[发明专利]可控湿度的气体扩散实验装置和方法

说明书

本发明涉及可控湿度的气体扩散实验装置和方法，可控湿度的气体扩散实验装置包括：扩散组件、压力组件和真空组件。扩散组件包括用于盛放饱和盐溶液的扩散容器，扩散容器内设置有用于安装岩石样品的样品容器，样品容器位于饱和盐溶液的液面的上方，样品容器的上端和下端均设置有开口，样品容器的下端的开口处固定安装有烧结板，烧结板上设置有多个通孔，扩散容器的上端设置有与样品容器上端连通的扩散孔。真空组件用于抽取扩散容器内的空气，压力组件用于向样品容器中释放扩散气体。通过在扩散容器中盛放饱和盐溶液使得扩散容器中的相对湿度保持恒定，进而使得岩石样品能够在预设的恒定相对湿度的环境下进行气体扩散实验。

技术领域

本发明涉及岩石物理流体运移性能测试领域，尤其涉及可控湿度的气体扩散实验装置和方法。

背景技术

非饱和扩散是在岩石多孔介质中气体传输的重要研究领域。在固-液-气偶合的多项流动领域，如地下水污染场地修复、高放核废物地下处置、二氧化碳埋存、非常规油气资源开发等环境-地质-能源研究领域，湿度对气体迁移的压力梯度具有重要的影响作用，非饱和毛管压力的测定对于精确衡量不同流体在多孔介质中的可运移性具有重要意义。但由于温度环境及多孔介质饱和度的波动性，尤其是颗粒样品的湿度难以进行精确控制，使得室内不同湿度下的非饱和扩散及毛管平衡压力的精确测定异常困难。因此急需开发一种能精确控制样品及环境湿度样品扩散装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了可控湿度的气体扩散实验装置和方法，旨在解决现有技术中样品扩散装置不能精确的控制样品以及环境的湿度的问题。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了可控湿度的气体扩散实验装置，所述可控湿度的气体扩散实验装置包括：扩散组件、压力组件和真空组件；

所述扩散组件包括用于盛放饱和盐溶液的扩散容器，所述扩散容器内设置有用于安装岩石样品的样品容器，所述样品容器位于所述饱和盐溶液的液面的上方，所述样品容器的上端和下端均设置有开口，所述样品容器的下端固定安装有烧结板，所述烧结板上设置有多个通孔，所述扩散容器的上端设置有与所述样品容器的上端连通的扩散孔；

所述压力组件和所述真空组件均与所述扩散孔相连，所述真空组件用于抽取所述扩散容器内的空气，所述压力组件用于向所述样品容器中释放扩散气体。

优选地，所述压力组件包括气瓶、调压阀、气源针阀、扩散平衡器以及气动阀门；

所述气瓶的出口与所述调压阀的进口相连，所述调压阀的出口与所述气源针阀的一端相连，所述气源针阀的另一端与气动阀门的一端相连，所述气动阀门的另一端与所述扩散孔相连；

所述扩散平衡器内设置有扩散平衡腔，所述扩散平衡器上设置有与所述扩散平衡腔相连通的平衡孔，所述平衡孔通过管道连接在所述气源针阀与所述气动阀门之间的管路上。

优选地，所述压力组件还包括气源压力传感器，所述气源压力传感器连接在所述调压阀与所述气源针阀之间的管路上。

优选地，所述真空组件包括真空泵、真空截止阀、真空容器和真空针阀；

所述真空泵通过管道与所述真空容器相连，所述真空容器通过管道与所述扩散孔相连，所述真空泵和所述真空容器之间的管道上设置有所述真空截止阀，所述真空容器和所述扩散孔之间的管道上设置有真空针阀。

优选地，所述真空容器上还设置有用于检测真空容器内真空度的真空表。

优选地，所述样品容器通过螺纹连接的方式固定在所述扩散容器内。

优选地，本发明还提供了可控湿度的气体扩散实验方法，其特征在于，所述气体扩散实验方法基于上述可控湿度的气体扩散实验装置实施，所述气体扩散实验方法的步骤如下：