[发明专利]一种用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置

权利要求书

1.一种用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，包括实验管组、供气系统、储气缓冲系统、超低压保障系统和数据采集系统，其中，所述实验管组是主要的实验区域，提供不同尺寸多孔介质的排布空间和参数测量孔道；所述供气系统连接所述储气缓冲系统，提供源源不断的气体氛围；所述储气缓冲系统连接所述实验管组，提供稳定的气流参数和进出口压力；所述超低压保障系统连接所述储气缓冲系统，实现气体在系统中定向稳定流动；所述数据采集系统连接实验 管组和所述储气缓冲系统，实现目标参数的采集、信号转换和处理；所述实验管组自上而下依次由第一圆锥过渡段、第一测量段、多孔介质填充段、第二测量段、第二圆锥过渡段拼接组成，所述第一圆锥过渡段、所述第一测量段、所述多孔介质填充段、所述第二测量段、所述第二圆锥过渡段之间通过带有氟胶圈支架的不锈钢卡箍密封连接，实现所述实验管组的快速拆装功能；所述多孔介质填充段为垂直放置的不锈钢光滑圆柱筒形，避免重力对填充物排布的影响，所述多孔介质填充段的内部空间高200mm，所述多孔介质填充段的横截面直径60mm，所述多孔介质填充段的内部紧密地排布由颗粒构成的具有不同孔隙率的多孔介质，实现所述颗粒紧密贴合在管壁周边，所述多孔介质包括同种规格的所述颗粒和不同规格的所述颗粒；所述储气缓冲系统包括第一储气罐、第二储气罐、精密针阀；所述第一储气罐置于所述实验管组的进口端，所述第一储气罐通过第二真空球阀与第二真空泵连接；所述第二储气罐置于所述实验管组的出口端，所述第二储气罐通过第一真空球阀与第一真空泵连接；所述精密针阀的入口端连接所述第一储气罐，所述精密针阀的出口端连接流量传感器；所述流量传感器与所述实验管组的进气口通过软管连接。

2.如权利要求1所述的用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，所述第一圆锥过渡段的内端和所述第二圆锥过渡段的内端均采用真空法兰结构，所述第一圆锥过渡段与所述第一测量段通过第一卡钳连接，所述第二圆锥过渡段与所述第二测量段通过第二卡钳连接，所述第二圆锥过渡段的外端为标准的密封螺纹通孔，所述第二圆锥过渡段与流量传感器通过气管接头连接。

3.如权利要求1所述的用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、流量传感器、第一绝对压力表、第二绝对压力表；所述第一测量段距所述多孔介质填充段的50mm处设有所述第一压力传感器，所述第一测量段距所述多孔介质填充段的130mm处设有所述第一温度传感器，所述第二测量段距所述多孔介质填充段的50mm处设有所述第二压力传感器，所述第二测量段距所述多孔介质填充段的130mm处设有所述第二温度传感器，所述第一测量段与所述第二测量段完全一致且对称安装在所述多孔介质填充段两端。

4.如权利要求1所述的用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，所述多孔介质填充段的外壁面设有保温层，所述保温层包括聚乙烯保温棉和铝箔反射层，所述多孔介质填充段的外壁面设有对称的定位支撑耳，所述多孔介质填充段两端均设有定制烧结网和硅胶环形垫片，所述定制烧结网和所述硅胶环形垫片保证所述多孔介质填充段的填充物被压紧且不变形，实现所述多孔介质填充段的内部紧密牢固。

5.如权利要求1所述的用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，所述多孔介质填充段的填充物由规律排布的微单元组成，所述微单元的形状根据实验需求进行设计加工获得，所述微单元的形状包括圆球形、圆柱形、通过3D打印获得的设计形状。

6.如权利要求1所述的用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，所述供气系统包括高纯气体储罐、稳压减压阀，所述供气系统通过所述稳压减压阀开度调控气体充注速率。

7.如权利要求1所述的用于研究多孔结构中气体流动特性的实验装置，其特征在于，所述超低压保障系统包括气体缓冲仓、第二真空球阀、第二真空泵、第一真空球阀、第一真空泵；所述第二真空泵置于所述实验管组的进口端，所述第二真空泵与所述第二真空球阀之间设有气体缓冲仓，所述第二真空泵依次通过所述气体缓冲仓、所述第二真空球阀连接至第一储气罐；所述第一真空泵依次通过所述第一真空球阀、真空波纹管连接至第二储气罐。