[发明专利]一种多孔介质透气性评估装置

说明书

技术领域

本发明涉及多孔材料测试技术领域，尤其涉及一种多孔介质透气性评估装置。

背景技术

多孔介质的效用往往涉及流体在其中的传质传热过程，诸如具有催化过滤功能的多孔陶瓷、隔温隔热的发泡保温板、低渗透性的水泥基材料等，这些材料通常是相关技术领域的核心组成部分。迄今，关于多孔介质中传导过程的理论研究层出不穷，总体上多将其视为连续介质，传输通道视为圆柱形的毛细管模型，但在实际应用过程中，由于多孔介质的孔结构变化差异大、界面不规则、流体与固体间的边界条件复杂等问题导致与简化模型的研究结果存在较大偏差，而目前用于该方面测试评价的装置还比较少，因此，研究简易的透气性试验装置对评估多孔介质的传质效率很有必要。

现有的多孔介质透气性评价方法主要分为正压和负压两种，前者如RILEM提倡的Cembureau法和王中平建议的方法等，后者包括Torrent提出的测试方法、Figg法等，这些试验方法的提出主要是针对低渗透性的多孔介质，其在测试过程中输入端压力与气体流速相对较低时，微量气体的流量较难精确测得，往往导致试验结果失真，误差较大；另外，对于透气性较好的多孔介质，如多孔陶瓷，发泡材料等，其透气等级往往高出几个甚至几十个数量级，当传输气体的流速和压力较大时，透过介质的气体流量较大，试件侧壁成为气体散逸的通道，将会严重影响试验结果；因此，设计密封性好测试精度高的试验装置则是多孔介质透气性能评估的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中多孔介质透气性评估装置偏重于对低渗透性多孔介质的评估，较少应用于高透气性的多孔介质评估，密封性差，且对微量气体的流量测量误差大，导致试验结果失真，误差较大等上述缺陷，提供一种操作简便、测试精度高、密封效果好、且能实现对低渗透性和高渗透性等不同透气性能的多孔介质并行测试的目的、大幅度降低了试验误差、提高了测试结果的可靠性和可比性、并可用来定性定量地评估多孔介质透气性的多孔介质透气性评估装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多孔介质透气性评估装置，包括高压气瓶、减压阀、压力表、第一气体流速计、第二气体流速计、试件夹持组件、气体流量传感器和监测显示器；

试件夹持组件包括相互连接的上夹具和下夹具，上夹具和下夹具均为中空柱体，且二者内部中空相连通；上夹具和下夹具连接处还设有垫圈；

上夹具顶端和下夹具底端分别设有上气孔和下气孔，其中，上气孔依次通过第一气体流速计、压力表和减压阀与高压气瓶相连，下气孔依次通过第二气体流速计和气体流量传感器与监测显示器相连。

本发明所述多孔介质透气性评估装置的具体操作步骤和试验原理如下：

（1）将待测试件加工至试验要求尺寸，烘干至恒重，在待测试件侧壁涂以薄层环氧树脂，待环氧树脂硬化后，将待测试件装入试件夹持组件中，并用垫圈进行密封，确定将上夹具和下夹具连接稳固后，开启高压气瓶阀门，检测所述多孔介质透气性评估装置的密封性，如若该评估装置不漏气，则立即开始测试待测试件的透气性能；气流输出端连接到大气中，控制输入端气体压力从0.4MPa到0.15MPa逐级降低，级差为0.05MPa，每降低一级后间隔试验时间约为10min，待第一气体流速计和第二气体流速计读数稳定后，依次读取输入端气体的流速u_n、压力P_n、输出端气体流量Q_n（气体流量可按公式Q＝u·A进行校正）；

（2）在特定压力下，透过待测试件的气体流量趋于稳定后，读取3-5个气体流速、压力及气体流量数据，将它们平均后作为该组被测试件的特征值，因而可通过下述公式计算得到高渗透性被测试件的气体渗透系数：