堆積物孔隙率的測試裝置及測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬測試孔隙率的方法，尤其是一種堆積物孔隙率的測試裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 孔隙率是指顆粒物料層中，顆粒與顆粒間的孔隙體積（含開口孔隙）與整個顆粒 物料層體積（堆積體積）之比，即單位體積集料所具有的孔隙體積。
[0003] 孔隙率與散狀堆積物形狀、顆粒大小、含水率多少、整齊度、硬度、含雜質的種類及 數量、表面性質、堆積形式、時間、厚度等因素有關，要想準確掌握特定條件下的空隙率，尤 其是一些粉狀物料或吸濕性強，易溶于水很難準確測定其比重或密度的物料，最理想的方 法就是采用直接測試。
[0004] 目前測試孔隙率較普遍的方法有滲水法、體積法、真空密封法，取得一定的效果， 但測試裝備簡陋及工藝不夠完善等原因，其測試精度不高，無法真實反映堆積物的空隙率。 亟待尋找一種更精確的方法測試堆積物的孔隙率。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是克服已有技術的不足之處，提供測試精度高的一種堆積物空隙率 的測試裝置及方法。
[0006] 本發明解決其技術問題在于采用的方案如下：
[0007] -種堆積物空隙率的測試裝置，包括兩個罐體，第一罐體的出氣端與第二罐體的 進氣端相連，第一罐體與第二罐體之間依次設有第二閥門、壓力表和第三閥門；第一罐體的 進氣端與氣瓶相連，氣瓶與第一罐體之間設有第一閥門；第二罐體的出氣端與真空栗相連， 第二罐體與真空栗之間設有三通閥和第五閥門，三通閥的另一端連接第四閥門。
[0008] 所述罐體由罐體頂蓋、活塞、罐體缸筒、罐體底蓋組成，罐體缸筒與罐體頂蓋通過 螺栓連接，罐體缸筒與罐體底蓋通過螺栓連接，罐體頂蓋上開有出氣端，罐體底蓋上開有進 氣端，活塞與罐體底蓋與散狀物接觸面均設有濾網。
[0009] 所述第一罐體與第二罐體相同。
[0010] 所述濾網是由兩層400目~300目的濾網疊加組成。
[0011] 堆積物空隙率的測試方法，包括無壓測試方法和有壓測試方法。
[0012] 無壓測試方法包括下述步驟：
[0013] (1)組裝堆積物空隙率的測試裝置，并使所有閥門處于關閉狀態，在第二罐體中裝 入散狀堆積物，調整第二罐體的活塞使活塞與散狀堆積物的上表面接觸，打開第一閥門、第 二閥門、第三閥門，氦氣通入，檢查氣密性，關閉第一閥門、第二閥門、第三閥門；
[0014] ⑵打開第四閥門，氦氣排出后關閉第四閥門，調整第一罐體的活塞位置與第二罐 體活塞位置相同，并記錄此時第一罐體活塞距離其罐體底內壁的距離H，并計算初始體積V1=π r2 · H，r為第一罐體內徑；
[0015] (3)打開第五閥門，并運行真空栗，60~120min后關閉第五閥門和真空栗；
[0016] (4)打開第一閥門和第二閥門，氦氣通入，記錄壓力表的壓力值P1;
[0017] (5)打開第三閥門，待壓力平衡后，記錄平衡壓力值P2;
[0018] (6)計算孔隙率
[0019] 孔隙率為散狀堆積物的孔隙體積與散狀堆積物所占用空間體積之比，即
[0021] 視氦氣為理想氣體，根據理想氣體狀態方程可得
[0026] 其中，V1為散狀堆積物所占用空間體積，V 2為散狀堆積物的孔隙體積，M 第一罐 體氣體質量、M2S第二罐體氣體質量、M為氣體總質量，R為氣體的氣體常數，T為氣體的絕 對溫度。
[0027] 有壓測試方法包括下述步驟：
[0028] (1)組裝權利要求1所述的一種堆積物空隙率的測試裝置，并使所有閥門處于關 閉狀態，在第二罐體中裝入散狀堆積物，打開第一閥門、第二閥門、第三閥門，氦氣通入，檢 查氣密性，關閉第一閥門、第二閥門、第三閥門；
[0029] (2)打開第四閥門，氦氣由第四閥門處排出，待無氣體排出時關閉第四閥門，給第 二罐體活塞加壓，調整第一罐體活塞位置使其與第二罐體活塞位置在相同的高度，并記錄 此時第一罐體活塞距離其罐體底內壁的距離H，并計算初始體積V1= π r2 · H，r為第一罐 體內徑；
[0030] (3)打開第五閥門，并運行真空栗，對第二罐體進行抽真空，60~120min后關閉第 五閥門和真空栗；
[0031] (4)打開第一閥門和第二閥門，將氦氣通入第一罐體內，記錄壓力表的數值P1，關 閉第一閥門；
[0032] (5)打開第三閥門，待第一罐體與第二罐體的壓力平衡后，記錄平衡壓力值P2;
[0033] (6))計算孔隙率ε
[0034] 孔隙率為散狀堆積物的孔隙體積與散狀堆積物所占用空間體積之比，即
[0036] 視氦氣為理想氣體，根據理想氣體狀態方程可得
[0039] 則空隙率ε為： CN 105181558 A 說明書 3/5 頁
[0041 ] 其中，V1為散狀堆積物所占用空間體積，V 2為散狀堆積物的孔隙體積，M 第一罐 體氣體質量、M2S第二罐體氣體質量、M為氣體總質量，R為氣體的氣體常數，T為氣體的絕 對溫度。
[0042] 上述散狀堆積物中顆粒的直徑范圍200目~10mm。
[0043] 與現有技術相比，本發明可有效避免由于散狀堆積物的形狀、顆粒大小、整齊度、 吸濕性等因素造成的測量誤差，可更高精度的測量散狀堆積物的空隙率。
【附圖說明】
[0044] 圖1是本發明的裝置示意圖。
[0045] 圖2是本發明的罐體剖面圖。
[0046] 圖中：1、氣瓶，2、第一閥門，3、第一罐體，4、第一罐體活塞，5、第二閥門，6、壓力表， 7、第二罐體活塞，8、第二罐體，9、第三閥門，10、三通閥，11、第五閥門，12、第四閥門，13、真 空栗，14、螺栓，15、罐體頂蓋，16、活塞，17、密封圈，18、出氣端，19、罐體缸筒，20、罐體底蓋， 21、濾網，22、進氣端。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0048] 一種堆積物空隙率的測試裝置，第一罐體3的出氣端與第二罐體8的進氣端相連， 第一罐體3與第二罐體8之間依次設有第二閥門5、壓力表6和第三閥門9 ;第一罐體3的 進氣端與氣瓶1相連，氣瓶1與第一罐體3之間設有第一閥門2 ;第二罐體8的出氣端與真 空栗13相連，第二罐體8與真空栗13之間設有三通閥10和第五閥門11，三通閥10的另一 端連接第四閥門12。
[0049] 所述第一罐體3與第二罐體8相同。
[0050] 所述第一罐體3由罐體頂蓋15、活塞16、罐體缸筒19、罐體底蓋20組成，罐體頂蓋 15與罐體底蓋20之間設置罐體缸筒19并通過六個螺栓14連接，即罐體頂蓋15和罐體底 蓋20上均布有六個螺栓孔，罐體缸筒19兩端設有六個螺紋連接孔，六個螺栓14分別穿過 各自的螺栓孔與罐體缸筒19兩端的螺紋連接孔連接，罐體頂蓋15上開有出氣端18,罐體底 蓋20上開有進氣端22,活塞與罐體底蓋之間設有濾網21。
[0051] 所述濾網21是由兩層400目~300目的濾網疊加組成。
[0052] 實施例一：本實施例為無壓測試方法。
[0053] 散狀堆積物中顆粒的直徑不大于10mm。
[0054] (1)將上述堆積物空隙率的測試裝置的所有閥門處于關閉狀態，在第二罐體8中 裝入散狀堆積物，調整第二罐體8的活塞，使活塞與散狀堆積物的上表面接觸，打開第一閥 門2、第二閥門5、第三閥門9，使氦氣通入，檢查氣密性，關閉第一閥門2、第二閥門5、第三閥 門9 ;
[0055] (2)打開第四閥門12,氦氣由第四閥門處排出，待無氣體排出時關閉第四閥門12， 調整第一罐體活塞4位置與第二罐體活塞位置7在相同的高度，記錄此時第一罐體活塞距 離其罐體底內壁的距離H，并計算初始體積V1= π r2 · H，r為第一罐體內徑；
[0056] (3)打開第五閥門11，并運行真空栗13,對第二罐體進行抽真空，60~120min后 關閉第五閥門11