[發(fā)明專利]多孔堆積床層持水與透水特性的測(cè)定裝置及其測(cè)定方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201610225619.1 | 申請(qǐng)日： | 2016-04-12 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN105716989B | 公開（公告）日： | 2018-10-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 黃小波;呂學(xué)偉;薛正良;王煒;余岳;張偉 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 武漢科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N5/02 | 分類號(hào)： | G01N5/02;G01N15/08 |
| 代理公司： | 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104 | 代理人： | 艾小倩 |
| 地址： | 430081 湖北*** | 國(guó)省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多孔 堆積 床層持水 透水 特性 測(cè)定 裝置 及其 方法 | ||
1.一種多孔堆積床層持水與透水特性的測(cè)定裝置的測(cè)定方法，包括外框架(1)，位于外框架(1)外的計(jì)算機(jī)(6)、第二電子天平(8)和盛水箱(10)，以及位于外框架(1)內(nèi)的燒杯(4)、第一電子天平(5)、懸掛件(7)、懸掛筒(2)和試樣筒(3)，其特征在于：所述第一電子天平(5)位于外框架(1)底部，所述燒杯(4)位于第一電子天平(5)上，所述第二電子天平(8)位于外框架(1)頂部，所述懸掛件(7)的一端與第二電子天平(8)相連，所述懸掛件(7)的另一端與懸掛筒(2)相連，所述試樣筒(3)位于懸掛筒(2)內(nèi)，所述試樣筒(3)的筒口設(shè)有噴淋器(11)，所述盛水箱(10)安裝在外框架(1)頂部的外側(cè)面，所述噴淋器(11)的進(jìn)水口通過管道與盛水箱(10)的出水口相連，所述管道上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥(9)，所述第二電子天平(8)的信號(hào)輸出端口和第一電子天平(5)的信號(hào)輸出端口均與計(jì)算機(jī)(6)的信號(hào)輸入端口相連；所述外框架(1)、懸掛筒(2)、盛水箱(10)和試樣筒(3)的材料均為有機(jī)玻璃或樹脂；所述懸掛筒(2)的底部為篩網(wǎng)；所述試樣筒(3)底部為篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)上鋪有濾紙；所述懸掛件(7)的兩端均帶掛鉤；所述盛水箱(10)的杯體表面設(shè)有體積刻度；其測(cè)定方法包括以下步驟：
步驟001.對(duì)鐵礦粉進(jìn)行預(yù)處理：將鐵礦粉放入溫度為115±5℃烘箱內(nèi)烘干掉所有的自由水分，輕壓以破碎掉烘干后結(jié)成塊的鐵礦粉，取一部分冷卻至室溫的鐵礦粉通過縮分器制成一式四份的待檢測(cè)試樣，分別裝入試樣袋、作好試樣標(biāo)記后放入干燥箱內(nèi)備用；
步驟002.初始化檢測(cè)裝置的測(cè)試條件；
步驟003.堆積床層試樣的持水與透水過程測(cè)試；
步驟004.堆積床層物料持水與透水特性參數(shù)的求解；步驟002包括以下步驟：
步驟021，確保計(jì)算機(jī)(6)的數(shù)據(jù)采集程序能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地采集第一電子天平(5)和第二電子天平(8)的讀數(shù)變化；
步驟022，對(duì)放置有空的燒杯(4)的第一電子天平(5)、懸掛有懸掛筒(2)和試樣筒(3)的第二電子天平(8)進(jìn)行去皮操作；
步驟023，將待加入的總水量裝入盛水箱(10)內(nèi)，保持流量調(diào)節(jié)閥(9)處于關(guān)閉狀態(tài)；
步驟024，以偏離垂直方向45度的傾斜度向帶濾紙的試樣筒(3)內(nèi)裝入指定質(zhì)量m0的干燥試樣，隨后通過晃動(dòng)使得堆積床層上表面是平整的；步驟003包括以下步驟：
步驟031，將裝有試樣的試樣筒(3)放回懸掛筒(2)內(nèi)，記錄此時(shí)第一電子天平(5)的讀數(shù)m(c5,0)和第二電子天平(8)的讀數(shù)m(c8,0)；
步驟032，迅速將流量調(diào)節(jié)閥(9)打開到最大開度，讓盛水箱(10)內(nèi)的水在指定時(shí)間內(nèi)通過噴淋器(11)噴灑到堆積床層的表面，堆積床層物料開始吸水與透水過程，第一電子天平(5)和第二電子天平(8)的讀數(shù)發(fā)生連續(xù)的變化；
步驟033，當(dāng)?shù)谝浑娮犹炱?5)和第二電子天平(8)的讀數(shù)不再變化后，停止計(jì)算機(jī)(6)的數(shù)據(jù)采集程序并保存采集的數(shù)據(jù)，此時(shí)第一電子天平(5)和第二電子天平(8)的穩(wěn)態(tài)讀數(shù)值分別為m(c5,T)和m(c8,T)；
步驟034，清除飽和吸水、穩(wěn)態(tài)透水后的試樣，清潔并干燥試樣筒(3)，隨后向試樣筒(3)內(nèi)放入平鋪的濾紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔堆積床層持水與透水特性的測(cè)定裝置的測(cè)定方法，其中步驟004包括以下步驟：
步驟041，根據(jù)步驟003的測(cè)試過程數(shù)據(jù)，繪制堆積床層物料持水與透水過程第一電子天平(5)和第二電子天平(8)的讀數(shù)變化曲線，該堆積床層內(nèi)鐵礦粉試樣的飽和吸水量為：WSA(％)＝(m(c8,T)-m(c8,0))/m0*100％；記第二電子天平(8)的讀數(shù)開始增大到開始降低的時(shí)間段為堆積床層物料的持水時(shí)間t0；
礦粉試樣的飽和濾水質(zhì)量mSD＝(m(c5,T)-m(c5,0))，結(jié)合飽和濾水時(shí)間TD可知該試樣的平均透水速率UPR＝mSD/(m0*TD)(S-1)；
堆積床內(nèi)礦粉試樣的濾水質(zhì)量mSD(tD)隨濾水時(shí)間tD變化的關(guān)系曲線滿足Lagergren一級(jí)速率方程：
mSD(tD)＝mSD×(1-exp(-k×tD))
當(dāng)試樣即將開始濾水過程時(shí)mSD(tD)＝0，對(duì)應(yīng)初始的濾水時(shí)間tD＝0s；當(dāng)濾水質(zhì)量達(dá)到飽和值時(shí)mSD(tD)＝mSD，對(duì)應(yīng)的濾水時(shí)間tD＝TD，其中TD為飽和濾水時(shí)間；濾水速率方程中參數(shù)k反映了堆積床層試樣的濾水速度，k越大則物料的濾水速度越快、飽和濾水時(shí)間TD越短。
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