CN216411012U - 一种简便的多孔材料渗透性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，用于测试样本渗透性能，包括流体供应模块、第二连接管、压力表、截止阀、样本容器、收液容器；所述流体供应模块用于提供流体，并通过第二连接管与样本容器相连，所述第二连接管上设有压力表，且其与所述样本容器的连接处设有截止阀，所述测试样本固定设于样本容器底端，其底部放置有收液容器，流体经第二连接管、样本容器流经样本进入收液容器。本实用新型中，通过流体供应模块、第二连接管、压力表、截止阀、样本容器、收液容器的设置，结构简单，可作为表征多孔材料渗透率的测量工具，通过压力值、收液容器测得的流体渗透量可直接计算得到样本的渗透率，使用高效。

Description

一种简便的多孔材料渗透性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及工程材料领域，更具体涉及一种简便的多孔材料渗透性能测试装置。

背景技术

多孔材料是内部具有一定尺寸和数量孔隙的材料，这些孔隙之间或相互连通或闭合。孔隙的存在使得多孔材料具有耐高温、耐腐蚀、比表面积大、密度低、吸附性能好、导热率低、渗透率高等特点。

近年来，多孔材料被广泛应用于工业废水净化、交通运输以及医学植入体等领域。在工业废水净化以及医学植入体领域，渗透率成为衡量多孔材料物理特质的重要指标，渗透率是表征在压力作用下流体在多孔介质中通过的难易程度，渗透率越高表明流体在多孔介质中受到的阻力越小，渗透率与多孔材料开孔数量、孔径分布等密切相关。在工业废水净化领域，根据渗透率的不同可以评估该多孔材料在具有不同要求的废水处理中的适用性。在生物材料领域，渗透率成为决定植入体与生物体组织是否相容的关键。因此，多孔材料渗透性能测试装置的发明在工业废水净化领域以及医学领域都具有重要作用。

现有专利公告号为CN105572013A公开了一种测试多孔材料渗透率的装置及方法，属于材料测试技术领域。该方法根据达西定律将测试材料制成圆柱/圆盘形试件放入注射器，然后利用材料试验机控制液体压力，通过测试计算出液体通过该材料的速度进而得到该材料的渗透率系数。虽然该方法可作为测试表征多孔材料孔隙率及液体通透/渗透性的方法，但其试验装置结构复杂，测试效率不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，如何提供一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，以提高测试效率。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，用于测试样本渗透性能，包括流体供应模块、第二连接管、压力表、截止阀、样本容器、收液容器；所述流体供应模块用于提供流体，并通过第二连接管与样本容器相连，所述第二连接管上设有压力表，且其与所述样本容器的连接处设有截止阀，所述测试样本固定设于样本容器底端，其底部放置有收液容器，流体经第二连接管、样本容器流经样本进入收液容器。

通过流体供应模块、第二连接管、压力表、截止阀、样本容器、收液容器的设置，结构简单，可作为表征多孔材料渗透率的测量工具，通过压力值、收液容器测得的流体渗透量可直接计算得到样本的渗透率，使用高效。

作为优选的技术方案，所述流体供应模块包括流体源、第一连接管、增压泵，所述流体源通过第一连接管与增压泵相连，通过增压泵可为第一连接管和第二连接管中流体的流动提供动力，并对流体的流动规律做出调节。

作为优选的技术方案，所述样本容器为中空腔体结构，且其顶部和底部均开设有与中空腔体连接的通孔，并形成样本容器的进口与出口。

作为优选的技术方案，所述增压泵出口与第二连接管进口固定连接，所述第二连接管出口与样本容器进口固定连接。

作为优选的技术方案，所述第一连接管、第二连接管均为透明管，通过透明管的设置便于观察管道里流体情况。

作为优选的技术方案，所述样本容器底部通孔截面为圆形或方形。

作为优选的技术方案，所述收液容器为顶部开口的半封闭容器，所述收液容器的顶部开口大于样本容器沿竖直方向在收液容器顶部平面内的投影，更有利于收集从样品中滴落的流体。

作为优选的技术方案，所述第二连接管与样本容器为螺纹连接，便于快速安装。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中，通过流体供应模块、第二连接管、压力表、截止阀、样本容器、收液容器的设置，结构简单，可作为表征多孔材料渗透率的测量工具，通过压力值、收液容器测得的流体渗透量可直接计算得到样本的渗透率，使用高效。

(2)本实用新型中，将第一连接管、第二连接管设置为透明管，便于观察管道里流体情况。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置的样本结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置的样本容器底面结构示意图；

图4为本实用新型实施例3提供的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置的样本容器底面结构示意图；

附图标号：1、流体源；2、第一连接管；3、增压泵；4、压力表；5、截止阀；6、样本容器；7、样本；8、收液容器；9、第二连接管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1、图2，一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，用于测试样本7渗透性能，包括：流体源1、第一连接管2、增压泵3、压力表4、截止阀5、样本容器6、收液容器8、第二连接管9；流体源1用于为整个装置提供流体，供样本7进行渗透试验，流体源1通过第一连接管2与增压泵3相连，流体源1的出口与第一连接管2的进口相连，第一连接管2的出口与增压泵3的进口相连，增压泵3通过第二连接管9与样本容器6相连，增压泵3为第一连接管2和第二连接管9中流体的流动提供动力并对流体的流动规律做出调节，第一连接管2和第二连接管9均为透明管，可便于观察管道内流体情况，增压泵3的出口与第二连接管9的进口相连，第二连接管9的出口与样本容器6的进口为螺纹连接，也可以是粘接连接，需要说明的是，此处第二连接管9的出口与样本容器6为固定连接，连接方式不限于螺纹连接和粘接固定，第二连接管9上设有压力表4，且其与样本容器6的连接处设有截止阀5，压力表4位于截止阀5与增压泵3之间的第二连接管9上，压力表4量程为30MPa，测试样本7粘接固定设于样本容器6底部开口处，测试样本7底部放置有收液容器8，样本容器6为中空腔体结构，且其顶部和底部均开设有与中空腔体连接的通孔，并形成样本容器6的进口与出口，样本容器6空腔外径为25～60mm，内径为20～50mm，样本容器6底部通孔截面为圆形或方形，为圆形时内径为5mm～40mm，为方形时，截面边长为17～40mm，样本容器6顶部与第二连接管9出口相适配，样本容器6底部开孔小于顶部开孔，与样本7直径相适配，对不同直径的样本7进行试验时，可更换不同尺寸的样本容器6，参阅图3、图4，流体经第二连接管9、样本容器6流经样本7进入收液容器8，收液容器8为顶部开口的半封闭容器，收液容器8的顶部开口大于样本容器6沿竖直方向在收液容器8顶部平面内的投影，便于收集从样本7中滴落的流体。

实验开始前需检测装置密封性，即检查有无漏水现象。增压泵3开始工作前确保截止阀5处于关闭状态，待流体充满整个管道时，无漏水情况且压力表4读数变动范围不大即密封性良好。此时打开截止阀5，使流体从第二连接管9中流出；观察样本容器6与第二连接管9的连接处是否存在漏水情况，若无漏水则表明连接完好。

实施例1

采用外径为30mm，内径为25mm，底部截面内径为5mm的圆形的样本容器6，多孔陶瓷试件切割成厚l＝5mm，直径d＝10mm的薄片，制成样本7，用环氧树脂胶粘结在样本容器6底部。然后关闭截止阀5，打开增压泵3，待调整至装置无漏水且压力表4读数变化趋于稳定时，打开截止阀5，记录下压力表4读数p＝5MPa，保持2分钟。为减少误差，采用连续测试，且每次压力增加5Mpa，保持时间均为2分钟，本试验所用甘油的粘度为

需要说明的是，本实施例中，流体以甘油为例，重复实验5次，记录下每次压力表4读数p，以及收液容器8中的流体的渗透量Q，数据记录于表1。

表1

带入公式

得到该样品的渗透率K＝4.8322×10^-11m²

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，使用样本容器6规格不同。

采用外径为40mm，内径为30mm，底部截面内径为15mm的圆形的样本容器6，多孔陶瓷试件切割成厚l＝5mm，直径d＝20mm的薄片，制成样本7，用环氧树脂胶粘结在样本容器6底部。然后关闭截止阀5，打开增压泵3，待调整至装置无漏水且压力表4读数变化趋于稳定时，打开截止阀5，记录下压力表4读数p＝5MPa，保持2分钟。为减少误差，采用连续测试，且每次压力增加5Mpa，保持时间均为2分钟，本试验所用甘油的粘度为

重复实验5次，记录下每次压力表4读数p，以及收液容器8中的流体的渗透量Q，数据记录于表2。

表2

带入公式

得到该样品的渗透率K＝6.8460×10^-11m²

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，使用样本容器6规格不同。

采用外径为60mm，内径为50mm，底部截面边长为17mm的正方形的样本容器6，多孔陶瓷试件切割成厚l＝5mm，直径d＝20mm的薄片，制成样本7，用环氧树脂胶粘结在样本容器6底部。然后关闭截止阀5，打开增压泵3，待调整至装置无漏水且压力表4读数变化趋于稳定时，打开截止阀5，记录下压力表4读数p＝5MPa，保持2分钟。为减少误差，采用连续测试，且每次压力增加5Mpa，保持时间均为2分钟，本试验所用甘油的粘度为

重复实验5次，记录下每次压力表4读数p，以及收液容器8中的流体的渗透量Q，数据记录于表3。

表3

带入公式

得到该样品的渗透率K＝2.5052×10^-11m²

使用方法：(1)记录下样本7的高度l以及渗流面积

或A＝d²(圆孔或方孔)；(2)当增压泵开始工作前确保截止阀5处于关闭状态，待流体充满整个管道时，打开截止阀5，使流体从管道中流出；(3)待压力表4读数趋于稳定时，记录下压力表读数p；(4)经过时间t后，关闭截止阀5，并记录下此时接水槽中流体渗透量Q，则单位时间内通过样品的流量为v＝Q/t；(5)改变流体压力，以获得不同压力下的渗透率，重复(1)-(4)，记录下l_i、A_i、p_i、t_i、Q_i以及流体粘度将记录数据带入

或

中，即可求得多孔材料渗透率K。

注：Q为水槽中流体渗透(m²),K为渗透率又称渗透系(m²),p为流体通过样品前后的压力差(Pa)，d为试件直径(m²),ψ为流体粘度(Pa·s)，l为试件厚度(m)；渗透率计算公式，由达西定律

推导。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，用于测试样本(7)渗透性能，其特征在于，包括流体供应模块、第二连接管(9)、压力表(4)、截止阀(5)、样本容器(6)、收液容器(8)；所述流体供应模块用于提供流体，并通过第二连接管(9)与样本容器(6)相连，所述第二连接管(9)上设有压力表(4)，且其与所述样本容器(6)的连接处设有截止阀(5)，所述测试样本(7)固定设于样本容器(6)底端，其底部放置有收液容器(8)，流体经第二连接管(9)、样本容器(6)流经测试样本(7)进入收液容器(8)。

2.根据权利要求1所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述流体供应模块包括流体源(1)、第一连接管(2)、增压泵(3)，所述流体源(1)通过第一连接管(2)与增压泵(3)相连。

3.根据权利要求2所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述样本容器(6)为中空腔体结构，且其顶部和底部均开设有与中空腔体连接的通孔，并形成样本容器(6)的进口与出口。

4.根据权利要求3所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述增压泵(3)出口与第二连接管(9)进口固定连接，所述第二连接管(9)出口与样本容器(6)进口固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述第一连接管(2)、第二连接管(9)均为透明管。

6.根据权利要求4所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述样本容器(6)底部通孔截面为圆形或方形。

7.根据权利要求4所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述收液容器(8)为顶部开口的半封闭容器，所述收液容器(8)的顶部开口大于样本容器(6)沿竖直方向在收液容器(8)顶部平面内的投影。

8.根据权利要求4所述的一种简便的多孔材料渗透性能测试装置，其特征在于，所述第二连接管(9)与样本容器(6)为螺纹连接。

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