[發(fā)明專利]一種多孔介質(zhì)滲透率的測量裝置及測量方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010515608.3 | 申請日： | 2020-06-08 |
| 公開（公告）號： | CN111504883A | 公開（公告）日： | 2020-08-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 譚思聰;王濤;郭聰;姜玉雁 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院工程熱物理研究所 |
| 主分類號： | G01N15/08 | 分類號： | G01N15/08 |
| 代理公司： | 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021 | 代理人： | 周天宇 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 多孔 介質(zhì) 滲透 測量 裝置 測量方法 | ||
本申請?zhí)峁┝艘环N多孔介質(zhì)滲透率的測量裝置及測量方法，測量裝置包括：計量驅(qū)動單元(1)，用于驅(qū)動液體流動并測量液體流量；樣本測量單元(2)，包括多孔介質(zhì)安裝框架(21)、可視窗(22)、流體入口(23)、流體出口(24)、壓力檢測裝置以及腔體(25)，其中，多孔介質(zhì)設(shè)于多孔介質(zhì)安裝框架(21)的內(nèi)底面，可視窗(22)密封多孔介質(zhì)安裝框架(21)的開口并與多孔介質(zhì)形成腔體(25)，壓力檢測裝置貫通多孔介質(zhì)安裝框架(21)的底面并與多孔介質(zhì)接觸，流體入口(23)與計量驅(qū)動單元連接用于使液體流入，流體出口(24)用于使液體流出；壓力控制單元(5)，用于控制腔體(25)內(nèi)部的壓力。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及熱管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔介質(zhì)滲透率的測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)
熱管作為一種高效的傳熱器件，被廣泛的應(yīng)用在電子器件散熱、空調(diào)、火電廠、航空航天、船舶等諸多領(lǐng)域。熱管按照工作液體回流動力一般可分為有芯熱管、重力熱管(又稱為兩相閉式熱虹吸管)、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、電流體動力熱管、磁流體動力熱管、滲透熱管等。有芯熱管一般利用多孔介質(zhì)的毛細(xì)壓力提供動力。在逆重力形式下，毛細(xì)壓力(ΔPc)克服多孔介質(zhì)中的液相流動阻力(ΔP1)、通道中的汽相流動阻力(ΔPv)和重力(ΔPg)，從而使得液體可以源源不斷的從冷凝段流向蒸發(fā)段。即：ΔPc≥ΔPl+ΔPv+ΔPg。當(dāng)毛細(xì)壓力不足以提供三者合力的時候，則達(dá)到毛細(xì)極限，熱管蒸發(fā)段會發(fā)生干燒造成傳熱惡化。對熱管中的毛細(xì)力、汽相阻力和液相阻力進(jìn)行準(zhǔn)確的定量計算是熱管精確設(shè)計必不可少的步驟。數(shù)值仿真對于通道內(nèi)單相計算比較準(zhǔn)確，因此，汽相流動阻力可以通過數(shù)值仿真的方法進(jìn)行計算。但對于多孔介質(zhì)的流動阻力計算，數(shù)值仿真方法還很不成熟，所以一般用實驗手段對多孔介質(zhì)的流動阻力進(jìn)行測量。多孔介質(zhì)流動阻力的表達(dá)式，即根據(jù)Darcy定律為：ΔPf＝μmL/(ρAK)，其中，ΔPf為多孔介質(zhì)流動方向兩點之間流動阻力，μ為液體的動力粘度，m為質(zhì)量流量(量綱kg/s)，L為流動方向兩點之間多孔介質(zhì)長度，A為流動橫截面積，K為滲透率(量綱m2)。式中的滲透率K是與多孔介質(zhì)的孔隙率、孔徑大小等幾何尺度有關(guān)，需要經(jīng)過測量獲得。
現(xiàn)有的多孔介質(zhì)滲透率測量，常用強(qiáng)制流動方法，如圖1所示，壓力變化可通過沿程阻力測量裝置測得(如毛細(xì)管液位計，或者靈敏的壓力傳感器)，流量可用量筒計量或者直接用泵設(shè)定流量。實際上，多孔介質(zhì)的滲透率受具體工況下邊界條件的影響，邊界條件一般可分為除流動方向外四周封閉邊界條件，如圖2a(前后也封閉)，以及一側(cè)或者多側(cè)處于開口的情形，如圖2b所示。如果多孔介質(zhì)沿流動方向側(cè)面有開口，那么用圖1中的強(qiáng)制流動方法所測的值當(dāng)成該情形下的滲透率會造成一定誤差，因為一側(cè)開口與四周封閉邊界條件相比有兩點不同：第一點是開口側(cè)多孔介質(zhì)表面的液體與外部汽相之間會形成彎月面，此時流動方向流動橫截面積與封閉情形是不同的；第二點是開口側(cè)不是無滑移邊界條件。這兩個因素造成封閉邊界條件與開口情形滲透率有所差別。如果所測多孔介質(zhì)足夠厚，上述兩個因素造成的誤差相對較小，甚至這種誤差可以忽略。如果多孔介質(zhì)足夠薄(厚度在0～5mm)，那么開口和封閉兩種情形下滲透率差異巨大，此時不能用圖1所示的強(qiáng)制流動法來測量。因為強(qiáng)制流動情況下流體會從多孔介質(zhì)表面溢出，無法沿著流動方向形成壓力梯度。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本公開提供了一種多孔介質(zhì)滲透率的測量裝置及測量方法，至少解決以上技術(shù)問題。
(二)技術(shù)方案
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