[发明专利]多孔材料流—固—热多场耦合渗透率测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种多孔材料流-固-热多场耦合渗透率测量装置，其特征在于：主要包括盖(1)、外筒(2)、保温材料(3)和内筒(4)；保温材料(3)填充在外筒(2)和内筒(4)之间；盖(1)、外筒(2)、保温材料(3)和内筒(4)使得内筒(4)内部形成一空腔；内筒(4)内壁为一台阶型壁面，待测多孔材料(5)位于该台阶上，其外壁面和内筒(4)内壁紧密配合，同时，多孔材料(5)将内筒(4)内部的空腔分割为右侧的进液空腔和左侧的排液空腔；排液空腔内有一个外壁与内筒(4)内壁吻合的套筒(6)，套筒(6)用来压紧多孔材料(5)；密封圈(7)放置在套筒(6)的左侧，其左侧由盖(1)顶紧；一根依次贯穿外筒(2)、保温材料(3)和内筒(4)的进液软管(8)将进液空腔和外界连通，另一根依次贯穿套筒(6)、内筒(4)、保温材料(3)和外筒(2)的排液软管(9)将排液空腔和外界连通；所述的排液软管(9)上装有一个微流量传感器(10)；进液空腔或排液空腔中装有一个温度传感器(11)；进液空腔和排液空腔分别装有进液空腔压力传感器(12)和排液空腔压力传感器(13)，用于测定渗流液体的压力。

2.一种如权利要求1所述的多孔材料流-固-热多场耦合渗透率测量装置，其特征在于：所述的温度传感器(11)在进液空腔和排液空腔中各装有一个。

3.一种如权利要求1所述的多孔材料流-固-热多场耦合渗透率测量装置，其特征在于：所述的保温材料(3)为聚乙烯。

4.一种利用如权利要求1或2所述的测量装置进行多孔材料流-固-热多场耦合渗透率测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：关闭微流量传感器(10)，通过进液软管(8)通入液体一段时间，以保证多孔材料达到饱和渗流状态；同时置测试次数标识i＝1；

步骤2：通过温度传感器(11)得到液体温度T，并保证T恒定；打开微流量传感器(10)继续通过进液软管(8)通入液体一段时间t_i，记录该时间段t_i内的流体累积流量Q_i；

步骤3：计算当前测试周期的渗透率B_i：

Bi=QiηTδtiA(P1i-P2i)]]>

式中：η_T为温度T下的流体粘度系数；

δ为待测多孔材料(5)的长度；

A为待测多孔材料(5)的截面积；

P_1i为时间段t_i内进液空腔压力，由进液空腔压力传感器(12)读数得到；

P_2i为时间段t_i内排液空腔压力，由排液空腔压力传感器(13)读数得到。

在计算中，各物理量Q_i、η_T、δ、t_i、A、P_1i、P_2i的单位分别取为m³、P_a·s、m、s、m²、P_a、P_a，算得的渗透率B_i单位为m²；

步骤4：i＝i+1，如果i≤N，依次重复步骤2和3，计算下一个测试周期的渗透率B_i；否则如果i＞N，进入步骤5；N为自然数，表示测试次数；

步骤5：求多孔材料渗透率B：B=Σi=1NBiN.]]>