CN106404599B - 一种秸秆真空传递性能测试装置及测试方法 - Google Patents

一种秸秆真空传递性能测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

一种秸秆真空传递性能测试装置及测试方法，涉及材料性能测试领域。该装置其包括壳体、秸秆排水体、抽真空系统和第一真空测量系统。壳体中的第一底座和第二底座分别与侧板连接，构成密闭的秸秆室。秸秆排水体的第一秸秆接头和第二秸秆接头分别与第一底座和第二底座连接，其弹性结构包括容置腔。第一真空测量系统的第一管道的一端伸入到容置腔内，另一端设置第一真空测量装置。抽真空系统的第二管道的一端伸入到容置腔内，另一端设置抽真空装置和第二真空测量装置，且设置有第一阀门。通过该装置可以测试秸秆在真空负压状态下的真空传递性能。一种秸秆真空传递性能测试方法，利用上述的装置进行测试，其能够得到秸秆在真空负压状态下的真空传导率。

Description

一种秸秆真空传递性能测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及材料性能测试领域，具体而言，涉及一种秸秆真空传递性能测试装置及测试方法。
背景技术
农作物秸秆是农业生产中的主要废弃物之一，目前全世界每年农业生产中产生的秸秆为1000亿～2000亿吨，中国每年有近6亿吨秸秆，而被利用的不足2000万吨，约97％的秸秆被焚烧、堆积和遗弃，这对环境造成了极大的破坏。解决好秸秆的处置问题，是缓解环境污染的有效措施。另一方面，将秸秆作为排水体用于软土的排水固结已经有所应用，要想很好地利用秸秆作为排水材料，需要先了解秸秆的真空传递性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种秸秆真空传递性能测试装置，通过该测试装置可以测试得到秸秆在真空负压状态下的真空传递性能。
本发明的另一目的在于提供一种秸秆真空压缩性能测试方法，通过该测试方法能够得到秸秆在真空负压状态下的真空传递性能。
本发明的实施例是这样实现的：一种秸秆真空传递性能测试装置，其包括壳体、秸秆排水体、抽真空系统和第一真空测量系统。壳体包括第一底座、第二底座和侧板，第一底座和第二底座分别与侧板连接，构成用于容置秸秆排水体的秸秆室，秸秆室为一个密闭的空间。秸秆排水体包括弹性结构、第一秸秆接头和第二秸秆接头，弹性结构包括用于放置秸秆的容置腔和第一接口、第二接口；第一接口与第一秸秆接头可拆卸连接，第二接口与第二秸秆接头可拆卸连接；第一秸秆接头与第一底座连接，第二秸秆接头与第二底座连接。第一真空测量系统包括第一管道和第一真空测量装置，第一管道的一端伸入到容置腔内，第一管道的另一端设置有第一真空测量装置；抽真空系统包括抽真空装置和第二管道，第二管道的一端伸入到容置腔内，第二管道的另一端设置有抽真空装置和第二真空测量装置，第二管道上设置有第一阀门。
在本发明较佳的实施例中，第一底座和侧板之间通过螺纹连接，第二底座与侧板之间固定连接。
在本发明较佳的实施例中，第一底座与侧板的连接处设置有第一防渗垫圈。
在本发明较佳的实施例中，第一秸秆接头和第二秸秆接头为“T”字形，第一秸秆接头和第二秸秆接头的宽边端与弹性结构卡接，第一秸秆接头和第二秸秆接头的细端为带螺纹的杆状，细端分别与第一底座和第二底座螺纹连接，第一秸秆接头套设有第一螺母，第二秸秆接头套设有第二螺母。
在本发明较佳的实施例中，第一螺母和第二螺母内侧均设置有第二防渗垫圈。
在本发明较佳的实施例中，抽真空系统还包括真空罐，真空罐设置在第二管道和抽真空装置之间，并与第二管道和抽真空装置的接口连接，真空罐上设置有气阀。
在本发明较佳的实施例中，侧板上设置有秸秆形态调整杆，秸秆形态调整杆与侧板螺纹连接，连接的设置有防渗件。
在本发明较佳的实施例中，秸秆真空传递性能测试装置还包括供水系统，供水系统包括水罐和可用于称量水罐质量的称量装置，水罐通过第三管道与秸秆室连通，第三管道设置有第二阀门。
一种秸秆真空传递性能测试方法，该测试方法是利用秸秆真空传递性能测试装置进行的，其包括以下步骤：在容置腔内装入质量为m0的秸秆，装入秸秆后的容置腔高度为h0，直径为d0；将秸秆排水体安装在秸秆室后，打开第一阀门，并打开抽真空装置，抽真空装置的初始真空度为A0，当第一真空测量装置与第二真空测量装置的示数稳定时，分别得到真空度A1和A2，秸秆的真空传导率K＝(A2-A1)/h0。
一种秸秆真空传递性能测试方法，该测试方法是利用秸秆真空传递性能测试装置进行的，其包括以下步骤：在容置腔内装入质量为m0的秸秆，装入秸秆后的容置腔高度为h0，直径为d0；将秸秆排水体安装在秸秆室后，打开第一阀门和第二阀门，然后通过水罐向秸秆室内注满水，关闭第二阀门后称量水罐的质量为M1；然后打开抽真空装置，当称量装置的示数趋于稳定时，称量水罐的质量为M2，秸秆的初始体积V0＝π*d0 2*/4，秸秆的总体积变化量△V＝(M1-M2)/ρ水，秸秆稳定后的体积V稳＝V0-△V，稳定时秸秆排水体的密度ρ稳＝m0/V稳，当第一真空测量装置与第二真空测量装置的示数稳定时，分别得到真空度A1和A2，秸秆的真空传导率K＝(A2-A1)/h0。
本发明实施例的有益效果是：通过抽真空系统，可使秸秆排水体的容置腔内产生负压，进而形成力的作用对容置腔内的秸秆进行压缩，当秸秆被压缩时，弹性结构也会被压缩，通过第一真空测量装置和第二真空测量装置测得的真空度，进而可以得到真空负压状态下的真空传导率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例中秸秆真空传递性能测试装置的示意图；
图2为图1中Ⅱ-Ⅱ的放大图；
图3为图1中秸秆排水体的示意图；
图4为本发明第二实施例中秸秆真空传递性能测试装置的示意图。
图标：100-秸秆真空传递性能测试装置；200-秸秆真空传递性能测试装置；110-壳体；111-第一底座；112-第二底座；113-侧板；114-秸秆室；115-第一防渗垫圈；116-第一螺母；117-第二螺母；118-秸秆形态调整杆；119-防渗件；130-秸秆排水体；131-弹性结构；131a-容置腔；131b-第一接口；131c-第二接口；132-第一秸秆接头；133-第二秸秆接头；170-第一真空测量系统；171-第一管道；172-第一真空测量装置；190-抽真空系统；191-抽真空装置；192-第二管道；193-第二真空测量装置；194-第一阀门；195-真空罐；196-气阀；240-供水系统；241-水罐；242-称量装置；243-第三管道；244-第二阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”“内”“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例
请参照图1，本实施例提供一种秸秆真空传递性能测试装置100，其包括壳体110、秸秆排水体130、抽真空系统190和第一真空测量系统170。
壳体110包括第一底座111、第二底座112和侧板113，第一底座111和侧板113连接，第二底座112和侧板113连接，第一底座111、第二底座112和侧板113组成的空间构成用于容置秸秆排水体130的秸秆室114，秸秆室114是一个封闭的空间。侧板113上设置有秸秆形态调整杆118，秸秆形态调整杆118与侧板113螺纹连接，连接处设置有防渗件119。
请参见图1和图2，在本实施例中，第一底座111和侧板113之间通过螺纹连接，第一底座111与侧板113的连接处设置有第一防渗垫圈115；第二底座112与侧板113之间固定连接。在其他实施例中，第一底座111和侧板113可固定连接；第二底座112和侧板113可采用可拆卸的方式连接。在本实施例中，侧板113的材质为有机玻璃。在其他实施例中，侧板113的材质不做限定。
需要说明的是，在本实施例中，第一底座111在第二底座112的上方。
请参见图3，秸秆排水体130包括弹性结构131、第一秸秆接头132和第二秸秆接头133，弹性结构131包括用于放置秸秆的容置腔131a和第一接口131b、第二接口131c；第一接口131b与第一秸秆接头132可拆卸连接，第二接口131c与第二秸秆接头133可拆卸连接；第一秸秆接头132与第一底座111连接，第二秸秆接头133与第二底座112连接。
在本实施例中，弹性结构131的材质为橡胶膜，在其他实施例中，弹性结构131的材质不做限定，可为塑料膜，只要满足能够盛装秸秆和隔水，且具有一定的弹性即可。
在本实施例中，弹性结构131为圆筒状。在其他实施例中，弹性结构131的形状不做限定，可为矩形框体，只要能确定其体积即可。
第一秸秆接头132和第二秸秆接头133为“T”字形，第一秸秆接头132和第二秸秆接头133的宽边端与弹性结构131卡接，第一秸秆接头132和第二秸秆接头133的细端为带螺纹的杆状，细端分别与第一底座111和第二底座112螺纹连接，第一秸秆接头132套设有第一螺母116，第二秸秆接头133套设有第二螺母117。第一螺母116和第二螺母117内侧均设置有第二防渗垫圈(图中未示出)。
在本实施例中，第一秸秆接头132和第二秸秆接头133的宽边端与弹性结构131通过卡扣卡接；在其他实施例中，卡接的方式可通过卡套式管接头连接。
请参见图1，第一真空测量系统170包括第一管道171和第一真空测量装置172，第一管道171的一端伸入到容置腔131a内，第一管道171的另一端设置有第一真空测量装置172。
在本实施例中，第一真空测量装置172为真空表，在其他实施例中，第一真空测量装置172可为其他，只要能直接或间接地测量真空度即可。
抽真空系统190包括抽真空装置191、第二管道192和真空罐195、第二真空测量装置193，第二管道192的一端与真空罐195连通，抽真空装置191的接口与真空罐195连接，真空罐195上设置有气阀196，第二真空测量装置193设置在真空罐195上；第二管道192的另一端伸入到容置腔131a内，第二管道192上设置有第一阀门194。
在本实施例中，抽真空装置191为真空泵，第二真空测量装置193为真空表，第一阀门194设置了两个。在其他实施例中，抽真空装置191不做限定，可为抽空器，只要能够实现抽真空即可；第二真空测量装置193可为其他，只要能直接或间接地测量真空度即可；第一阀门194可设置一个或三个。
秸秆真空传递性能测试装置100的工作原理：在秸秆排水体130的容置腔131a内装入秸秆，可得到装入秸秆后容置腔131a的高度；将秸秆排水体130安装在秸秆室114后，打开第一阀门194，并打开抽真空装置191，可使秸秆排水体130的容置腔131a内产生负压，进而形成力的作用对容置腔131a内的秸秆进行压缩；秸秆排水体130包括弹性结构131，当秸秆被压缩时，弹性结构131也会收缩，通过第一真空测量装置172和第二真空测量装置193测得的真空度，进而可以得到真空负压状态下的真空传导率。
本实施例还提供了一种秸秆真空传递性能的测试方法，其包括以下测试步骤：
在容置腔131a内装入质量为m0的秸秆，装入秸秆后的容置腔131a高度为h0，直径为d0；将秸秆排水体130安装在秸秆室114后，打开第一阀门194，并打开抽真空装置191，抽真空装置191的初始真空度可通过第二真空测量装置193测得为A0。抽真空可使秸秆排水体130的容置腔131a内产生负压，进而形成力的作用对容置腔131a内的秸秆进行压缩；秸秆排水体130包括弹性结构131，当秸秆被压缩时，弹性结构131也会收缩，当第一真空测量装置172与第二真空测量装置193的示数稳定时，分别得到真空度A1和A2，进而得到秸秆的真空传导率K＝(A2-A1)/h0。
第二实施例
本实施例提供了一种秸秆真空传递性能测试装置200，本实施例与第一实施例的区别仅在于增加了供水系统240，本实施例中未提到的结构请参见第一实施例的描述。
请参见图4，秸秆真空传递性能测试装置200还包括供水系统240，供水系统240包括水罐241和可用于称量水罐241质量的称量装置242，水罐241通过第三管道243与秸秆室114连通，第三管道243设置有第二阀门244。
在本实施例中，称量装置242为电子称，第二阀门244设置了一个。在其他实施例中，称量装置242不做限定，只要能够直接或间接地称量水罐241的质量即可，可选择天平或是地磅；第二阀门244的数量也不做限定，可为两个或三个。
秸秆真空传递性能测试装置200的工作原理：在秸秆排水体130的容置腔131a内装入秸秆，可得到装入秸秆后容置腔131a的高度；将秸秆排水体130安装在秸秆室114后，打开第一阀门194，并打开抽真空装置191，可使秸秆排水体130的容置腔131a内产生负压，进而形成力的作用对容置腔131a内的秸秆进行压缩；秸秆排水体130包括弹性结构131，当秸秆被压缩时，弹性结构131也会收缩。同时，由于秸秆收缩，水罐241中的水会进入到秸秆室114，通过称量装置242可称量变化前后的水罐241的质量；进而可以得到稳定时秸秆排水体130的密度。通过第一真空测量装置172和第二真空测量装置193测得的真空度，进而可以得到真空负压状态下的真空传导率。通过打开或关闭真空罐195上的气阀196可以调节真空度，第二真空测量装置193可对真空度进行测量，进而可以调节对秸秆压缩所产生的力，从而得到不同真空度下稳定时秸秆排水体130的密度，从而可以得到稳定时秸秆排水体130的密度与真空传导率之间的关系。
一种秸秆真空传递性能测试方法，本实施例与第一实施例的区别仅在于增加了测量水罐241的质量变化，本实施例中未提到的步骤请参见第一实施例的描述。
秸秆真空传递性能测试方法，其测试步骤还包括：打开第一阀门194后打开第二阀门244，然后通过水罐241向秸秆室114内注满水，关闭第二阀门244后称量水罐241的质量为M1；然后打开抽真空装置191，当称量装置242的示数趋于稳定时，称量水罐241的质量为M2，秸秆的初始体积为V0＝π*d0 2*/4，秸秆的总体积变化量为△V＝(M1-M2)/ρ水，秸秆稳定后的体积V稳＝V0-△V，稳定时秸秆排水体130的密度ρ稳＝m0/V稳。从而可以得到稳定时秸秆排水体130的密度与真空传导率之间的关系。
综上所述，通过抽真空系统190，可使秸秆排水体130的容置腔131a内产生负压，进而形成力的作用对容置腔131a内的秸秆进行压缩，当秸秆被压缩时，弹性结构131也会被压缩，通过第一真空测量装置172和第二真空测量装置193测得的真空度，进而可以得到真空负压状态下的真空传导率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种秸秆真空传递性能测试装置，其特征在于，其包括壳体、秸秆排水体、抽真空系统和第一真空测量系统；所述壳体包括第一底座、第二底座和侧板，所述第一底座和所述第二底座分别与所述侧板连接，构成用于容置所述秸秆排水体的秸秆室，所述秸秆室为一个密闭的空间；所述秸秆排水体包括弹性结构、第一秸秆接头和第二秸秆接头，所述弹性结构包括用于放置秸秆的容置腔和第一接口、第二接口；所述第一接口与所述第一秸秆接头可拆卸连接，所述第二接口与所述第二秸秆接头可拆卸连接；所述第一秸秆接头与所述第一底座连接，所述第二秸秆接头与所述第二底座连接；所述第一真空测量系统包括第一管道和第一真空测量装置，所述第一管道的一端伸入到所述容置腔内，所述第一管道的另一端设置有所述第一真空测量装置；所述抽真空系统包括抽真空装置和第二管道，所述第二管道的一端伸入到所述容置腔内，所述第二管道的另一端设置有所述抽真空装置和第二真空测量装置，所述第二管道上设置有第一阀门；
所述抽真空系统还包括真空罐，所述真空罐设置在所述第二管道和所述抽真空装置之间，并与所述第二管道和所述抽真空装置的接口连接，所述真空罐上设置有气阀；所述侧板上设置有秸秆形态调整杆，所述秸秆形态调整杆与所述侧板螺纹连接，所述连接的地方设置有防渗件。
2.根据权利要求1所述的秸秆真空传递性能测试装置，其特征在于，所述第一底座和所述侧板之间通过螺纹连接，所述第二底座与所述侧板之间固定连接。
3.根据权利要求2所述的秸秆真空传递性能测试装置，其特征在于，所述第一底座与所述侧板的连接处设置有第一防渗垫圈。
4.根据权利要求1所述的秸秆真空传递性能测试装置，其特征在于，所述第一秸秆接头和所述第二秸秆接头为“T”字形，所述第一秸秆接头和所述第二秸秆接头的宽边端与所述弹性结构卡接，所述第一秸秆接头和所述第二秸秆接头的细端为带螺纹的杆状，所述细端分别与所述第一底座和所述第二底座螺纹连接，所述第一秸秆接头套设有第一螺母，所述第二秸秆接头套设有第二螺母。
5.根据权利要求4所述的秸秆真空传递性能测试装置，其特征在于，所述第一螺母和所述第二螺母内侧均设置有第二防渗垫圈。
6.根据权利要求1所述的秸秆真空传递性能测试装置，所述的秸秆真空传递性能测试装置还包括供水系统，所述供水系统包括水罐和可用于称量水罐质量的称量装置，所述水罐通过第三管道与所述秸秆室连通，所述第三管道设置有第二阀门。
7.一种秸秆真空传递性能测试方法，其特征在于，所述测试方法是利用权利要求1-5任一项所述的秸秆真空传递性能测试装置进行的，其包括以下步骤：在所述容置腔内装入质量为m0的秸秆，装入秸秆后的所述容置腔高度为h0，直径为d0；将所述秸秆排水体安装在所述秸秆室后，打开所述第一阀门，并打开所述抽真空装置，所述抽真空装置的初始真空度为A0，当所述第一真空测量装置与所述第二真空测量装置的示数稳定时，分别得到真空度A1和A2，秸秆的真空传导率K=(A2-A1)/h0。
8.一种秸秆真空传递性能测试方法，其特征在于，所述测试方法是利用权利要求6所述的秸秆真空传递性能测试装置进行的，其包括以下步骤：在所述容置腔内装入质量为m0的秸秆，装入秸秆后的所述容置腔高度为h0，直径为d0；将所述秸秆排水体安装在所述秸秆室后，打开所述第一阀门和所述第二阀门，然后通过所述水罐向所述秸秆室内注满水，关闭所述第二阀门后称量所述水罐的质量为M1；然后打开所述抽真空装置，当所述称量装置的示数趋于稳定时，称量所述水罐的质量为M2，秸秆的初始体积为V0=π*d0 2*/4，秸秆的总体积变化量为△V=（M1-M2）/ρ水，秸秆稳定后的体积V稳=V0-△V，稳定时所述秸秆排水体的密度ρ稳=m0/V稳，当所述第一真空测量装置与所述第二真空测量装置的示数稳定时，分别得到真空度A1和A2，秸秆的真空传导率K=(A2-A1)/h0。
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