堆积物孔隙率的测试装置及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明属测试孔隙率的方法，尤其是一种堆积物孔隙率的测试装置及方法。
【背景技术】
[0002] 孔隙率是指颗粒物料层中，颗粒与颗粒间的孔隙体积（含开口孔隙）与整个颗粒 物料层体积（堆积体积）之比，即单位体积集料所具有的孔隙体积。
[0003] 孔隙率与散状堆积物形状、颗粒大小、含水率多少、整齐度、硬度、含杂质的种类及 数量、表面性质、堆积形式、时间、厚度等因素有关，要想准确掌握特定条件下的空隙率，尤 其是一些粉状物料或吸湿性强，易溶于水很难准确测定其比重或密度的物料，最理想的方 法就是采用直接测试。
[0004] 目前测试孔隙率较普遍的方法有渗水法、体积法、真空密封法，取得一定的效果， 但测试装备简陋及工艺不够完善等原因，其测试精度不高，无法真实反映堆积物的空隙率。 亟待寻找一种更精确的方法测试堆积物的孔隙率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供测试精度高的一种堆积物空隙率 的测试装置及方法。
[0006] 本发明解决其技术问题在于采用的方案如下：
[0007] -种堆积物空隙率的测试装置，包括两个罐体，第一罐体的出气端与第二罐体的 进气端相连，第一罐体与第二罐体之间依次设有第二阀门、压力表和第三阀门；第一罐体的 进气端与气瓶相连，气瓶与第一罐体之间设有第一阀门；第二罐体的出气端与真空栗相连， 第二罐体与真空栗之间设有三通阀和第五阀门，三通阀的另一端连接第四阀门。
[0008] 所述罐体由罐体顶盖、活塞、罐体缸筒、罐体底盖组成，罐体缸筒与罐体顶盖通过 螺栓连接，罐体缸筒与罐体底盖通过螺栓连接，罐体顶盖上开有出气端，罐体底盖上开有进 气端，活塞与罐体底盖与散状物接触面均设有滤网。
[0009] 所述第一罐体与第二罐体相同。
[0010] 所述滤网是由两层400目~300目的滤网叠加组成。
[0011] 堆积物空隙率的测试方法，包括无压测试方法和有压测试方法。
[0012] 无压测试方法包括下述步骤：
[0013] (1)组装堆积物空隙率的测试装置，并使所有阀门处于关闭状态，在第二罐体中装 入散状堆积物，调整第二罐体的活塞使活塞与散状堆积物的上表面接触，打开第一阀门、第 二阀门、第三阀门，氦气通入，检查气密性，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门；
[0014] ⑵打开第四阀门，氦气排出后关闭第四阀门，调整第一罐体的活塞位置与第二罐 体活塞位置相同，并记录此时第一罐体活塞距离其罐体底内壁的距离H，并计算初始体积V1=π r2 · H，r为第一罐体内径；
[0015] (3)打开第五阀门，并运行真空栗，60~120min后关闭第五阀门和真空栗；
[0016] (4)打开第一阀门和第二阀门，氦气通入，记录压力表的压力值P1;
[0017] (5)打开第三阀门，待压力平衡后，记录平衡压力值P2;
[0018] (6)计算孔隙率
[0019] 孔隙率为散状堆积物的孔隙体积与散状堆积物所占用空间体积之比，即
[0021] 视氦气为理想气体，根据理想气体状态方程可得
[0026] 其中，V1为散状堆积物所占用空间体积，V 2为散状堆积物的孔隙体积，M 第一罐 体气体质量、M2S第二罐体气体质量、M为气体总质量，R为气体的气体常数，T为气体的绝 对温度。
[0027] 有压测试方法包括下述步骤：
[0028] (1)组装权利要求1所述的一种堆积物空隙率的测试装置，并使所有阀门处于关 闭状态，在第二罐体中装入散状堆积物，打开第一阀门、第二阀门、第三阀门，氦气通入，检 查气密性，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门；
[0029] (2)打开第四阀门，氦气由第四阀门处排出，待无气体排出时关闭第四阀门，给第 二罐体活塞加压，调整第一罐体活塞位置使其与第二罐体活塞位置在相同的高度，并记录 此时第一罐体活塞距离其罐体底内壁的距离H，并计算初始体积V1= π r2 · H，r为第一罐 体内径；
[0030] (3)打开第五阀门，并运行真空栗，对第二罐体进行抽真空，60~120min后关闭第 五阀门和真空栗；
[0031] (4)打开第一阀门和第二阀门，将氦气通入第一罐体内，记录压力表的数值P1，关 闭第一阀门；
[0032] (5)打开第三阀门，待第一罐体与第二罐体的压力平衡后，记录平衡压力值P2;
[0033] (6))计算孔隙率ε
[0034] 孔隙率为散状堆积物的孔隙体积与散状堆积物所占用空间体积之比，即
[0036] 视氦气为理想气体，根据理想气体状态方程可得
[0039] 则空隙率ε为： CN 105181558 A 说明书 3/5 页
[0041 ] 其中，V1为散状堆积物所占用空间体积，V 2为散状堆积物的孔隙体积，M 第一罐 体气体质量、M2S第二罐体气体质量、M为气体总质量，R为气体的气体常数，T为气体的绝 对温度。
[0042] 上述散状堆积物中颗粒的直径范围200目~10mm。
[0043] 与现有技术相比，本发明可有效避免由于散状堆积物的形状、颗粒大小、整齐度、 吸湿性等因素造成的测量误差，可更高精度的测量散状堆积物的空隙率。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明的装置示意图。
[0045] 图2是本发明的罐体剖面图。
[0046] 图中：1、气瓶，2、第一阀门，3、第一罐体，4、第一罐体活塞，5、第二阀门，6、压力表， 7、第二罐体活塞，8、第二罐体，9、第三阀门，10、三通阀，11、第五阀门，12、第四阀门，13、真 空栗，14、螺栓，15、罐体顶盖，16、活塞，17、密封圈，18、出气端，19、罐体缸筒，20、罐体底盖， 21、滤网，22、进气端。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0048] 一种堆积物空隙率的测试装置，第一罐体3的出气端与第二罐体8的进气端相连， 第一罐体3与第二罐体8之间依次设有第二阀门5、压力表6和第三阀门9 ;第一罐体3的 进气端与气瓶1相连，气瓶1与第一罐体3之间设有第一阀门2 ;第二罐体8的出气端与真 空栗13相连，第二罐体8与真空栗13之间设有三通阀10和第五阀门11，三通阀10的另一 端连接第四阀门12。
[0049] 所述第一罐体3与第二罐体8相同。
[0050] 所述第一罐体3由罐体顶盖15、活塞16、罐体缸筒19、罐体底盖20组成，罐体顶盖 15与罐体底盖20之间设置罐体缸筒19并通过六个螺栓14连接，即罐体顶盖15和罐体底 盖20上均布有六个螺栓孔，罐体缸筒19两端设有六个螺纹连接孔，六个螺栓14分别穿过 各自的螺栓孔与罐体缸筒19两端的螺纹连接孔连接，罐体顶盖15上开有出气端18,罐体底 盖20上开有进气端22,活塞与罐体底盖之间设有滤网21。
[0051] 所述滤网21是由两层400目~300目的滤网叠加组成。
[0052] 实施例一：本实施例为无压测试方法。
[0053] 散状堆积物中颗粒的直径不大于10mm。
[0054] (1)将上述堆积物空隙率的测试装置的所有阀门处于关闭状态，在第二罐体8中 装入散状堆积物，调整第二罐体8的活塞，使活塞与散状堆积物的上表面接触，打开第一阀 门2、第二阀门5、第三阀门9，使氦气通入，检查气密性，关闭第一阀门2、第二阀门5、第三阀 门9 ;
[0055] (2)打开第四阀门12,氦气由第四阀门处排出，待无气体排出时关闭第四阀门12， 调整第一罐体活塞4位置与第二罐体活塞位置7在相同的高度，记录此时第一罐体活塞距 离其罐体底内壁的距离H，并计算初始体积V1= π r2 · H，r为第一罐体内径；
[0056] (3)打开第五阀门11，并运行真空栗13,对第二罐体进行抽真空，60~120min后 关闭第五阀门11