壓縮率可調(diào)型多孔介質平面滲透率的測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料性能測試技術領域，具體涉及一種壓縮率可調(diào)型多孔介質平面滲 透率的測量裝置及方法，用于測試多孔介質在不同壓縮率情況下的平面方向內(nèi)的滲透率。
【背景技術】
[0002] 多孔介質廣泛存在于自然界和人類的生產(chǎn)、生活中。目前，各種類型的多孔介質材 料越來越多地應用到能源、材料、化工、環(huán)境科學、生物技術、仿生學、醫(yī)學和農(nóng)業(yè)等各個領 域。滲透率作為多孔介質一項重要的基本特性，是表征流體通過能力的重要參數(shù)。由于多孔 介質在空隙尺寸、結構方面的復雜性和多樣性，滲透率的準確數(shù)值通常要依靠實驗測量。在 實際應用中，多孔介質材料常常處于受壓狀態(tài)而產(chǎn)生變形，而多孔介質的變形程度一般用 壓縮率來表示，壓縮率=多孔介質試樣厚度壓縮量/試樣原始厚度，它對滲透率的影響非常 顯著。因此，構建準確、方便的多孔介質在不同壓縮率情況下滲透率的測試方法和裝置，對 實現(xiàn)多孔介質的深入研究和優(yōu)化使用具有重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有的測量多孔介質滲透率的常見方法及裝置主要存在著以下問題：
[0004] 1、方法過于繁復，裝置體積過大，實驗容易產(chǎn)生誤差；
[0005] 2、大部分測量方法及裝置適用于顆粒類多孔介質，對纖維類多孔介質不太適用或 會產(chǎn)生較大誤差；
[0006] 3、多數(shù)測量方法及裝置適用于厚且硬的多孔介質，對薄而軟的多孔介質不太適用 或會產(chǎn)生較大誤差；
[0007] 4、無法準確、連續(xù)調(diào)節(jié)被測多孔介質的壓縮率；
[0008] 5、測量過程中測量液未完全充滿多孔介質，導致測得的滲透率結果不準確；
[0009] 6、只能適用于測量裝置規(guī)定范圍內(nèi)的滲透率，對于不同量級范圍內(nèi)的滲透率無法 測量或會產(chǎn)生較大誤差；
[0010] 7、現(xiàn)有方法及裝置主要針對多孔介質厚度方向內(nèi)滲透率進行測量，對平面內(nèi)方向 滲透率進行測試的裝置較少；
[0011]因此，需要一種適用較廣范圍的滲透率，并且能精細調(diào)節(jié)多孔介質壓縮率的、針對 不同厚度的多孔介質平面方向內(nèi)滲透率的、準確、方便的測量方法及相關裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種壓縮率可調(diào)型多孔介質平面滲 透率的測量裝置及方法，能夠細致調(diào)節(jié)被測量多孔介質的壓縮率，從而測量相應壓縮率情 況下的平面滲透率，達到裝置結構簡單、成本低、操作簡單的效果。
[0013] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0014] -種壓縮率可調(diào)型多孔介質平面滲透率的測量裝置，其特征在于:所述測量裝置 包括量筒、球閥、伸縮管、上尺度軸、下尺度軸、壓盤和基座；
[0015] 所述上尺度軸由一中空管件與一管狀的刻度軸同軸地固定連接而成，該中空管件 設有軸向的內(nèi)管道且外周的下端和上部各設有一段外螺紋，該刻度軸的內(nèi)徑大于所述中空 管件的外徑，連接在該中空管件上部的外螺紋處，所述刻度軸的內(nèi)壁與所述中空管件上部 的外螺紋之間形成上端封閉的夾層管腔，該刻度軸外壁的下端部設有環(huán)周的刻度線；
[0016] 所述基座為豎立的弓形構件，下部設有測量臺，上部設有通孔；
[0017] 所述下尺度軸為管狀構件，其下端部與所述基座的上部固定連接，上部伸入所述 上尺度軸的夾層管腔內(nèi)，該下尺度軸的內(nèi)管壁上設有內(nèi)螺紋與所述上尺度軸的中空管件上 部的外螺紋連接，所述上尺度軸的中空管件穿過所述基座上部的通孔，并且該上尺度軸通 過螺紋的旋轉能夠在所述下尺度軸上沿軸向上下移動，該下尺度軸的外管壁上設置有沿軸 向的刻度線；
[0018] 所述壓盤的中心設有螺紋通孔且連接于所述上尺度軸下端的外螺紋上，該壓盤的 下表面和所述基座的測量臺的上表面平行相對且各貼置有墊片，被測量的所述多孔介質置 于所述墊片之間；
[0019] 所述量筒為容納測量液的圓筒形容器，外周面設有顯示所述測量液余量變化的刻 度線，所述量筒依次連接所述球閥、伸縮管和上尺度軸，并且該量筒的內(nèi)腔、球閥的內(nèi)腔、伸 縮管的內(nèi)腔和上尺度軸的內(nèi)管道構成所述測量液由所述量筒流向所述壓盤下側的被測量 多孔介質的通道。
[0020] 作為進一步改進，所述的量筒與球閥之間、球閥與伸縮管之間以及所述基座與下 尺度軸之間均通過螺紋分別連接，所述伸縮管與上尺度軸之間通過接頭和卡箍連接。
[0021] 作為進一步改進，所述的量筒和壓盤采用便于觀察的透明材料或半透明材料制 成。
[0022] 作為進一步改進，所述的墊片采用透明且壓縮變形小的硅橡膠制成。
[0023] 作為進一步改進，所述的基座的上部設置有用以鎖固所述上尺度軸的尺度鎖。
[0024] 作為進一步改進，所述的量筒采用固定架固定在適合的高度。
[0025] 作為進一步改進，所述的上尺度軸和下尺度軸采用不銹鋼材料制成。
[0026] 作為進一步改進，所述的基座下方放置有測量液接盤，該測量液接盤為塑料盒，直 徑大于所述基座的直徑。
[0027]作為進一步改進，所述的排氣液和測量液為乙醇水溶液或丙三醇水溶液。
[0028]本發(fā)明的另一技術方案是：
[0029] -種通過上述測量裝置實現(xiàn)的多孔介質平面滲透率的測量方法，其包括如下具體 步驟：
[0030] 一、測量前準備
[0031] 1)采用脫氣水調(diào)配排氣液和測量液；
[0032] 2)裁剪被測量多孔介質，測量并確定被測量多孔介質的原始厚度；
[0033] 3)使用酒精或丙酮溶劑將所述量筒、球閥、伸縮管、上尺度軸、下尺度軸、壓盤、基 座、上墊片和下墊片清洗干凈，晾干后裝配并安裝所述壓縮率可調(diào)型多孔介質平面滲透率 的測量裝置；
[0034] 4)在所述上墊片與下墊片之間放置被測量多孔介質，旋轉調(diào)節(jié)所述上尺度軸和壓 盤的高度，使所述上墊片和下墊片緊貼并壓縮被測量多孔介質，測量獲得被測量多孔介質 的測試厚度，按照下列公式計算確定被測量多孔介質的測試壓縮率：
[0035]測試壓縮率=被測量多孔介質厚度壓縮量/原始厚度，
[0036]被測量多孔介質壓縮量=原始厚度-測試厚度；
[0037] 被測量多孔介質的厚度按照下列方法獲得：
[0038] 以所述下尺度軸的刻度基準線為基準讀取所述上尺度軸的刻度值，再以所述上尺 度軸的刻度基準線為基準讀取所述下尺度軸的刻度值，該上尺度軸刻度值與下尺度軸刻度 值相加的和，即為被測量多孔介質的厚度；
[0039] 二、排氣
[0040] 開啟所述球閥，在所述量筒中持續(xù)倒入排氣液，使排氣液依次流過量筒、球閥、伸 縮管和上尺度軸，流入被測量多孔介質的中心，再沿徑向流過被測量多孔介質的半徑范圍 后流出，觀察所述壓盤處以及被測量多孔介質的側表面處無氣泡殘留，即可確認排氣液已 經(jīng)完全浸潤被測量多孔介質，停止倒入排氣液；
[0041 ]三、測量數(shù)據(jù)并計算獲得滲透率
[0042] 1)通過觀察所述量筒上的刻度線，記錄在一定的測量時間開始和結束時所述量筒 內(nèi)測量液的液位高度；
[0043] 2)根據(jù)所述測量液查閱測量液粘度和測量液密度；
[0044] 3)根據(jù)下列公式計算在所述測試壓縮率的條件下被測量多孔介質的平面滲透率：
[0045]
[0046] 其中，