[發明專利]一種用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置

有效

• 申請號: 201811299374.2
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109540758B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 楊光;程鑫;陳康;蔡愛峰;吳靜怡
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，包括實驗管組、供氣系統、儲氣緩沖系統、超低壓保障系統和數據采集系統，其中，所述實驗管組是主要的實驗區域，提供不同尺寸多孔介質的排布空間和參數測量孔道；所述供氣系統連接所述儲氣緩沖系統，提供源源不斷的氣體氛圍；所述儲氣緩沖系統連接所述實驗管組，提供穩定的氣流參數和進出口壓力；所述超低壓保障系統連接所述儲氣緩沖系統，實現氣體在系統中定向穩定流動；所述數據采集系統連接實驗 管組和所述儲氣緩沖系統，實現目標參數的采集、信號轉換和處理；所述實驗管組自上而下依次由第一圓錐過渡段、第一測量段、多孔介質填充段、第二測量段、第二圓錐過渡段拼接組成，所述第一圓錐過渡段、所述第一測量段、所述多孔介質填充段、所述第二測量段、所述第二圓錐過渡段之間通過帶有氟膠圈支架的不銹鋼卡箍密封連接，實現所述實驗管組的快速拆裝功能；所述多孔介質填充段為垂直放置的不銹鋼光滑圓柱筒形，避免重力對填充物排布的影響，所述多孔介質填充段的內部空間高200mm，所述多孔介質填充段的橫截面直徑60mm，所述多孔介質填充段的內部緊密地排布由顆粒構成的具有不同孔隙率的多孔介質，實現所述顆粒緊密貼合在管壁周邊，所述多孔介質包括同種規格的所述顆粒和不同規格的所述顆粒；所述儲氣緩沖系統包括第一儲氣罐、第二儲氣罐、精密針閥；所述第一儲氣罐置于所述實驗管組的進口端，所述第一儲氣罐通過第二真空球閥與第二真空泵連接；所述第二儲氣罐置于所述實驗管組的出口端，所述第二儲氣罐通過第一真空球閥與第一真空泵連接；所述精密針閥的入口端連接所述第一儲氣罐，所述精密針閥的出口端連接流量傳感器；所述流量傳感器與所述實驗管組的進氣口通過軟管連接。

2.如權利要求1所述的用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，所述第一圓錐過渡段的內端和所述第二圓錐過渡段的內端均采用真空法蘭結構，所述第一圓錐過渡段與所述第一測量段通過第一卡鉗連接，所述第二圓錐過渡段與所述第二測量段通過第二卡鉗連接，所述第二圓錐過渡段的外端為標準的密封螺紋通孔，所述第二圓錐過渡段與流量傳感器通過氣管接頭連接。

3.如權利要求1所述的用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，所述數據采集系統包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、流量傳感器、第一絕對壓力表、第二絕對壓力表；所述第一測量段距所述多孔介質填充段的50mm處設有所述第一壓力傳感器，所述第一測量段距所述多孔介質填充段的130mm處設有所述第一溫度傳感器，所述第二測量段距所述多孔介質填充段的50mm處設有所述第二壓力傳感器，所述第二測量段距所述多孔介質填充段的130mm處設有所述第二溫度傳感器，所述第一測量段與所述第二測量段完全一致且對稱安裝在所述多孔介質填充段兩端。

4.如權利要求1所述的用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，所述多孔介質填充段的外壁面設有保溫層，所述保溫層包括聚乙烯保溫棉和鋁箔反射層，所述多孔介質填充段的外壁面設有對稱的定位支撐耳，所述多孔介質填充段兩端均設有定制燒結網和硅膠環形墊片，所述定制燒結網和所述硅膠環形墊片保證所述多孔介質填充段的填充物被壓緊且不變形，實現所述多孔介質填充段的內部緊密牢固。

5.如權利要求1所述的用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，所述多孔介質填充段的填充物由規律排布的微單元組成，所述微單元的形狀根據實驗需求進行設計加工獲得，所述微單元的形狀包括圓球形、圓柱形、通過3D打印獲得的設計形狀。

6.如權利要求1所述的用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，所述供氣系統包括高純氣體儲罐、穩壓減壓閥，所述供氣系統通過所述穩壓減壓閥開度調控氣體充注速率。

7.如權利要求1所述的用于研究多孔結構中氣體流動特性的實驗裝置，其特征在于，所述超低壓保障系統包括氣體緩沖倉、第二真空球閥、第二真空泵、第一真空球閥、第一真空泵；所述第二真空泵置于所述實驗管組的進口端，所述第二真空泵與所述第二真空球閥之間設有氣體緩沖倉，所述第二真空泵依次通過所述氣體緩沖倉、所述第二真空球閥連接至第一儲氣罐；所述第一真空泵依次通過所述第一真空球閥、真空波紋管連接至第二儲氣罐。