[发明专利]一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置

权利要求书

1.一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：包括真空绝热杜瓦(1)和与之配合的气/液加注排放通路、抽真空系统和数据采集系统；

所述的真空绝热杜瓦(1)包括由实验罐及其外部设有的真空夹层组成的内外腔双层结构，真空夹层为低于1.5×10^-3Pa的高真空环境，实验罐顶部通过法兰进行端部密封，法兰上开有相应的安装管路、测量器件、信号线路的对接接口；实验罐内腔安装有高精度电子天平(a)、升降平台(b)、内窥镜(c)、挡板(i)、温度棒(j)、多孔冷却屏(k)的组件，高精度电子天平(a)安装在升降平台(b)上；

所述的高精度电子天平(a)能够测量通过样本支架(d)自由悬挂的待测多孔介质样本(h)的质量变化，从而反映出多孔介质内低温流体芯吸速度、蒸发速度的数据信息；

所述的挡板(i)位于实验罐内腔中下区域，采用金属或非金属材料，将实验罐内腔分隔为上下两段区域；实验罐加注低温液体后罐内建立底部为液体温区、法兰侧接近室温的纵向温度梯度；挡板(i)上设有对应于温度棒(j)、内窥镜(c)、样本支架(d)的需要贯穿于挡板(i)下侧低温实验区域的各部件的开孔；所有气/液加注排放通路端口均布置于挡板(i)以下；

所述的多孔冷却屏(k)采用具有多孔介质结构的金属网幕，围绕包裹挡板(i)下侧区域范围，当金属网壁未接触低温液体时，不具有冷却屏效用，挡板(i)下侧实验区域具有线性的相对较高的过热度条件；当网壁下沿与低温液体接触时，低温液体将在毛细引力作用下芯吸润湿多孔网壁形成一层“低温屏障”，通过持续的蒸发冷却作用有效维持挡板(i)下侧实验区域具有稳定均匀的低温环境，过热度控制在1K以内。

2.根据权利要求1所述的一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：所述的气/液加注排放通路包括低温液体杜瓦(2)、高压气瓶(3)、气体加注管路(e)和液体加注/排放管路(g)，低温液体采用液氮、液氧或液氢，高压气体采用与低温液体相同工质的常温高压气体，气体加注管路(e)与抽真空共用法兰端部接口和实验罐内管路，液体加注/排放管路(g)与实验罐排气共用接口，液体加注管路使用共用接口的内管通道，气液相排放管路使用共用接口的外管通道，直接排放至室外大气环境。

3.根据权利要求1所述的一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：所述的抽真空系统包括第一真空泵(4)、第二真空泵(5)及相连管路和阀门，第一真空泵(4)用于低温液体加注前实验罐内空气置换，第二真空泵(5)用于维持真空夹层的高真空度。

4.根据权利要求1所述的一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：所述的数据采集系统包括数据采集仪(6)、第一计算机(7)和第二计算机(8)，数据采集仪(6)采集和记录压力、温度和质量三个参数，第一计算机(7)显示和记录内窥镜(c)传出的可视化图像数据，第二计算机(8)通过LabView软件监测与记录数据采集仪(6)的数据信息。

5.根据权利要求1所述的一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：所述的高精度电子天平(a)的测量精度为±0.1mg。

6.根据权利要求1所述的一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：所述的升降平台(b)通过三台步进电机驱动，带动高精度电子天平(a)和待测样本(h)在实验罐内腔上下移动，实现待测样本(h)与低温液体液池相对位置的调节，升降平台(b)的位置移动由第二计算机(8)远程控制。

7.根据权利要求1所述的一种过热度可调的测量多孔介质低温芯吸特性的实验装置，其特征在于：所述的内窥镜(c)结合低热耗散照明设备(f)辅助照明，实现实验罐内可视化操作；内窥镜(c)镜头探伸至挡板(i)以下，其电路组件在挡板(i)以上的上侧高温区，观测实验罐体内工质加注过程、液位位置、样本位置以及芯吸引流过程。