多孔固体材料物理参数测定仪和方法

摘要

本发明公开了一种多孔固体材料物理参数测定仪和方法，测定仪包括缸体、瓶架、容器瓶、震动模块、控温装置等；容器瓶为大肚细长颈瓶，容器瓶的顶部和底部均设有开口，并分别设有瓶塞，细长瓶颈上设有容积刻度，具有控温、震动和称量的功能。利用固体微珠掩埋多孔固体材料测试其体积，避免了气体或液体测试时流体往固体材料中渗透而引起的误差，同时也大大简化了该类材料体积测试实验步骤，将体积、质量、密度等物理参数测定过程中需要不同实验设备才能实现的功能整合为一体，减小了实验室空间要求，同时也降低了多台实验设备引起的仪器误差问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体材料物理参数的测定技术，尤其涉及一种多孔固体材料物理参数测定仪和方法。

背景技术

现有技术中的测试不规则形状致密固体材料体积的方法有排水法和气体测试法。而对于多孔较疏松固体材料(比如煤)体积的测量大都采用蜡封排水法。对于多孔不规则形状固体采用气体测量方法，气体会通过固体的裂隙进入固体内部吸附在固体内部孔隙裂隙表面或者游离在孔隙里，进而引起测试体积的结果偏小；另外直接利用水或者蜡封排水法也存在水或蜡渗入到固体内部的现象，引起测试体积的结果偏小。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、测试方便、测试结果准确的多孔固体材料物理参数测定仪和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的多孔固体材料物理参数测定仪，包括缸体，所述缸体内设有瓶架，所述瓶架上设有一个或多个容器瓶，所述缸体的底部设有震动模块，所述容器瓶通过重力传感器放在所述震动模块上，所述缸体内还设有控温装置；

所述容器瓶的下部为大肚容器，上部为细长瓶颈，所述容器瓶的顶部和底部均设有开口，并分别设有上瓶塞和下瓶塞，所述细长瓶颈上设有容积刻度。

本发明的上述的多孔固体材料物理参数测定仪用固体微珠测定多孔固体材料物理参数的方法，其特征在于，包括步骤：

首先，测试固体材料的真密度：将空的容器瓶放入瓶架中，称取容器瓶的质量并进行归零处理，将待测固体材料的固体粉末加入到容器瓶中，加热震动并控制设定时间的恒定温度后，测试所述固体粉末的质量和体积，并求得固体材料的真密度；

然后，测试固体材料的视密度：将比重比待测固体材料的比重大的固体微珠加入到容器瓶中，震动使微珠的上表面与容器瓶上的容积刻度保持水平，读取微珠体积及质量，并进行归零处理；从瓶架上取出容器瓶，倒置容器瓶并打开下瓶塞，将待测固体材料的固体试件放入容器瓶中并封闭瓶塞，再放入瓶架，震动使固体微珠充分掩埋固体试件后停止，直接推出固体试件的体积和质量，并求得固体材料的视密度；

之后，通过求得的真密度和视密度求得待测固体材料的孔隙率。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的多孔固体材料物理参数测定仪和方法，利用比重比所要测试固体比重大的固体微珠良好的流动性，利用固体测试固体体积，测试方便、测试结果准确，并简化了实验装置。

附图说明

图1为本发明多孔固体材料物理参数测定仪的立面剖视结构示意图；

图2为本发明多孔固体材料物理参数测定仪的平面结构示意图；

图3a为本发明中容器瓶的结构示意图；

图3b为本发明中容器瓶中装入固体微珠后的状态示意图；

图3c为本发明中容器瓶中装入固体微珠和固体试块后的状态示意图；

具体实施方式

本发明的多孔固体材料物理参数测定仪，其较佳的具体实施方式是：

包括缸体，所述缸体内设有瓶架，所述瓶架上设有一个或多个容器瓶，所述缸体的底部设有震动模块，所述容器瓶通过重力传感器放在所述震动模块上，所述缸体内还设有控温装置；

所述容器瓶的下部为大肚容器，上部为细长瓶颈，所述容器瓶的顶部和底部均设有开口，并分别设有上瓶塞和下瓶塞，所述细长瓶颈上设有容积刻度。

本发明的上述的多孔固体材料物理参数测定仪用固体微珠测定多孔固体材料物理参数的方法，其较佳的具体实施方式包括步骤：

首先，测试固体材料的真密度：将空的容器瓶放入瓶架中，称取容器瓶的质量并进行归零处理，将待测固体材料的固体粉末加入到容器瓶中，加热震动并控制设定时间的恒定温度后，测试所述固体粉末的质量和体积，并求得固体材料的真密度；

然后，测试固体材料的视密度：将比重比待测固体材料的比重大的固体微珠加入到容器瓶中，震动使微珠的上表面与容器瓶上的容积刻度保持水平，读取微珠体积及质量，并进行归零处理；从瓶架上取出容器瓶，倒置容器瓶并打开下瓶塞，将待测固体材料的固体试件放入容器瓶中并封闭瓶塞，再放入瓶架，震动使固体微珠充分掩埋固体试件后停止，直接推出固体试件的体积和质量，并求得固体材料的视密度；

之后，通过求得的真密度和视密度求得待测固体材料的孔隙率。

所述固体微珠的直径可以小于或等于150μm。

所述固体材料包括以下一种或多种：煤、土壤、木材。也可以是其它的任意固体材料，特别是多孔介质固体材料。

本发明利用固体测试固体体积的思想，利用比重比所要测试固体比重大的固体微珠良好的流动性和考虑简化实验装置而研制了一套集测试多孔固体材料质量、体积的实验装置。

具体实施例：

如图1所示，包括缸体11、震动模块12、控温装置13、重力传感器14、瓶架15和容器瓶2等。

如图2所示，容器瓶2包括上瓶塞21、下瓶塞22，容器瓶2中可装固体微珠23、固体试件24或固体粉末等。

该测定仪分不同测试内容(真密度、视密度)而分为两种状态：

测真密度时，测量容器瓶2的质量并启动记录软件归零，容器瓶2中不装固体微珠23而加入需要测试的固体粉末，开启上瓶塞21进行加热控温，测试固体粉末的质量和体积，求出真密度；

测视密度时，开启上瓶塞21(或开启下瓶塞22)，在容器瓶2中装如固体微珠23，并封闭下瓶塞22，启动震动模块12，读取固体微珠23的体积和质量，启动测试软件归零。将容器瓶2取下，封闭上瓶塞21并开启下瓶塞22，放入规格约为2cm见方的固体试件24并封闭下瓶塞22，放入瓶架15，启动震动模块12，读取固体试件24的质量和体积。

具体的测试项目可以包括：

(1)对于真密度测试状态，将空的容器瓶放入瓶架中，称取容器瓶的质量并利用软件进行归零处理，将固体粉末加入到容器瓶中，加热震动并控制一定时间的恒定温度，测试固体粉末的质量和体积；

(2)对于视密度测试状态，将比重比测试固体比重大的固体微珠加入容器瓶中，震动到微珠上表明与容器瓶刻度基本保持水平为止，读取微珠体积及质量，并通过软件进行归零处理，从瓶架上取出容器瓶，倒置容器瓶并打开瓶塞，将2cm左右见方的固体试件放入瓶中并封闭瓶塞，放入瓶架，启动装置的震动模块，待固体微珠充分掩埋固体试件后停止，直接退出试件的体积和质量；

(3)通过测试固体粉末质量和体积求得固体真密度，通过测得块体的质量和体积求得视密度；

(4)通过求得的真密度和视密度求得多孔固体材料的孔隙率。

本装置的创新之处在于：

利用固体测试固体体积，避免了流体(气体、液体)进入固体内部而引起的测量系统误差；具有震动控温功能和质量量测功能容器瓶肚大长颈，两端开口；能同时实现多个试样的物理参数测定。

本发明利用固体(固体微珠)测试任意固体(特别是煤、土壤、木材等)材料体积，测试方便、测试结果准确，并简化了实验装置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。