CN113702263A - 一种管状多孔元件纯水通量的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，包括用于夹持管状多孔元件的夹具，管状多孔元件的入口端通过进水管道与储水池连接，且进水管道上设置有加压部件，管状多孔元件的入口端设置有压力表，所述夹具的下方设置有集水池。本发明的测试装置通过设置用于夹持管状多孔元件的夹具，使得整个管状多孔元件完整地参与测试过程，保证了测试过程的稳定性，有效模拟了实际工况下管状多孔元件的渗透工作过程，提高了测试得到的纯水通量结果的准确性，解决了现有测试方法和测试装置需要对管状多孔元件进行破坏的难题，且该测试装置结构简单，便于携带，满足了室外工程情况下对管状多孔元件的测试需求，适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于多孔材料测试技术领域，具体涉及一种管状多孔元件纯水通量的测试装置。
背景技术
多孔材料由于具有高度联通的三维孔结构、高比表面积、密度低等特点，在核工业、化工机械以及航空航天等现代工业领域的过滤分离、流态化分布控制、热管理等工艺环节具有不可替代的作用。
以粉末颗粒为原料，通过压制-烧结-加工制取的管状多孔元件具有比表面积大、装配性能好以及可更换性高等优点，已成为过滤分离行业中多孔元件的主要结构形式。在多孔材料的诸多功能特性中，渗透性能是决定系统装置设计的核心参数。在实际的服役过程中，多次反吹后渗透性能的衰减会显著增加系统的压差，造成系统稳定下降低。
渗透通量即单位时间内一定压力下，透过单位面积多孔材料流体的体积，当过滤介质为水时，渗透性能可称为纯水通量。在国家标准《GB/T 5250-2014可渗透烧结金属材料流体渗透性的测定》以及行业标准《HY/T 062-2002管式陶瓷微孔滤膜测试方法》中，分别对管状多孔金属材料和管状多孔陶瓷材料渗透性能的测试给出了标准方法及装置原理。然而，上述测试方法及装置无法实现多孔元件整体渗透性能的测试，其次，现有测试方法需要从被测试的多孔元件中截取一部分试样进行测试，测试装置体积较大、无法实现便携式操控，难以满足工况运行过程中现场进行渗透性能标定的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种管状多孔元件纯水通量的测试装置。该测试装置通过设置用于夹持管状多孔元件的夹具，使得整个管状多孔元件完整地参与测试过程，保证了测试过程的稳定性，有效模拟了实际工况下管状多孔元件的渗透工作过程，提高了测试得到的纯水通量结果的准确性，解决了现有测试方法和测试装置需要对管状多孔元件进行破坏的难题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，包括用于夹持管状多孔元件的夹具，所述管状多孔元件的入口端通过进水管道与储水池连接，且进水管道上设置有加压部件，管状多孔元件的入口端设置有压力表，所述夹具的下方设置有集水池。
上述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述夹具包括分别夹持在管状多孔元件两端的夹板，所述两端的夹板通过多个螺杆连接。
上述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述多个螺杆等间距分布在两端的夹板之间。
上述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述螺杆的长度为200mm～2000mm。
上述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述管状多孔元件的入口端与进水管道之间设置有三通接头，所述三通接头的第一接头与进水管道连接，第二接头与压力表连接，第三接头与管状多孔元件连接。
上述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述加压部件为供水泵，且所述供水泵上设置有调速旋钮。
上述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述集水池的下部通过出水管道与体积测量容器连接，所述出水管道上设置有阀门。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的测试装置通过设置用于夹持管状多孔元件的夹具，使得整个管状多孔元件完整地参与测试过程，保证了测试过程的稳定性，有效模拟了实际工况下管状多孔元件的渗透工作过程，提高了测试得到的纯水通量结果的准确性，解决了现有测试方法和测试装置需要对管状多孔元件进行破坏的难题。
2、本发明的测试装置中设置由螺杆连接两端夹板组成的夹具，不仅为管状多孔元件提供稳固的容置空间，还可通过调节夹板及夹板的间距，以调节容置空间的大小和形状，以满足不同规格材质的管状多孔元件测试需求。
3、本发明的测试装置将集水池的下部经出水管道与体积测量容器连接，并在出水管道上设置阀门，便于在装置工作稳定后进行测量，减少了装置误差，有利于提高了纯水收集体积的准确性，获得更为准确的纯水通量数据。
4、本发明的测试装置结构简单、使用操作简单，安装方便，便于携带，工作过程中仅加压部件需要外界电源输入，满足了室外工程情况下对管状多孔元件的测试需求，使用更加便捷，适用范围广。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明管状多孔元件纯水通量的测试装置的结构示意图。
图2为本发明管状多孔元件纯水通量的测试装置中夹具与管状多孔元件的夹持关系示意图。
图3是图2中A处放大图。
附图标记说明:
1—储水池； 2—进水管道； 3—加压部件；
4—压力表； 5—管状多孔元件； 6—夹具；
6-1—夹板； 6-2—螺杆； 6-3—三通接头；
7—集水池； 8—阀门； 9—出水管道；
10—体积测量容器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例的管状多孔元件纯水通量的测试装置包括用于夹持管状多孔元件5的夹具6，所述管状多孔元件5的入口端通过进水管道2与储水池1连接，且进水管道2上设置有加压部件3，管状多孔元件5的入口端设置有压力表4，所述夹具6的下方设置有集水池7。
本实施例的测试装置中设置夹具6用于夹持管状多孔元件5，为管状多孔元件5提供稳定的安放容置空间，有利于后续测试过程的稳定进行；通过设置管状多孔元件5的入口端通过进水管道2与储水池1连接，且在进水管道2上设置加压部件3，使得储水池1中的纯水在加压部件3提供的压力作用下流经进水管道2进入管状多孔元件5进行测试，同时，在管状多孔元件5的入口端设置压力表4，用于对进入管状多孔元件5的纯水进行压力测量和显示，从而得到测试压力，并通过压力表4的示数变化情况反馈调节加压部件3提供的压力，以控制纯水的流速，保证通过管状多孔元件5的水流量的稳定性，获得准确可靠的测试压力数据，进而提高纯水通量结果的准确性；本实施例的测试装置中还在夹具6的下方设置集水池7，用于收集测试过程中从管状多孔元件5多孔表面渗出的纯水，通常要求集水池7的收集面完全覆盖管状多孔元件5的表面，以避免渗出纯水的流失，提高纯水收集体积的准确性，进而提高纯水通量结果的准确性。
本实施例的测试装置通过设置用于夹持管状多孔元件5的夹具6，并将纯水经加压部件3作用直接引入管状多孔元件5进行渗透测试，使得整个管状多孔元件5完整地参与测试过程，保证了测试过程的稳定性，有效模拟了实际工况下管状多孔元件的渗透工作过程，提高了测试得到的纯水通量结果的准确性，对管状多孔元件的生产和使用具有更加准确的指导意义，且无需从管状多孔元件中截取部分进行测试，不会对管状多孔元件造成损害，解决了现有测试方法和测试装置需要对管状多孔元件进行破坏的难题。同时，针对于不同的管状多孔元件，通过调节夹具6的具体形状结构组成和尺寸，进而调节容置空间的大小和形状，满足管状多孔元件规格和材质的变化需求，提高了测试装置的应用范围，从而适用于多种材质和多种规格的管状多孔元件的纯水通量的测定。另外，本实施例的测试装置结构简单、使用操作简单，安装方便，工作过程中仅加压部件3需要外界电源输入，满足了室外工程情况下对管状多孔元件的测试需求，使用更加便捷，适用范围广；该测试装置工作过程中渗出的纯水通过集水池7收集，不会产生环境污染物，也不会对操作环境和操作人员产生危害，提高了测试过程的安全性和环保性。
如图2和图3所示，进一步地，本实施例中所述夹具6包括分别夹持在管状多孔元件5两端的夹板6-1，所述两端的夹板6-1通过多个螺杆6-2连接。本实施例的测试装置在管状多孔元件5两端分别设置夹板6-1，夹板6-1的板面上开设有供螺杆6-2穿过的孔洞，采用多个螺杆6-2分别依次穿过两端的夹板6-1上的孔洞并通过螺母固定，实现了对两端的夹板6-1的固定连接，同时形成了管状多孔元件5的容置空间，通过调节夹板6-1在多个螺杆6-2上的相对位置，以调节两端的夹板6-1的间距，以适应不同规格材质的管状多孔元件5，保证管状多孔元件5稳固地装夹在夹具6中，进而保证测试过程的稳定性。
进一步地，本实施例中多个螺杆6-2等间距分布在两端的夹板6-1之间。通过设置多个螺杆6-2等间距分布在两端的夹板6-1之间，使得管状多孔元件5在多个螺杆3-2之间受力均匀，被稳固地夹持在多个螺杆3-2之间，保证测试过程的稳定性，进而保证纯水通量测试结果的稳定性，为管状多孔元件的使用和生产提供可靠的数据。实际使用时，螺杆6-2的数目选择为4个。
进一步地，本实施例中所述螺杆6-2的长度为200mm～2000mm。该长度与两端的夹板6-1形成的容置空间，满足了常用的管状多孔元件的长度要求。
如图2和图3所示，进一步地，本实施例中所述管状多孔元件5的入口端与进水管道2之间设置有三通接头6-3，所述三通接头6-3的第一接头与进水管道2连接，第二接头与压力表4连接，第三接头与管状多孔元件5连接。本实施例的测试装置通过在管状多孔元件5的入口端与进水管道2之间设置三通接头6-3，一方面实现了进水管道2与管状多孔元件5连接的连接，保证了纯水从储水池1中进入管状多孔元件5进行测量，同时通过连接压力表4以在线监控进入到管状多孔元件5的水压数据，进而通过反馈调节控制加压部件3控制纯水的流速，保证通过管状多孔元件5的纯水流量的稳定性，获得准确可靠的测试压力数据。
进一步地，本实施例中所述加压部件3为供水泵，且所述供水泵上设置有调速旋钮。本实施例的测试装置采用供水泵作为加压部件3将储水池1中的纯水抽出，并增加压力使纯水流入到管状多孔元件5的内部进行测量，储水池1中的水经过供水泵加压后的纯水流入压力保持稳定，保证最终获得的纯水通量数据的准确性，进而更加准确地反映出管状多孔元件5的渗透性能；选用有调速旋钮的供水泵，便于调节供水泵的水流速度，以适应不同材质规格以及不同渗透面积的管状多孔元件的纯水通量的测试。
如图1所示，进一步地，本实施例中集水池7的下部通过出水管道9与体积测量容器10连接，所述出水管道9上设置有阀门8。本实施例的测试装置通过在集水池7的下部开设出口，并经出水管道9与体积测量容器10连接，方便了集水池7中收集的纯水快速移出进入体积测量容器10进行测量，并从体积测量容器10中直观获得收集的纯水的体积数据，提高了测试效率；同时，在出水管道9上设置有阀门8，以控制集水池7中收集的纯水的流出，当待测试初期纯水进入管状多孔元件5的流速、压力以及渗出量尚未稳定时，打开阀门8将集水池7中收集的纯水排出废弃，待测试初期纯水进入管状多孔元件5的流速、压力以及渗出量均稳定后，打开阀门8使得集水池7的水流出进入体积测量容器10进行测量，记录单位时间内收集的纯水体积，有利于提高了纯水收集体积的准确性。在实际使用时，体积测量容器10可以为量杯、量筒，或其他具有刻度的容器。
本实施例的管状多孔元件纯水通量的测试装置的工作过程为：将管状多孔元件5装夹在夹具6中，调节两端的夹板6-1的间距，保证装夹稳定，将管状多孔元件5连同夹具6放置在有集水池7上方，然后将管状多孔元件5的入口端通过进水管道2与储水池1连接，启动加压部件3，使得储水池1中的纯水流经进水管道2进入管状多孔元件5内部并经其多孔表面进行渗透，渗出的纯水收集进入集水池7中，观察压力表4的数值变化并反馈调节控制加压部件3，待控制压力、纯水的流速及渗出的纯水量达到稳定状态，打开阀门9，使得收集的纯水经出水管道9进入体积测量容器10，读取压力表4的数值作为水压△P(MPa)，观察并记录单位时间t(h)内体积测量容器10中纯水体积的增加量作为纯水渗出量L(m3)，查阅管状多孔元件5的性能参数，获得可渗透面积S(m2)，根据纯水通量计算公式
计算得到管状多孔元件5的纯水通量F(m3/m2·h·MPa)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，包括用于夹持管状多孔元件(5)的夹具(6)，所述管状多孔元件(5)的入口端通过进水管道(2)与储水池(1)连接，且进水管道(2)上设置有加压部件(3)，管状多孔元件(5)的入口端设置有压力表(4)，所述夹具(6)的下方设置有集水池(7)。
2.根据权利要求1所述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述夹具(6)包括分别夹持在管状多孔元件(5)两端的夹板(6-1)，所述两端的夹板(6-1)通过多个螺杆(6-2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述多个螺杆(6-2)等间距分布在两端的夹板(6-1)之间。
4.根据权利要求2所述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述螺杆(6-2)的长度为200mm～2000mm。
5.根据权利要求1所述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述管状多孔元件(5)的入口端与进水管道(2)之间设置有三通接头(6-3)，所述三通接头(6-3)的第一接头与进水管道(2)连接，第二接头与压力表(4)连接，第三接头与管状多孔元件(5)连接。
6.根据权利要求1所述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述加压部件(3)为供水泵，且所述供水泵上设置有调速旋钮。
7.根据权利要求1所述的一种管状多孔元件纯水通量的测试装置，其特征在于，所述集水池(7)的下部通过出水管道(9)与体积测量容器(10)连接，所述出水管道(9)上设置有阀门(8)。
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| 申家年: "《石油地质实验原理及分析方法》", 31 August 2012, 哈尔滨工业大学出版社, pages: 69 - 71 * |
| 穆海波: "Al2O3中空纤维陶瓷膜的结构优化与性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 穆海波: "Al2O3中空纤维陶瓷膜的结构优化与性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技Ⅰ辑》, no. 04, 15 April 2016 (2016-04-15), pages 16 - 17 * |
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