[发明专利]材料吸附量-变形-渗透系数测量的方法及装置

摘要

本发明公开了一种材料吸附量-变形-渗透系数的测量方法及装置，其方法是：将材料加工成圆柱形试样；将圆柱形试样及多孔垫片用密封材料包裹，安放在压力室内；对系统抽真空；给计量泵充气，记下计量泵内气体的体积和压力值；给压力室内液压油加压；打开计量泵，给试样注气；记录计量泵内气体体积的变化速率；待计量泵内气体体积的变化速率恒定时，记下此速率以及此时计量泵内气体的体积、差压计和变形传感器读数；计算吸附量、变形和渗透系数。该装置包括气源子系统、气体注入与控制子系统、加载子系统、数据采集子系统和恒温水槽。本发明可以同时测量材料的吸附量、变形和渗透系数，使原来需要几次的试验一次、同时完成，节省了试验时间和成本。

主权项

1、一种材料吸附量-变形-渗透系数的测量方法，它包括以下步骤：1)、将材料加工成圆柱形试样(3.2)；2)、将圆柱形试样(3.2)及多孔垫片(3.5a、3.5b)用密封材料包裹，安放在压力室(3.1)内，在压力室(3.1)内安装好温度传感器(3.4)、轴向变形传感器(3.6)、径向变形传感器(3.7)、加热器(3.8)，连接好压力室(3.1)内与圆柱形试样(3.2)两端多孔垫片(3.5a、3.5b)相连接的注气管路，向压力室(3.1)内注满液压油(3.3)；3)、将上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)内气体排出，上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)活塞推至最顶端，将六通阀(1.3)调至关闭位置，打开管路中所有阀门(2.7)，启动真空泵(2.5)，系统抽真空；4)、关闭和真空泵(2.5)连接的阀门(2.7f)，关闭真空泵(2.5)，关闭上游计量泵(2.2a)、出气阀门(2.7b)、下游计量泵(2.2b)和出气阀门(2.7e)，将六通阀(1.3)调至氦气气瓶位置，给上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)充入He，关闭上游计量泵(2.2a)、进气阀门(2.7c)、下游计量泵(2.2b)和进气阀门(2.7d)，将上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)设置为恒压模式，上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)的压力值相等，分别记下上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)内气体的体和压力值；5)、给压力室(3.1)内液压油(3.3)加压；6)、关闭连接上下游管路的阀门(2.7g)，打开上游计量泵(2.2a)、出气阀门(2.7b)、下游计量泵(2.2b)和出气阀门(2.7e)，开始向试样(3.2)注气；7)、上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)内压力稳定后，记下上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)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为系统的死容积；9)、将六通阀(1.3)调至放空位置，将上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)内气体全部排出，上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)活塞推至顶端，将六通阀(1.3)调至关闭位置，打开管路中所有阀门(2.7)，启动真空泵(2.5)，对整个试验系统抽真空；10)、关闭和真空泵(2.5)连接的阀门(2.7f)，关闭真空泵(2.5)，关闭上游计量泵(2.2a)、出气阀门(2.7b)、下游计量泵(2.2b)和出气阀门(2.7e)，将六通阀(1.3)调至二氧化碳气瓶位置，给上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)充满CO2，关闭上游计量泵(2.2a)、进气阀门(2.7c)和下游计量泵(2.2b)进气阀门(2.7d)，将上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)设置为恒压模式，上游计量泵(2.2a)的压力大于下游计量泵(2.2b)的压力值，记录上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)内CO2气体的体积和压力值；11)、给压力室(3.1)内液压油(3.2)加压；12)、关闭连接上下游管路的阀门(2.7g)，打开上游计量泵(2.2a)、出气阀门(2.7b)和下游计量泵(2.2b)出气阀门(2.7e)，开始向试样(3.2)注气；13)、记录上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)内气体体积的变化速率，采集差压计(2.3)、轴向变形传感器(3.6)、径向变形传感器(3.7)的数据；14)、当上游计量泵(2.2a)注气速率与下游计量泵(2.2b)吸气速率相等时，材料的吸附达平衡，记下此速率，差压计的读数及上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)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为材料吸附CO2气体的量，变形由传感器直接得到，渗透系数根据达西定律由第14步中的速率和差压求得；16)、改变第10步中上游计量泵(2.2a)和下游计量泵(2.2b)的设定压力值，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(1.3)调至其它气瓶(如氮气、甲烷等)位置，测量材料对其它气体的吸附量、变形和渗透系数。