 度测试部分(4)、表面张力测试部分（12)和计算机处理部分(24); 所述接触角测试部分(33)包括压力传输线(29)、螺旋旋钮(30)、可升降式连杆(31)、压 敏传感器（32)、盛液皿（35)、可升降送片管（36)、缓冲台（37)、厚度调节器（39)、隔离柱 (40)、直径调节器(41)、模具(42)、压力调节器(43)、钢制导管(44)和V阀门（45); V阀门（45)位于进料槽（1)的底部位置，在钢制导管（44)的一端设有模具（42)，模具 (42)上设压力调节器(43)，模具（42)的底端依次连接有直径调节器(41)、隔离柱(40)、厚 度调节器(39)和缓冲台（37)，缓冲台（37)上设有起调节作用的升降阀（38)，可升降送片管 (36)延伸至盛液皿(35)底部；盛液皿（35)位于压敏传感器(32)上，通过可升降式连杆(31) 支撑，可升降式连杆(31)上有螺旋旋钮(30)，压敏传感器(32)通过压力传输线（29)连接于 计算机处理部分(24); 所述的润湿速度测试部分(4)包括I阀门（2)、玻璃导管(3)、全固定式液槽(23)、支撑底 座(25 )、液位传输线(26)、液位传感器(27 )和连接插口（ 28) ; I阀门（2)位于进料槽(1)底部， 全固定式液槽(23)连接有玻璃导管(3)并依靠支撑底座(25)支撑，全固定式液槽(23)中部 设有液位传感器(27)，通过液位传输线（26)连接于计算机处理部分(24)，液位传输线(26) 与液位传感器(27)通过连接插口（28)连接，在全固定式液槽(23)的另一侧底端安装有IV阀 门（22); 所述的表面张力测定部分（12)包括测试按钮(5)、反转按钮(8)、微型电机（11)、金属保 护罩(6)、表面张力传感器（7)、数据传输口（9)、数据处理芯片（10)、支撑杆（13)、金属丝 (14)、铂圆环（15)、表面张力传输线（16)、玻璃槽（18)、11阀门（20)、111阀门（17)和导液管 (21);金属保护罩(6)通过支撑杆（13)进行支撑，其外设有测试按钮(5)和反转按钮(8)，控 制内部微型电机（11)的正反转，其内部含有表面张力传感器(7)连接金属丝（14)，金属丝 (14)的下端连接有铂圆环（15)，表面张力传感器(7)另一端通过数据传输口（9)连接数据 处理芯片（10)，其所测得的表面张力值在数据处理芯片（10)中处理后，经表面张力传输线 (16)连接于计算机处理部分(24)，玻璃槽（18)的底部装有用于排放降尘剂溶液的II阀门 (20 )和III阀门（17 )，玻璃槽(18 )和全固定式液槽(23 )通过导液管(21)连接。2. 根据权利要求1所述的快速测试降尘剂润湿度的装置，其特征在于，所述盛液皿(35) 内设有微型液位传感器(34)。3. -种利用权利要求1或2所述快速测试降尘剂润湿度的装置测试降尘剂润湿度的方 法，其特征在于，包括以下步骤： a. 取采自产尘点的粉尘，筛选出直径小于1.0 mm的粉尘试样，将筛选出的粉尘试样干 燥处理，并直接倒入进料槽（1)中，然后将制配好的降尘剂溶液分别加入到玻璃槽（18)、全 固定式液槽(23)和盛液皿(34)中； b. 打开IV阀门（22)，使进料槽（1)中的部分粉尘经钢制导管（44)流入模具(42)中，打 开压力调节器(43)，对粉尘进行加压制片，粗加工制得的尘片直接落入直径调节器(41)中， 使其制成直径范围l〇mm~20mm的尘片，之后落入厚度调节器(39)调节尘片厚度范围达到 1mm~3mm，手动调节升降阀（38)，将尘片经可升降送片管(36)送至缓慢送至盛液皿(35)中， 其底部的压敏传感器(32)记录下放入尘片前后的读数F^Fs，同时微型液位传感器(34)将液 位信息传给压敏传感器（32)，并经压力传输线（29)传入计算机处理部分（24)中，盛液皿 (35)以及其中的降尘剂溶傭席醫味?π?? 皆席醫相捉公尤·式中ρ为润湿周长、y为表囬张刀、&:为按触用、岭为淞体与sn的密度差、VdiSP为尘片浸 入液体的体积；C.在进行步骤b的同时，开始进行表面张力测定，按下测试按钮(5)，使微型电机（11) 开始工作，将铂圆环（15)浸没在液面以下，停止微型电机（11)，使其反转，将铂圆环（15)缓 慢拉出液面，这时，表面张力传感器(7)上会记录下该降尘剂溶液的表面张力值，并通过表 面张力传输线（16)传输到计算机处理部分(24)中； d.待步骤b、c完成后，依次扭动III阀门（17)和II阀门（20)，使降尘剂溶液由玻璃槽 (18)流入全固定式液槽(23)中，液体不再流动后，依次关闭II阀门（20)和III阀门（17)，打 开I阀门（2)，使进料槽（1)中剩下的粉尘经玻璃导管(3)进入到全固定式液槽(23)中，在粉 尘浸入降尘剂溶液过程中，液位传感器(27)不断将液位信息通过液位传输线(26)传入计算 机处理部分(24)中，待液位传感器(27)的电流信号不再变化时，计算机显示润湿速度； e .重复b、c、d步骤5~7次，将每次得到的接触角和润湿速度去除最大值与最小值，求 取均值得到篆、?，根据每次得到的表面张力值与对应的浓度，得到表面张力一浓度图，在性 质突变的拐点处所对应的浓度即为临界胶束浓度c，并在计算机中输出； f.根据计算得到的润湿度Fav。值，对降尘剂润湿粉尘性能进行等级划分，判据如下： I级：Favc>8.1，润湿性能优； II级：3.2<Favc < 8.1，润湿性能良； III级：1.8<Favc < 3.2，润湿性能中； IV级：Fav。< 1.8，润湿性能差。
【专利摘要】一种快速测试降尘剂润湿度的装置与方法，该装置包括接触角测试部分、润湿速度测试部分、表面张力测试部分和计算机处理部分；该方法采用上述装置进行测试，以液位传感器将液位信号转换为电流信号从而准确测定润湿速度；基于Wilhemly原理，采用压敏传感器快速测定粉尘样对降尘剂溶液的接触角；采用表面张力传感器并结合计算机数值模型测定临界胶束浓度；最终以润湿速度作为基础参数，接触角作为优选参数，以临界胶束浓度作为成本参数，得出综合表征降尘剂润湿性能的参数—润湿度<i>Favc</i>。本发明测试速度快、准确度高，测试装置智能化、操作简单，在各类降尘剂的研制和优选中有广泛的适用性。
【IPC分类】G01N13/02, G01N13/00
【公开号】CN105606493
【申请号】CN201510952571
【发明人】王和堂, 王德明, 郭王彪
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月18日