多功能透气系数测量仪的开发与应用

　　多孔材料在冶金、化工及高科技等领域有着广泛的应用，其中一个重要的用途是利用其透气性过滤、分离流体。金属粉末冶金多孔材料的应用已有较长的 历史。多孔陶瓷材料由于其具有耐高温、耐腐蚀性，且成本远低于Ni、W、MO及Ti等制成的多孔材料，在工业发达国家的应用日趋广泛。我们在国内率先研制 了Mollite一FeZO3一Fe陶瓷一金属复合多孔透气材料，在冶金、塑料等领域有广阔的应用前景。

　　透气系数及孔隙特征参数是多孔透气材料的重要性能指标，准确地测量上述参数是开发多孔材料的基础。另外，不少冶金、化工等产品，如连铸用保护 渣、烧结焊剂、焦碳、耐火纤维板等，对透气性能均有相应的要求。然而目前还没有相应的检测设备。我们在实践的基础上，成功地研制了一种新型的透气系数测量 仪。

   　本文建立了透气系数与多孔体孔隙特征参数开孔隙率‘p、有效平均孔隙直径D。及体积比表面积Sv之间的关系式，评述了所研制设备的构成及性能特征。作为应用测试了Mullite一Fe20:陶瓷一金属复合多孔透气材料的透气系数及孔隙特征参数。

　　透气系数与孔隙特征参数的测试原理

　　1.透气性的衡量参数

　　材料的透气性质用透气系数来表示气体以层流方式通过多孔体时，其表达式为:

　　可见，透气系数在数值上等于单位动力粘度系数的气体在单位压力梯度下，以层流方式通过多孔体时，单位横截面上的体积流速。式中负号表示气流方向与压力梯度方向相反。需要提出的是，B是一个材料常数。

　　工程实际中，人们感兴趣的是是某一刀值已知气体通过实际使用厚度多孔体时，单位截面上的体积流速。为此，引人相对透气系数K的概念，K一B/h刀。显然，K不是材料常数，与使用气体介质及多孔厚度有关。

　　2.透气系数的测量原理

　　气体是可压缩流体，恒温下体积是压力的函数，对于理想气体，Pv是常数。若待测试样J··…截面积为A，高为h的圆柱体，其透气系数为:

　3.透气系数与孔隙特征参数间的相关性

　　2)孔隙直径D。与透气系数B的关系对于高h、横截面积A的圆柱形多孔体，设孔隙为圆柱状毛细管，单位横截面上共有N条，长为L，弯曲系数为a。当气体从毛细管中流过时，流量Q由Hagen一Poiseuine法则确定，对H一P法则进行气体可压缩性修正，得:

　　这就是透气法测量Sv的基本原理。

　　孔隙的其他特征参数，如最大孔径和孔径分布，可用冒泡法测量，所用设备仍为透气系数测量仪。B.E.T法及汞压人法也可分别用于D。及S，的测 量。实践证明，B.E.T法仅适用于比表面积小的情况，对透气性多孔体，Eop往往大于25%，透气法是目前有效、最精确的方法。至于汞压人法，由于汞对 人体的危害，应用有一定局限性。