一种多孔介质渗透率的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种多孔介质渗透率的测量装置，测量装置包括：计量驱动单元(1)，用于驱动液体流动并测量液体流量；样本测量单元(2)，包括多孔介质安装框架(21)、可视窗(22)、流体入口(23)、流体出口(24)、压力检测装置以及腔体(25)，其中，多孔介质设于多孔介质安装框架(21)的内底面，可视窗(22)密封多孔介质安装框架(21)的开口并与多孔介质形成腔体(25)，压力检测装置贯通多孔介质安装框架(21)的底面并与多孔介质接触，流体入口(23)与计量驱动单元连接用于使液体流入，流体出口(24)用于使液体流出；压力控制单元(5)，用于控制腔体(25)内部的压力。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔介质渗透率的测量装置
本申请涉及热管
，尤其涉及一种多孔介质渗透率的测量装置。
技术介绍
热管作为一种高效的传热器件，被广泛的应用在电子器件散热、空调、火电厂、航空航天、船舶等诸多领域。热管按照工作液体回流动力一般可分为有芯热管、重力热管(又称为两相闭式热虹吸管)、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等。有芯热管一般利用多孔介质的毛细压力提供动力。在逆重力形式下，毛细压力(ΔPc)克服多孔介质中的液相流动阻力(ΔP1)、通道中的汽相流动阻力(ΔPv)和重力(ΔPg)，从而使得液体可以源源不断的从冷凝段流向蒸发段。即：ΔPc≥ΔPl+ΔPv+ΔPg。当毛细压力不足以提供三者合力的时候，则达到毛细极限，热管蒸发段会发生干烧造成传热恶化。对热管中的毛细力、汽相阻力和液相阻力进行准确的定量计算是热管精确设计必不可少的步骤。数值仿真对于通道内单相计算比较准确，因此，汽相流动阻力可以通过数值仿真的方法进行计算。但对于多孔介质的流动阻力计算，数值仿真方法还很不成熟，所以一般用实验手段对多孔介质的流动阻力进行测量。多孔介质流动阻力的表达式，即根据Darcy定律为：ΔPf＝μmL/(ρAK)，其中，ΔPf为多孔介质流动方向两点之间流动阻力，μ为液体的动力粘度，m为质量流量(量纲kg/s)，L为流动方向两点之间多孔介质长度，A为流动横截面积，K为渗透率(量纲m2)。式中的渗透率K是与多孔介质的孔隙率、孔径大小等几何尺度有关，需要经过测量获得。现有的多孔介质渗透率测量，常用强制流动方法，如图1所示，压力变化可通过沿程阻力测量装置测得(如毛细管液位计，或者灵敏的压力传感器)，流量可用量筒计量或者直接用泵设定流量。实际上，多孔介质的渗透率受具体工况下边界条件的影响，边界条件一般可分为除流动方向外四周封闭边界条件，如图2a(前后也封闭)，以及一侧或者多侧处于开口的情形，如图2b所示。如果多孔介质沿流动方向侧面有开口，那么用图1中的强制流动方法所测的值当成该情形下的渗透率会造成一定误差，因为一侧开口与四周封闭边界条件相比有两点不同：第一点是开口侧多孔介质表面的液体与外部汽相之间会形成弯月面，此时流动方向流动横截面积与封闭情形是不同的；第二点是开口侧不是无滑移边界条件。这两个因素造成封闭边界条件与开口情形渗透率有所差别。如果所测多孔介质足够厚，上述两个因素造成的误差相对较小，甚至这种误差可以忽略。如果多孔介质足够薄(厚度在0～5mm)，那么开口和封闭两种情形下渗透率差异巨大，此时不能用图1所示的强制流动法来测量。因为强制流动情况下流体会从多孔介质表面溢出，无法沿着流动方向形成压力梯度。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术提供了一种多孔介质渗透率的测量装置，至少解决以上技术问题。(二)技术方案本技术提供了一种多孔介质渗透率的测量装置，包括：计量驱动单元1，用于驱动液体流动并测量液体流量；样本测量单元2，包括多孔介质安装框架21、可视窗22、流体入口23、流体出口24、压力检测装置以及腔体25，其中，多孔介质设于多孔介质安装框架21的内底面，可视窗22密封多孔介质安装框架21的开口并与多孔介质形成腔体25，压力检测装置贯通多孔介质安装框架21的底面并与多孔介质接触，流体入口23与计量驱动单元连接用于使液体流入，流体出口24用于使液体流出；压力控制单元5，用于控制腔体25内部的压力。可选地，压力检测装置包括多个压力传感器31，32，33，34，35，多个压力传感器31，32，33，34，35均匀分布于多孔介质安装框架21的底面。可选地，计量驱动单元1包括计量泵，计量泵的精度大于等于0.001ml/min。可选地，样本测量单元2与水平面的角度大于0。可选地，样本测量单元2还包括接管26，接管26的一端与腔体25连接，另一端有两开口，压力控制单元5包括供气瓶51、U形管54、进气阀门52以及排气阀门53，供气瓶51通过一进气阀门52与接管26的一开口连接，U形管54的一端与接管26的另一开口连接且该端开口设有排气阀门53。可选地，多个压力传感器的数量为2～10个。可选地，压力传感器为毛细管或精度小于10Pa的压力传感器。可选地，计量驱动单元1包括气瓶101、储液箱102、阀门103以及量筒7，其中，气瓶101与储液箱102连接，储液箱102通过阀门103与样本测量单元2的流体入口23连接，量筒7用于测量所述流体出口24处的体积流量。(三)有益效果本技术提供了一种多孔介质渗透率的测量装置，至少达到如下技术效果：克服了强制流动方法不适用于一侧开口超薄多孔介质渗透率测量的缺陷，利用重力与流动阻力抵消的方法测量出了一侧开口超薄多孔介质的渗透率；强制流动法测渗透率容易受到多孔介质与接触壁面间隙的影响，所测值比实际值更大，导致误差，重力法天然的克服了该缺点；强制流动法只适合测除流动方向外四周壁面封闭的情形，而重力法普遍适用于各种情形，不论是有一侧或者多侧开口还是四周分布；对于一侧开口考虑了内外压差影响，本申请考虑了开口情形下多孔介质渗透率受弯月面内外压差的影响，用腔体压力控制系统定量控制压差。附图说明图1示意性示出了传统的多孔介质渗透率的测量装置。图2a示意性示出了多孔介质的边界条件为除流动方向外四周封闭边界条件的示意图；图2b示意性示出了多孔介质的边界条件为一侧或者多侧处于开口边界条件的示意图；图3示意性示出了根据本公开实施例的多孔介质渗透率的测量装置的结构示意图；图4示意性示出了根据本公开又一实施例的多孔介质渗透率的测量装置的结构示意图；图5示意性示出了根据本公开实施例的多孔介质渗透率的测量装置的测量方法的步骤图。具体实施方式本申请基于重力法原理，提出了一种运用一套装备完成一侧开口情况下超薄多孔介质的渗透率的测量方法与装置，多孔介质爱的厚度在0～5mm范围，并且流动方向边界一侧或多侧开口情形，该多孔介质结构无法用常见的强制流动法测量。同时本申请提出的多孔介质的测量装置同样适用于测量除流动边界封闭的超薄多孔介质，因此本申请中的方法的适用范围更广。本申请提供了一种多孔介质渗透率的测量装置，包括计量驱动单元1、样本测量单元2以及压力控制单元5，其中：计量驱动单元1，用于驱动液体流动并测量液体流量；样本测量单元2，包括多孔介质安装框架21、可视窗22、流体入口23、流体出口24、压力检测装置以及腔体25，其中，多孔介质设于多孔介质安装框架21的内底面，可视窗22密封多孔介质安装框架21的开口并与多孔介质形成腔体25，压力检测装置贯通多孔介质安装框架21的底面并与多孔介质接触，流体入口23与计量驱动单元连接用于使液体流入，流体出口24用于使液体流出；压力控制单元5，用于控制腔体25内部的压力。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔介质渗透率的测量装置，其特征在于，包括：/n计量驱动单元(1)，用于驱动液体流动并测量液体流量；/n样本测量单元(2)，包括多孔介质安装框架(21)、可视窗(22)、流体入口(23)、流体出口(24)、压力检测装置以及腔体(25)，其中，多孔介质设于所述多孔介质安装框架(21)的内底面，可视窗(22)密封所述多孔介质安装框架(21)的开口并与所述多孔介质形成腔体(25)，压力检测装置贯通所述多孔介质安装框架(21)的底面并与所述多孔介质接触，流体入口(23)与所述计量驱动单元连接用于使液体流入，流体出口(24)用于使液体流出；/n压力控制单元(5)，用于控制所述腔体(25)内部的压力。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔介质渗透率的测量装置，其特征在于，包括：
计量驱动单元(1)，用于驱动液体流动并测量液体流量；
样本测量单元(2)，包括多孔介质安装框架(21)、可视窗(22)、流体入口(23)、流体出口(24)、压力检测装置以及腔体(25)，其中，多孔介质设于所述多孔介质安装框架(21)的内底面，可视窗(22)密封所述多孔介质安装框架(21)的开口并与所述多孔介质形成腔体(25)，压力检测装置贯通所述多孔介质安装框架(21)的底面并与所述多孔介质接触，流体入口(23)与所述计量驱动单元连接用于使液体流入，流体出口(24)用于使液体流出；
压力控制单元(5)，用于控制所述腔体(25)内部的压力。


2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述压力检测装置包括多个压力传感器(31，32，33，34，35)，所述多个压力传感器(31，32，33，34，35)均匀分布于所述多孔介质安装框架(21)的底面。


3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述计量驱动单元(1)包括计量泵，所述计量泵的精度大于等于0.001ml/min。


4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭思聪，王涛，郭聪，姜玉雁，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11