【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，尤其涉及一种气液双向对流条件下的多孔介质扩散系数测量装置。
技术介绍
1、多孔介质在化工领域被广泛应用于不同催化体系与分离体系，其中多孔介质内部孔隙的扩散性能对调控表观化学反应速率、提高反应物及产物传输能力有着重要作用。在大多数化学反应调控中，多孔介质中的传质过程面临气液两相的同时传输问题，而其中气液发生双向对流时的扩散系数难以准确测量。因此开发一种多孔介质在同时发生气液双向对流条件下的扩散系数测量装置具有重要意义与应用价值。
2、经过与现有技术对比发现，现有针对多孔介质扩散系数的测量装置仅针对单一物质、单向传输条件下的传质过程进行测试，而具备同时测量气液对流条件下扩散系数条件的测量装置较少。cn 114486635a公开了一种测量多孔材料内分子扩散系数的方法和系统，但是该装置仅能够测量液相探针分子在多孔材料内的扩散系数。cn 107314950a公开了一种测定二氧化碳在多孔介质中扩散系数的方法，但是该方法主要通过核磁共振方法检测二氧化碳浓度变化，无法应用于其他介质。cn 113984587a公开了一种原位测量多孔介质内co2-水扩散系数的方法，但是该方法主要的测试工况为在多孔介质内部充满水的条件下co2在水中的扩散过程，而不存在气液两相双向对流的情况。
技术实现思路
1、为了弥补现有技术在上述问题中的不足与空缺，本专利技术提出了一种气液双向对流条件下的多孔介质扩散系数测量装置，通过可控的气相与液相对流，利用气体溶解实现气相收集与测量，从而定量评价多
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、一种气液双向对流条件下的多孔介质扩散系数测量装置，具体包括多孔介质测试样品、密封边框、上压板、下压板、密封圈、气源、气体处理装置、储液腔、液体泵送装置、气体流量控制计、气体压力传感器、气体浓度传感器、液体压力传感器和液相占比测量装置等。
4、所述的多孔介质测试样品四周连接有防止泄漏的密封边框，多孔介质测试样品与密封边框整体位于所述上压板与下压板之间，上压板与下压板之间为距离可调控的紧固连接，同时上压板与下压板上的密封边框对应位置设有密封圈凹槽，凹槽内部安装有防止泄漏的密封圈，上压板上设有进气口与出气口，进气口与所述气源相连，出气口与气体处理装置相连，下压板下方安装有一储液腔，储液腔与液体泵送装置相连；所述气源提供有一定压力的可溶性气体，气源与上压板的进气口之间依次设有气体流量控制计与气体压力传感器，所述气体处理装置包括顺次连接的液体干燥收集装置与气体无害化处理装置；所述储液腔内设置有用于测量由多孔介质扩散至腔内液体中的气体含量的气体浓度传感器和用于测量液体压力波动的液体压力传感器；所述多孔介质测试样品侧面设有可以实时测量多孔介质内部液体含量占比的液相占比测量装置。
5、进一步地，所述液相占比测量装置能够发射x射线，并在对侧收集穿透多孔介质测试样品衰减后的x射线，根据射线衰减情况可计算重构得到多孔介质测试样品内部的液相体积与占比。
6、进一步地，所述密封边框中加入用于示踪的气体指示剂，以检测边框处是否发生串漏。
7、进一步地，所述气源提供的可溶性气体与储液腔内部液体间具有合适的溶解度，气体在液体中的溶解度范围为1～50。
8、进一步地，所述上压板与多孔介质测试样品的接触区域范围内设置有用于气体导流与液滴吹扫的流道，通过导流区实现合适的气体分配，以保证流道内部气体压强和流速均匀分布。
9、进一步地，所述上压板的制作材料为透明材质，且材料表面涂覆有用于加强气体对液滴吹扫能力的超疏水涂层。
10、进一步地，所述下压板中设置有用于过滤和支撑的多孔支撑层，多孔支撑层具有较大刚度与合适孔径范围，弹性模量不小于200mpa，孔径范围为10μm～500μm。
11、进一步地，所述液体泵送装置能够提供稳定的微小流量控制与输出，流量控制范围为10μl/min～20ml/min。
12、进一步地，所述储液腔侧面连接有液体压力缓冲区，仪器工作时压力缓冲区内储存有一定体积的难溶气体，用于减缓液体压力的剧烈变化，便于液体压力控制。
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1.一种气液双向对流条件下的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：包括多孔介质测试样品(1)、密封边框(2)、上压板(3)、下压板(4)、密封圈(5)、气源(6)、气体处理装置(7)、储液腔(8)、液体泵送装置(9)、气体流量控制计(10)、气体压力传感器(11)、气体浓度传感器(12)、液体压力传感器(13)；
2.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：还包括液相占比测量装置(14)，所述液相占比测量装置(14)设置于所述多孔介质测试样品(1)侧面，所述液相占比测量装置(14)能够实现CT成像，通过发射X射线并在对侧收集穿透多孔介质测试样品(1)衰减后的X射线，根据射线衰减情况可计算重构得到多孔介质测试样品(1)内部的液相体积与占比。
3.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述密封边框(2)中加入用于示踪的气体指示剂，以检测边框处是否发生串漏。
4.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述气源(6)提供的可溶性气体与储液腔(8)内部液体间具有合适的溶解度，气体在液体中的溶解度范
5.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述上压板(3)与所述多孔介质测试样品(1)的接触区域范围内设置有用于气体导流与液滴吹扫的流道(301)，通过导流区(302)实现合适的气体分配，以保证流道内部气体压强和流速均匀分布。
6.根据权利要求1和权利要求5所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述上压板(3)的制作材料为透明材质，且材料表面涂覆有用于加强气体对液滴吹扫能力的超疏水涂层。
7.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：还包括用于过滤和支撑的多孔支撑层(401)，所述多孔支撑层位于所述上压板(3)与所述下压板(4)之间，多孔支撑层具有较大刚度与合适孔径范围，弹性模量不小于200MPa，孔径范围为10μm～500μm。
8.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述液体泵送装置(9)能够提供稳定的微小流量控制与输出，流量控制范围为10μL/min～20mL/min。
9.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述储液腔(8)侧面连接有液体压力缓冲区(801)，仪器工作时压力缓冲区(801)内储存有一定体积的难溶气体(802)，用于减缓液体压力的剧烈变化，便于液体压力控制。
...【技术特征摘要】
1.一种气液双向对流条件下的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：包括多孔介质测试样品(1)、密封边框(2)、上压板(3)、下压板(4)、密封圈(5)、气源(6)、气体处理装置(7)、储液腔(8)、液体泵送装置(9)、气体流量控制计(10)、气体压力传感器(11)、气体浓度传感器(12)、液体压力传感器(13)；
2.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：还包括液相占比测量装置(14)，所述液相占比测量装置(14)设置于所述多孔介质测试样品(1)侧面，所述液相占比测量装置(14)能够实现ct成像，通过发射x射线并在对侧收集穿透多孔介质测试样品(1)衰减后的x射线，根据射线衰减情况可计算重构得到多孔介质测试样品(1)内部的液相体积与占比。
3.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述密封边框(2)中加入用于示踪的气体指示剂，以检测边框处是否发生串漏。
4.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特征在于：所述气源(6)提供的可溶性气体与储液腔(8)内部液体间具有合适的溶解度，气体在液体中的溶解度范围为1～50。
5.根据权利要求1所述的多孔介质扩散系数测量装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王子羲，郭腾达，郏鹏阳，王忠举，刘辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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