CN113776986B - 一种测定堆料表观密度的装置及其测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定堆料表观密度的装置及其测定方法，有如下步骤，1)将测试罩扣于平整空旷的水泥地坪上，并标记好位置；2)打开调节阀，启动风机对测试罩保持充气；3)增大调节阀开度，对步骤2进行重复6次以上，读取P i 和流量计瞬时流量Q i ；4)关闭调节阀，测试罩内外压差将逐渐减小;5)移走测试罩，将已称重的质量为M的待测堆料倾倒在步骤1中的测试罩原来位置的轮廓内；6)按步骤1中测试罩标记点，将测试罩扣于原处；7)在测试罩内置待测堆料的状态下，重复步骤3和步骤4；8)计算出被测堆料的表观密度p。本发明结构合理，通过测定测试罩内部体积在内置和未内置待测堆料两种状态下的差值，实现堆料表观密度的准确测定。
Description
技术领域
本发明涉及材料密度测量技术领域，属于测定堆料表观密度的测定方法，特别是一种测定堆料表观密度的装置及其测定方法。
背景技术
表观密度是材料的基础性数据，指的是材料的质量与表观体积（实体积加闭口孔隙体积）之比。准确测定粉粒体的表观密度，在空隙率计算、产量估算、供需计量、工艺配比等方面具有重要的实用意义。
目前，针对不同类型的连续材料或粉粒体，国家标准制定了一系列的表观密度相关测定方法，具有代表性的有《泡沫塑料及橡胶表观密度的测定》（GB/T6343-2009/ISO845:2006）、《铁矿石表观密度、真密度和孔隙率的测定》（GB/T24586-2009）、《表面活性剂表观密度的测定》（GB/T6373-2007）、《工业三聚磷酸钠试验方法》（GB/T9984-2008）、《木质活性炭试验方法/表观密度的测定》（GB/T 12496.1-1999）等。这些方法均为实验室方法，通过测定少量取样材料的标准体积，再称重获得表观密度来实现。为了使测定结果尽量接近表观密度真实值，不仅对材料粒径规格有所要求，而且在测定时使用排水（对大颗粒材料如铁矿石）、压实（对粉体材料如各类工业粉末）等手段使物料体积的测量结果接近于表观体积。但是，排水或压实可能会改变材料性质或使其破碎，导致测定结果带来较大误差。此外，受限于材料的取样量，现有的测定方法并不能真实反映物料尤其是堆料的表观密度。更进一步地说，对于不均匀的粉粒体料堆，颗粒之间空隙结构复杂，利用上述方法测定其表观密度的局限性较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定堆料表观密度的装置，其结构合理，操作方便快捷，可以准确地测定出现场粉粒堆料的表观密度。
本发明的另一个目的是提供一种测定堆料表观密度装置的测定方法，通过测定测试罩内部体积在内置和未内置待测堆料两种状态下的差值，从而实现堆料表观密度的准确测定。
本发明的目的是这样实现的：一种测定堆料表观密度的装置，下口敞开的刚性测试罩，其下口与平整的水泥地坪相配合，在测试罩设置的两只通孔上分别安装着差压计和温度计，风机的排风管通过其上依次连接的过滤器、调节阀和流量计，流量计与测试罩的进风孔相连接。
测试罩由金属或塑料或有机玻璃构成。
风机的风压为800-1300Pa。
风量可以但不限于1700-3500m3/h。
测试罩无需与水泥地坪有效密封，只需保持置入待测堆料前后其放置位置相同，即可保持两种测定状态下的一致性。
测试罩的内外压差值不高于1000Pa。
在测试罩内无堆料状态下获取的压差值P i 和在测试罩内置待测堆料状态下获取的压差值p i 均设定在500Pa-1000Pa范围内。
本发明的目的是这样实现的：一种测定堆料表观密度装置的测定方法，有如下步骤，
1)将测试罩扣于平整空旷的水泥地坪上，并标记好位置；
2)打开调节阀，启动风机对测试罩保持充气，调整调节阀开度，使差压计处于稳定值，以P 1记录，同时记录流量计第一瞬时流量Q 1；
3)增大调节阀开度，对步骤2进行重复6次以上，获得多组差压计读取P i 和流量计第一瞬时流量Q i ；
4)关闭调节阀，测试罩内外压差将逐渐减小，记录压差值随时间的变化率dP i /dt;
5)移走测试罩，将已称重的质量为M的待测堆料倾倒在步骤1中的测试罩原来位置的轮廓内；
6)按步骤1中测试罩标记点，将测试罩扣于原处；
7)在测试罩内置待测堆料的状态下，重复步骤3和步骤4，获得多组差压计读取p i 、流量计第二瞬时流量q i 、以及关闭调节阀后内外压差值随时间的变化率dP i /dt，其中保持p i 和P i 尽量一致；
8)分别拟合P i 和Q i 、p i 和q i 之间的关系，得到两组测试状态下测试罩内外压差值和流量计瞬时流量之间的函数关系，分别记为
Q i =f(P i )和q i =g(p i ),根据下式
计算出被测堆料的表观密度p。
本发明包括测试罩、风机、过滤器、调节阀、流量计、差压计、温度计。测试罩安装在测试地坪上，差压计和温度计连接在测试罩上。风机出口连接过滤器，过滤器连接调节阀，调节阀连接流量计，流量计通过管路连接测试罩。
测试罩为底部敞开的刚性结构，材质可以是金属、塑料、有机玻璃等材料制成的轻便型罩体。风机为低压头、大风量的普通型风机。过滤器用于过滤灰尘、水汽、油雾等。调节阀为可手动或自动调整开度的蝶阀。
有益效果：
（1）由于充气时气体只充满物料之间的空隙和物料与外界连通的孔隙，因此测得的结果准确反映了物料的表观密度。（2）测试罩的内外压差值不高于1000Pa，对风机的压头和测试罩的强度要求不高。（3）测试罩无需与地坪有效密封。只要保持置入被测堆料前后其放置位置相同，即可保持两种测定状态下的一致性，因此本方案具有快捷简便的优点。
本发明结构合理，对风机的压头和测试罩的强度要求不高，准确反映了物料的表观密度，提高了工作效率。
附图说明
下面将结合附图对本发明做进一步的描述，图1为本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
一种测定堆料表观密度的装置，如图1所示，下口敞开的刚性测试罩1，其下口与平整的水泥地坪8相配合，在测试罩1设置的两只通孔上分别安装着差压计6和温度计7，风机的排风管通过其上依次连接的过滤器3、调节阀4和流量计5，流量计5与测试罩1的进风孔相连接。
一种测定堆料表观密度装置的测量方法，如图1所示，有如下步骤：
1、选取平整空旷的水泥地坪，将测试罩1扣于地坪上并标记好位置；
2、打开调节阀4，启动风机2，对测试罩1保持充气，调整调节阀4开度，至差压计6处于稳定值，以P 1记录，同时记录流量计5第一瞬时流量Q 1记录；
3、增大调节阀4开度，对步骤2进行重复6次以上，获得多组差压计6读数P i和流量计5第一瞬时流量Q i，实际使用中，P i可以但不限定于500Pa-1000Pa；
4、关闭调节阀4，测试罩1内外压差将逐渐减小，记录压差值随时间的变化率dP i / dt；
5、移走测试罩1，将已称重的质量为M的待测堆料倾倒在步骤1中的测试罩1原来位置的轮廓内；
6、按步骤1中测试罩1标记点，将测试罩1扣于原处；
7、在测试罩1内置待测堆料的状态下，重复步骤3和步骤4,获得多组差压计6读数p i、流量计第二瞬时流量q i、以及关闭调节阀后内外压差值随时间的变化率dp i /dt，其中，保持p i和P i尽量一致，实际使用中，p i可以但不限定于500Pa-1000Pa；
8、分别拟合P i和Q i、p i和q i之间的关系，得到两种测试状态下的测试罩内外压差值和流量计瞬时流量之间的函数关系，分别记为Q i=f(P i)和q i=g(p i)，实际使用中，拟合函数可以但不限于多项式、幂函数等形式，
根据下式计算出被测堆料的表观密度ρ
。
Claims (6)
1.一种测定堆料表观密度的装置的测定方法，包括刚性测试罩(1)，在测试罩(1)设置的两只通孔上分别安装着差压计(6)和温度计(7)，风机的排风管通过其上连接的调节阀(4)和流量计(5)，流量计(5)与测试罩(1)的进风孔相连接，其特征是：下口敞开的刚性测试罩(1)，其下口与平整的水泥地坪(8)相配合，风机的排风管通过其上连接的过滤器(3)，有如下步骤，
1)将测试罩(1)扣于平整空旷的水泥地坪(8)上，并标记好位置；
2)打开调节阀(4)，启动风机(2)对测试罩(1)保持充气，调整调节阀(4)开度，使差压计(6)处于稳定值，以P 1记录，同时记录流量计(5)第一瞬时流量Q 1；
3)增大调节阀(4)开度，对步骤2进行重复6次以上，获得多组差压计(6)读取P i 和流量计(5)第一瞬时流量Q i ；
4)关闭调节阀(4)，测试罩(1)内外压差将逐渐减小，记录压差值随时间的变化率dP i /dt;
5)移走测试罩(1)，将已称重的质量为M的待测堆料(9)倾倒在步骤1中的测试罩(1)原来位置的轮廓内；
6)按步骤1中测试罩(1)标记点，将测试罩(1)扣于原处；
7)在测试罩(1)内置待测堆料(9)的状态下，重复步骤3和步骤4，获得多组差压计(6)读取p i 、流量计(5)第二瞬时流量q i 、以及关闭调节阀(4)后内外压差值随时间的变化率dP i /dt，其中保持p i 和P i 尽量一致；
8)分别拟合P i 和Q i 、p i 和q i 之间的关系，得到两组测试状态下测试罩(1)内外压差值和流量计(5)瞬时流量之间的函数关系，分别记为
Q i =f(P i )和q i =g(p i ),根据下式
计算出被测堆料的表观密度p。
2.根据权利要求1所述的一种测定堆料表观密度的装置的测定方法，其特征是：测试罩(1)由金属或塑料构成。
3.根据权利要求1所述的一种测定堆料表观密度的装置的测定方法，其特征是：风机(2)的风压为800-1300Pa。
4.根据权利要求1所述的一种测定堆料表观密度装置的测定方法，其特征是：测试罩(1)无需与水泥地坪(8)有效密封，只需保持置入待测堆料(9)前后其放置位置相同，即可保持两种测定状态下的一致性。
5.根据权利要求1所述的一种测定堆料表观密度装置的测定方法，其特征是：测试罩(1)的内外压差值不高于1000Pa。
6.根据权利要求1所述的一种测定堆料表观密度装置的测定方法，其特征是：在测试罩(1)内无堆料状态下获取的压差值P i 和在测试罩(1)内置待测堆料状态下获取的压差值p i 均设定在500Pa-1000Pa范围内。
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