CN103234731A

CN103234731A - 微孔流量性能测试设备

Info

Publication number: CN103234731A
Application number: CN2013101315470A
Authority: CN
Inventors: 徐献芝; 王乾
Original assignee: ANHUI DEQING BATTERY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI DEQING BATTERY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明的一种微孔流量性能测试设备，与现有技术相比解决了无法对微孔进行流量性能检测的缺陷。本发明包括左外框（3）、与左外框（3）尺寸相同的右外框（6）和微孔膜（1），所述的左外框（3）上开有左口（10），所述的右外框（6）上开有右口（11），所述微孔膜（1）尺寸大于左外框（3）和右外框（6）尺寸，所述的左外框（3）和右外框（6）将微孔膜（1）夹在其中并固定连接。本发明把宏观的流量转化为单微孔的流量，可以通过本装置测量单微孔内的流体流动数据。

Description

微孔流量性能测试设备

技术领域

本发明涉及微流体研究设备技术领域，具体来说是一种微孔流量性能测试设备。

背景技术

近年来自然科学和工程技术发展的一个重要趋势是朝微型化迈进，注意力从宏观物体转向发生在小尺度或快速过程中的现象及其相应其器件上，微流体研究便是如此。流体流动和传热在微管道中形成一个重要的研究领域，对于微流体器件的优化设计和过程控制是非常关键的。许多研究发现，在微观流动中（特征尺度介于1μm~1mm），由于特征尺寸的减小，流体分子的平均自由程度与流动特征尺寸的比值相对增大，流动的流动规律与宏观流动存在不同之处。由于尺度效应、表面效应、多相耦合等因素，微流体力学问题呈现复杂、涉及面广等特点。而目前又没有一个设备可以针对微孔所涉及的微流体技术而进行分析从而确定微孔流动参数，微孔中流体的实际流动参数又不易获得。因此，设计出一种可以满足微孔的设计需要的、可以检测微孔的流量性能的检测设备已经成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中无法对微孔进行流量性能检测的缺陷，提供一种微孔流量性能测试设备来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种微孔流量性能测试设备，包括左外框、与左外框尺寸相同的右外框和微孔膜，所述的左外框上开有左口，所述的右外框上开有右口，所述微孔膜尺寸大于左外框和右外框尺寸，所述的左外框和右外框将微孔膜夹在其中并固定连接。

所述的的左外框和右外框通过法兰盘固定。

所述的微孔膜两侧分别设有钢网。

所述的法兰盘与微孔膜、钢网之间粘有密封胶。

所述的法兰盘与微孔膜、钢网之间夹有O型密封圈。

所述的左外框和右外框材质为有机玻璃或钢。

有益效果

本发明的微孔流量性能测试设备，解决现有技术无法测量微孔流体流动数据的问题。由于本设备中微孔是流体的唯一通道，而微孔的直径和数量均为已知，这样便可以把宏观的流量转化为单微孔的流量，可以通过本装置测量单微孔内的流体流动数据，从而填补了现有技术中对微孔流量数据检测的空白。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

其中，1-微孔膜、2-钢网、3-左外框、4-左室、5-右室、6-右外框、7-法兰盘、8-密封胶、9-O型密封圏、10-左口、11-右口。

图2为本发明所测的微孔膜

其中，12-单微孔。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种微孔流量性能测试设备，包括左外框3、与左外框3尺寸相同的右外框6和微孔膜1，所述的左外框3上开有左口10，所述的右外框6上开有右口11，所述微孔膜1尺寸大于左外框3和右外框6尺寸，左外框3和右外框6将微孔膜1夹在其中并固定连接起来。为了促使更好的连接效果和密封的需要，可以采用通过法兰盘7来进行固定连接，这样便形成了由左外框3构成的左室4和右外框6构成的右室5。左室4和右室5可放置气体或液体，开口10和11可连接测量装置，微孔膜1尺寸略大于左外框3和右外框6的尺寸，将左室4和右室5完全隔开并作为流体运动的通道。

为了防止微孔膜1在高压检测的情况下出现损坏，可以在微孔膜两侧分别加上钢网2，钢网2与微孔膜1一起一并被左外框3和右外框6夹在一起。左外框3和右外框6在低压检测的情况下可用有机玻璃,高压检测的情况下可用钢，形状视需要而定，可为圆形或方形。为了更好的增加密封效果，可以在法兰盘7与微孔膜1、钢网2之间粘上密封胶8，所述密封胶可以采用聚乙烯塑胶，也可以在法兰盘7与微孔膜1、钢网2之间夹上O型密封圈9。将左外框3和右外框6用法兰盘7连接起来，法兰盘7中间夹着多孔膜1和两层钢网2并用聚乙烯塑胶8或O型密封圈9封装，这样就将基本结构组装完毕。左口10和右口11处可根据研究需要连接其他设备。

如图2所示，所检测的微孔膜1为具有多个微孔的隔膜。此微孔膜多用于锌空气电池上，防止锌空气电池由于长时间使用而导致水份蒸发，从而导致电池的使用性能下降。但此微孔膜中微孔的直径和间距设置都有一定的要求，间距设置得过稀、直径设置过大就会出现起不到防止水份蒸发的作用，间距设置得过密、直径设置过小又会出现无法透气的作用，影响了电池的使用性能。因此微孔的直径和间距设置要经过实验得出的数据才能判断。微孔膜材料可以为不锈钢，根据使用的需要，可以厚度为0.1至0.5mm，整片膜外尺寸为210mm×110mm，其中微孔居中分布于整片膜上，其分布尺寸为190mm×90mm。小孔形状为圆形，其直径为Φ5μm至Φ20μm，孔间距为100μm至500μm。在确定微孔的直径和数量已经为已知量后，这样便可以把宏观的流量转化为单微孔的流量。

实际使用时，本实验设备可以检测微孔的多项参数和数据。研究分子的跨膜运动及其机理可以采用如下方法：在左室4中加入水蒸汽和氧气，再分别往左室4和右室5中施加大小为1atm和3atm大小的压力，微孔膜规格为孔径大小为10μm、孔数为20000、厚度为0.2mm。每隔30分钟用气体浓度测试仪测量右室5中的水蒸汽和氧气的浓度，实验持续2小时，可以得到掺混气体经过微孔膜后的结果，最终得到在常压,环境温度20℃，相对湿度60%的情况下，右室中氧气的浓度是水蒸汽的浓度的2倍，即氧气通过微孔后的的扩散速度比水蒸汽快一倍。

研究不同孔径对分子跨膜运动的影响可以用如方法：在左室4中加入氧气，再分别往左室4和右室5中施加大小为1atm和3atm大小的压力，微孔膜规格为孔数为20000、厚度为0.2mm。分别选取孔径为5μm和20μm的微孔膜，在其他条件相同的情况下重复2次实验，每次持续2小时。实验时，每隔30分钟用气体浓度测试仪测量右室5中氧气的浓度，最终得到分子跨膜速度与孔径的关系。

研究流体在微流管中的层流和湍流现象可用如下方法：在左室4中加入水，微孔膜规格为孔径大小为10μm、孔数为20000、厚度为0.2mm。分别往左室4和右室5中施加大小为1atm和3atm大小的压力，然后每隔一段时间测量右室5中液体的体积Q。重复上述步骤，把压力换成1atm和100atm，再做一次实验。由于孔的数量已知，Q可换算成单微孔的流量q。即q=Q/20000=5*10^(-5)*Q。又孔径已知，设实验时间为t,可求得液体在单微孔中的平均流速V，即 V=q/[t*π*10^(-10)]=3.18*10^9*q/t。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种微孔流量性能测试设备，其特征在于：包括左外框（3）、与左外框（3）尺寸相同的右外框（6）和微孔膜（1），所述的左外框（3）上开有左口（10），所述的右外框（6）上开有右口（11），所述微孔膜（1）尺寸大于左外框（3）和右外框（6）尺寸，所述的左外框（3）和右外框（6）将微孔膜（1）夹在其中并固定连接。

2.根据权利要求1所述的微孔流量性能测试设备，其特征在于：所述的左外框（3）和右外框（6）通过法兰盘（7）固定。

3.根据权利要求2所述的微孔流量性能测试设备，其特征在于：所述的微孔膜（1）两侧分别设有钢网（2）。

4.根据权利要求3所述的微孔流量性能测试设备，其特征在于：所述的法兰盘（7）与微孔膜（1）、钢网（2）之间粘有密封胶（8）。

5.根据权利要求3所述的微孔流量性能测试设备，其特征在于：所述的法兰盘（7）与微孔膜（1）、钢网（2）之间夹有O型密封圈（9）。

6.根据权利要求1所述的微孔流量性能测试设备，其特征在于：所述的左外框（3）和右外框（6）材质为有机玻璃或钢。