[发明专利]材料吸附量-变形-渗透系数测量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及工程材料的特性试验技术领域，更具体涉及一种工程材料的吸附能力(吸附量)、吸附变形和渗透系数测量的方法，同时还涉及一种工程材料的吸附量、吸附变形和渗透系数测量的装置。该方法及装置可广泛由于工程材料的吸附能力(吸附量)、吸附变形和渗透系数的测量。 

背景技术

很多材料(如活性炭、煤等)由于包含大量孔隙，其表面积很大，因而具有对气体的吸附能力。材料吸附气体后，其物理、力学性质会产生变化。比如材料吸附气体后体积会膨胀或者收缩，从而改变其孔隙系统的结构，孔隙结构的变化会导致材料渗透系数改变，从而影响材料的力学性质。材料对不同气体的吸附量不相同，因此，材料吸附不同气体后，其变形也不相同，从而对渗透系数的影响效果不一样，及对材料的力学性质的影响会有很大区别。 

因此，研究材料的吸附能力(吸附量)、吸附变形以及渗透系数变化对研究材料吸附引起的力学性质变化有很重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种工程材料吸附量-变形-渗透系数测量的方法，该方法可以同时测量材料的吸附量、变形和渗透系数。 

本发明的另一个目的是在于提供了一种工程材料吸附量-变形-渗透系数测量的装置，该装置可以实现材料的吸附量、变形和渗透系数的同时测量。 

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种材料吸附量-变形-渗透系数的测量方法如下： 

1、将材料加工成圆柱形试样； 

2、将圆柱形试样及多孔垫片用密封材料包裹，然后安放在压力室内，并在压力室内安装好温度传感器、轴向变形传感器、径向变形传感器、加热器，连接好压力室内与圆柱形试样两端多孔垫片相连接的注气管路，向压力室内注满液压油； 

3、将计量泵内气体全部排出，此时计量泵活塞推至最顶端，将六通阀调至关闭位置，打开管路中所有阀门，启动真空泵，对整个试验系统抽真空； 

4、关闭和真空泵连接的阀门，关闭真空泵，关闭计量泵出气阀门，将六通阀调至氦气(He)气瓶位置，给计量泵充入He(约300-500ml即可)，关闭计量泵进气阀门，将计量泵设置为恒压模式，并且两台计量泵的压力值相等，分别记下计量泵内气体的体和压力值； 

5、给压力室内液压油加压，压力的大小根据具体的试验方案而定； 

6、关闭连接上下游管路的阀门，打开计量泵出气阀门，开始向试样注气； 

7、待计量泵内压力稳定后，记下计量泵内气体的压力和体积； 

8、第4步中气体的体积与第7步中气体的体积的差值即为系统的死容积； 

9、将六通阀调至放空位置，将计量泵内气体全部排出，此时计量泵活塞推至最顶端，将六通阀调至关闭位置，打开管路中所有阀门，启动真空泵，对整个试验系统抽真空； 

10、关闭和真空泵连接的阀门，关闭真空泵，关闭计量泵出气阀门，将六通阀调至二氧化碳(CO₂)气瓶位置，给计量泵充满CO₂，关闭计量泵进气阀门，将计量泵设置为恒压模式，压力的大小根据具体的试验方案而定，并且上游计量泵的压力稍大于下游计量泵的压力值，压差为ΔP，记录计量泵内CO₂气体的体积和压力值； 

11、给压力室内液压油加压，压力的大小根据具体的试验方案而定； 

12、关闭连接上下游管路的阀门，打开计量泵出气阀门，开始向试样注气； 

13、记录计量泵内气体体积的变化速率，采集差压计、轴向变形传感器、径向变形传感器的数据； 

14、当上游计量泵注气速率与下游计量泵吸气速率相等时，材料的吸附即达平衡，记下此速率，差压计的读数及计量泵内气体的体积； 

15、第10步中CO₂的体积与第14步中CO₂的体积以及系统死容积的差值 即为材料吸附CO₂气体的量，变形可由传感器直接得到，渗透系数可根据达西定律由第14步中的速率和差压求得； 

16、改变第10步中计量泵的设定压力值即可测量不同压力下材料吸附CO₂气体的量，变形以及渗透系数； 

17、重复第3和10-15步各一次，第10步中将六通阀调至其它气瓶位置，即可测量材料对其它气体的吸附量、变形和渗透系数。