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专利号: 2023102570441
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测量多孔介质流量特性参数的装置,其特征在于,包括多孔介质固定装置(1)、小容器罐(3)和大容器罐(12),多孔介质固定装置(1)具有两头贯通的密封容置腔,多孔介质(1‑3)设置在密封容置腔中,密封容置腔两端分别通过开关阀连接小容器罐(3)和大容器罐(12);小容器罐(3)上设有测压的第一压力传感器(7),大容器罐(12)上设有测压的第二压力传感器(9);小容器罐(3)和大容器罐(12)上还分别连接有不同的气源和/或不同的真空发生器,以便两个容器罐之间产生压差,使小容器罐(3)内气体向大容器罐(12)流动。

2.根据权利要求1所述的测量多孔介质流量特性参数的装置,其特征在于,大容器罐(12)容积为小容器罐(3)容积的10~15倍。

3.根据权利要求1所述的测量多孔介质流量特性参数的装置,其特征在于,多孔介质固定装置(1)包括空心橡胶(1‑2)和两个端盖(1‑1),空心橡胶(1‑2)内腔和两个端盖(1‑1)上预留的孔洞共同形成密封容置腔;多孔介质(1‑3)包裹在空心橡胶(1‑2)中,两端盖(1‑1)挤压空心橡胶(1‑2)实现密封。

4.一种测量多孔介质流量特性参数的方法,其特征在于,采用权利要求1至3中任一项所述的测量多孔介质流量特性参数的装置;

所述方法包括:

(1)计算小容器罐(3)和大容器罐(12)连通后,气体停止流动时,两个容器罐内部压力的平衡点;

其中P’表示两个容器罐平衡时的压力,P1表示小容器罐(3)初始压力,V1表示小容器罐(3)容积,P2表示大容器罐(12)初始压力,V2表示大容器罐(12)容积;

(2)利用小容器罐(3)上连接的气源进行供气,利用大容器罐(12)上连接的气源或真空发生器进行供气或抽气,使得两个容器罐达到设定压力,且小容器罐(3)初始压力远高于大容器罐(12)初始压力;

操作开关阀,使小容器罐(3)内气体向大容器罐(12)流动;第一压力传感器(7)压力测量值为Pa,第二压力传感器(9)测量值为Pb;

根据气体状态方程和两个容器罐的压力变化曲线,在忽略温度影响的情况下,分别求解小容器罐(3)流出的气体质量流量G1和大容器罐(12)流入的气体质量流量G2;

其中G1表示小容器罐(3)流出的气体质量流量,T1表示小容器罐(3)内部温度;

其中G2表示大容器罐(12)流入的气体质量流量,T2表示大容器罐(12)内部温度;

(3)当多孔介质(1‑3)两端压差为0~2kpa时,计算渗透系数K;

根据压力平衡点计算0~2kpa压差范围内各点的压差,渗透系数K计算公式为:其中K表示渗透系数,μ表示空气粘度,R表示气体常数,L表示多孔介质(1‑3)长度, 表示多孔介质(1‑3)气孔率,A表示多孔介质(1‑3)表面积,PN表示0~2kpa压差范围内的不同压差点;

(4)当多孔介质(1‑3)两端压差为10~300kpa时,计算惯性系数β;

综合考虑两个容器罐温度和压力变化影响,在压差范围10kpa<Pa‑Pb<300kpa时,首先将多个相同压差时刻对应的G1和G2做比值处理,得到的比值随压差变化曲线为:其中ΔP为多孔介质两端压差;a,b,z为比值曲线拟合系数;

再对f(ΔP)做平滑处理,得到曲线f’(ΔP)作为G1(ΔP)/G2(ΔP)新的比值曲线;

最后利用G2(ΔP)·f’(ΔP)作为10~300kpa压差范围内计算惯性系数β的质量流量G3;

惯性系数β计算公式:

5.根据权利要求4所述的测量多孔介质流量特性参数的方法,其特征在于,当满足时,则认为多孔介质(1‑3)两端压差在0~2kpa内。

6.一种测量多孔介质流量特性参数的方法,其特征在于,采用权利要求1至3中任一项所述的测量多孔介质流量特性参数的装置;

所述方法包括:

(1)计算小容器罐(3)和大容器罐(12)连通后,气体停止流动时,两个容器罐内部压力的平衡点;

其中P’表示两个容器罐平衡时的压力,P1表示小容器罐(3)初始压力,V1表示小容器罐(3)容积,P2表示大容器罐(12)初始压力,V2表示大容器罐(12)容积;

(2)利用小容器罐(3)上连接的真空发生器进行抽气,利用大容器罐(12)上连接的真空发生器进行抽气,使得两个容器罐达到设定压力,且小容器罐(3)初始压力远高于大容器罐(12)初始压力;

操作开关阀,使小容器罐(3)内气体向大容器罐(12)流动;第一压力传感器(7)压力测量值为Pa,第二压力传感器(9)测量值为Pb;

根据气体状态方程和两个容器罐的压力变化曲线,在忽略温度影响的情况下,分别求解小容器罐(3)流出的气体质量流量G1和大容器罐(12)流入的气体质量流量G2;

其中G1表示小容器罐(3)流出的气体质量流量,T1表示小容器罐(3)内部温度;

其中G2表示大容器罐(12)流入的气体质量流量,T2表示大容器罐(12)内部温度;

(3)当多孔介质(1‑3)两端压差为0~2kpa时,计算渗透系数K;

根据压力平衡点计算0~2kpa压差范围内各点的压差,渗透系数K计算公式为:其中K表示渗透系数,μ表示空气粘度,R表示气体常数,L表示多孔介质(1‑3)长度, 表示多孔介质(1‑3)气孔率,A表示多孔介质(1‑3)表面积,PN表示0~2kpa压差范围内的不同压差点;

(4)当多孔介质(1‑3)两端压差为10~100kpa时,计算惯性系数β;

综合考虑两个容器罐温度和压力变化影响,在压差范围10kpa<Pa‑Pb<100kpa时,首先将多个相同压差时刻对应的G1和G2做比值处理,得到的比值随压差变化曲线为其中ΔP为多孔介质两端压差;a,b,z为比值曲线拟合系数;

再对f(ΔP)做平滑处理,得到曲线f’(ΔP)作为G1(ΔP)/G2(ΔP)新的比值曲线;

最后利用G2(ΔP)·f’(ΔP)作为10~100kpa压差范围内计算惯性系数β的质量流量G3;

惯性系数β计算公式:

7.根据权利要求6所述的测量多孔介质流量特性参数的方法,其特征在于,当满足时,则认为多孔介质(1‑3)两端压差在0~2kpa内。