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耐火浇注料气孔和透气性的测量方法

文章编辑:耐火材料 发表时间:2024-01-15 浏览次数:32次

浇注料 目前测量材料气孔结构的方法有多种,根据原理大致可以分为直接方法和间接方法,其中直接方法可以得到材料 各相形状尺寸的微结构图像,然后通过一定的算法得到相应气孔结构参数,主要有光学显微镜和电子扫描显微镜两 种。间接方法是将外界特定的物质作用于材料,测量材料在这种激励作用下的某些反应,比如气体吸附法﹑压汞法﹑ 小角散射法以及核磁共振法等。 不同的孔隙测量方法测定的孔隙范围不同,有些方法只能测量开口气孔,如压汞法以及气体吸附法;有些方法开 口气孔以及闭口气孔都可以测量,比如小角散射法,表1.1给出了一些孔隙测定方法的测量尺寸范围


图1中:AC为空气压缩机;B为皂泡流量计(Q=0-10L·min-1);C1,C2为圆柱筒,V=140cm3;HE为热交换器;PV为压 力阀和水/油过滤器;PT1为入口压力传感器(Pi<1000kPa);PT2为出口压力传感器(P0<66.66kPa);R为旋转流量计(Q=0- 40L·min-1);S为试样;TC为热电偶。 测量装置包括上下两个圆柱筒和用于固定试样的圆柱支撑架,直径7.5cm、


高2-3cm的圆柱试样放置在加热炉 内,加热炉升温时,试样被加热,预先铺设在加热炉内的管道及管道空气也被加热,在试验温度下,向试样下面的圆 柱筒中通入热空气,测量圆柱筒内部温度和压力,气流经试样流向试样上端的圆柱筒,测量此圆柱筒内的温度和压 力,在稳态条件下测量透气性,即入口压力温度、出口压力均不变时测量出口气体流速,通过改变入口和出口气流压 力,得到多组压力和流速数据,根据可压缩流体的Forcheimer方程通过最小二乘法来拟合得到透气性常数k1和k2。 


2、压力衰减技术测量法 动态测量法得到透气性常数需手工试验获取多组数据,耗费时间和材料,

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且对设备的灵敏度有要求。Innocentin i等人在真空衰减透气度测量技术基础上考虑惯性作用和气体压缩的影响,同时增大压力衰减动力并减少测量时间,提 出了压力衰减透气度测量技术。这种测量方法是将试样四周密封,一面与高压气体接触,其对面敞开与环境接触。在 某一时刻,停止供气,由于高压侧气体通过试样渗透到对面,高压侧压力逐渐降低,直到高压侧压力等于低压侧压 力,即环境压力,此时气流速度为零。测量并记录高压侧气体压力随时间的变化,气体流速vs不用测量,而是通过式 (1)计算。


式(1)中:Vc是空气进入腔体积(m3);A是空气进入面面积(m2);Pi为高压侧压力,即气流进入侧压力(Pa);P0为低压 侧压力,即环境压力(Pa)。


计算透气性常数k1和k2通常采用的方法是先求出式(1)中的导数部分,然后联立Forchheim er方程求解。这种技术方便快捷,大幅度简化人工操作,减少总测试时间和测量数据。但是这种计算方法的关键在于 如何确定数据组数量和数据间隔以获得最可靠的拟合结果。Innocentini等人通过调整求导数据点的时间间隔、压力值 间隔以及测试时间范围和压力数据范围来观察拟合效果。结果发现,对于试验压力间隔选择为0.02MPa可以获得最好 的拟合效果,数据范围的选择越宽,得到的透气性常数k1和k2越可靠