本技術(shù)涉及滲透性能測(cè)試,尤其涉及一種金屬支撐件、基于其的非金屬材料氣體滲透性能參數(shù)測(cè)試裝置及修正方法。
背景技術(shù):
1、隨著環(huán)境問題和能源匱乏問題的日益嚴(yán)重,氫能作為清潔的二次能源,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到世界各國(guó)關(guān)注。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中,氫能儲(chǔ)存和輸運(yùn)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前最廣泛使用的氫能儲(chǔ)存方法是高壓氣態(tài)儲(chǔ)存,其中氫氣儲(chǔ)存的密閉性和安全性至關(guān)重要。
2、非金屬材料如聚乙烯和橡膠因其優(yōu)異的耐腐蝕性、輕質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性,廣泛應(yīng)用于高壓氫系統(tǒng)中。聚乙烯及其增強(qiáng)復(fù)合材料常用于非金屬輸燃?xì)夤艿篮蛢?chǔ)氣瓶?jī)?nèi)膽,橡膠則常作為o型圈用于壓縮機(jī)、法蘭連接、各種閥門和分配軟管的密封。在這些應(yīng)用中,非金屬材料的氣體傳輸參數(shù)(p、d、s)的測(cè)量對(duì)于確定其氣體滲透量至關(guān)重要,這些參數(shù)直接影響材料的性能劣化,可能導(dǎo)致材料斷裂、氣體泄漏甚至爆炸,從而嚴(yán)重影響輸運(yùn)效率和安全性。
3、因此,在高壓氣體裝置中,確定非金屬材料的氣體傳輸參數(shù)有助于確保密封裝置的氣體滲透狀況及非金屬部件的高壓氣體耐久性能。有效的測(cè)試方法是壓差法,為防止試樣因壓差變形需要使用金屬支撐件。相關(guān)技術(shù)中并未考慮金屬支撐件對(duì)氫滲透量的影響,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果與實(shí)際情況存在差異。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本技術(shù)提供一種金屬支撐件、基于其的非金屬材料氣體滲透性能參數(shù)測(cè)試裝置及修正方法,其解決了現(xiàn)有的高壓氣體傳輸性能測(cè)試中,金屬支撐件對(duì)氣體滲透量的影響未被準(zhǔn)確考慮,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果與實(shí)際情況不符的技術(shù)問題,達(dá)到了優(yōu)化氣體傳輸性能參數(shù)的評(píng)估,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性的技術(shù)效果。
2、為了達(dá)到上述目的,本技術(shù)采用的主要技術(shù)方案包括:
3、第一方面,本技術(shù)實(shí)施例提供一種金屬支撐件,適用于與高壓腔室和低壓腔室進(jìn)行配合以測(cè)量非金屬材料性能參數(shù),其中,所述金屬支撐件放置于所述高壓腔室和所述低壓腔室之間,且用于支撐非金屬材料;
4、所述金屬支撐件包括金屬燒結(jié)片、金屬絲網(wǎng)或金屬多孔片中的至少一種;所述金屬支撐件基于標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)制備得到,所述金屬支撐件的標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)按照以下方式配置:
5、針對(duì)所述金屬燒結(jié)片,所述標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)包括絕對(duì)過濾精度≤150μm,透氣率≥5m3/(h·kpa·m2),孔隙率≥20%,耐壓強(qiáng)度≥2mpa;
6、針對(duì)所述金屬絲網(wǎng),所述標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)包括開孔率范圍為20-90%,金屬絲直徑為0.01-4mm,單位面積網(wǎng)重為0.1-3.2kg/m2;
7、針對(duì)所述金屬多孔片,所述標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)包括孔面積占比≤60%;
8、按照所述標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)制備得到的所述金屬支撐件在測(cè)量非金屬材料性能參數(shù)的過程中,針對(duì)測(cè)試樣品的多組氣體滲透試驗(yàn),生成與所述標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)相匹配的理想氣體傳輸性能參數(shù),所述理想氣體傳輸性能參數(shù)用于對(duì)所述測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正。
9、本實(shí)施例提供的一種金屬支撐件,在高壓腔室與低壓腔室之間使用,有效支撐非金屬材料,確保測(cè)試樣品的穩(wěn)定性,從而提高氣體滲透性能測(cè)量的準(zhǔn)確性。通過進(jìn)行多組氣體滲透試驗(yàn),可以生成理想氣體傳輸性能參數(shù),以修正實(shí)際測(cè)得的參數(shù)。金屬支撐件包括金屬燒結(jié)片、金屬絲網(wǎng)和金屬多孔片。金屬燒結(jié)片具備高耐壓強(qiáng)度(≥2mpa),確保在高壓環(huán)境下的穩(wěn)定性,同時(shí)其過濾精度(≤150μm)有效去除氣體雜質(zhì),保證測(cè)量的純凈性。此外,金屬絲網(wǎng)和多孔片的開孔率和孔面積可調(diào),進(jìn)一步控制氣體流動(dòng)特性。這些技術(shù)效果綜合提升了非金屬材料性能參數(shù)測(cè)量的精確性、穩(wěn)定性和可靠性。
10、可選地,所述金屬支撐件的滲透直徑為10-150mm,所述金屬支撐件的厚度>1mm。
11、本實(shí)施例通過較大的滲透直徑確保降低氣體流動(dòng)的阻力,提升氣體的滲透率,使其在通過金屬支撐件時(shí)更為順暢。同時(shí),金屬支撐件的厚度提高了材料的耐壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,使其在高壓和高溫條件下表現(xiàn)更佳。綜合考慮滲透直徑和厚度,可以精確表征和修正氣體傳輸性能,從而生成測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的理想氣體傳輸性能參數(shù)能夠用于對(duì)測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正,提高準(zhǔn)確性。
12、可選地,所述金屬燒結(jié)片的絕對(duì)過濾精度在1-100μm的情況下,所述金屬燒結(jié)片采用金屬粉末制成;
13、所述金屬燒結(jié)片的絕對(duì)過濾精度在101-150μm的情況下,所述金屬燒結(jié)片采用金屬網(wǎng)制成。
14、本實(shí)施例通過金屬粉末制成的金屬燒結(jié)片能夠?qū)崿F(xiàn)1-100μm的高過濾精度,適用于需要細(xì)致過濾的場(chǎng)景。而金屬網(wǎng)制成的金屬燒結(jié)片則提供較大的孔隙,允許氣體更快速地流動(dòng),因此其絕對(duì)過濾精度在101-150μm范圍內(nèi),適合較大顆粒的過濾需求。本實(shí)施例能夠優(yōu)化過濾精度與氣體流動(dòng)效率之間的平衡。
15、可選地,所述金屬多孔片的孔直徑大小一致;
16、
17、
18、其中,為金屬多孔片的孔面積;為金屬燒結(jié)片或金屬絲網(wǎng)的孔面積;n為孔數(shù),da為孔直徑,r為特征尺度,表征孔的特征,m為分形維數(shù),表征對(duì)孔面積和特征尺度取對(duì)數(shù)后得到的直線斜率,c為比例常數(shù)。
19、本實(shí)施例通過金屬多孔片的孔直徑大小一致,使得孔面積計(jì)算更加簡(jiǎn)單和直觀。孔的均勻性有助于確保通道的一致性,從而提高整體性能的可預(yù)測(cè)性和穩(wěn)定性,減少了氣體局部流動(dòng)不均勻或阻力差異。對(duì)于金屬燒結(jié)片或金屬絲網(wǎng),通過控制特征尺度和分形維數(shù),可以調(diào)節(jié)孔面積和過濾效果,從而優(yōu)化材料的性能以滿足特定的應(yīng)用需求。
20、可選地,所述理想氣體傳輸性能參數(shù)基于以下方式確定:
21、不同孔面積的所述金屬支撐件上設(shè)置有所述測(cè)試樣品,對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行多組氣體滲透試驗(yàn),得到不同孔面積下所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的壓力-時(shí)間變化滲透曲線;
22、基于所述壓力-時(shí)間變化滲透曲線,生成所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù);
23、確定所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的理想氣體傳輸性能參數(shù)。
24、本實(shí)施例提供的理想氣體傳輸性能參數(shù)確定方式,通過在不同孔面積的金屬支撐件上設(shè)置測(cè)試樣品,進(jìn)行多組氣體滲透試驗(yàn),獲得了不同孔面積下的壓力-時(shí)間變化滲透曲線。這一過程使得實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛳到y(tǒng)地評(píng)估材料在不同條件下的氣體滲透特性。基于這些滲透曲線,進(jìn)一步生成了測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù),從而為后續(xù)分析提供了重要的數(shù)據(jù)支持。最后,通過確定這些性能參數(shù)與理想氣體傳輸性能參數(shù)之間的關(guān)系,能夠有效評(píng)估測(cè)試樣品的實(shí)際表現(xiàn)與理想狀態(tài)之間的差距。這有助于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。本實(shí)施例的這些共同作用,能全面優(yōu)化氣體傳輸性能參數(shù)的評(píng)估,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
25、可選地,所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)包括測(cè)試滲透系數(shù)、測(cè)試擴(kuò)散系數(shù)和測(cè)試溶解度系數(shù);所述基于所述壓力-時(shí)間變化滲透曲線,生成所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)包括:
26、根據(jù)所述壓力-時(shí)間變化滲透曲線,確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的氣體質(zhì)量變化速率和滯后時(shí)間;
27、根據(jù)所述氣體質(zhì)量變化速率和獲取到的氣體傳輸率,確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試滲透系數(shù);
28、根據(jù)所述滯后時(shí)間和所述測(cè)試樣品的厚度,確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試擴(kuò)散系數(shù);
29、根據(jù)所述滲透系數(shù)和所述擴(kuò)散系數(shù),確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試溶解度系數(shù)。
30、本實(shí)施例通過分析壓力-時(shí)間變化的滲透曲線,可以精確確定氣體質(zhì)量變化速率和滯后時(shí)間,從而獲取測(cè)試樣品的氣體傳輸特性。利用氣體質(zhì)量變化速率和氣體傳輸率,能夠準(zhǔn)確計(jì)算出樣品的測(cè)試滲透系數(shù),反映測(cè)試樣品對(duì)氣體的滲透能力。結(jié)合滯后時(shí)間和測(cè)試樣品的厚度,計(jì)算出測(cè)試樣品的擴(kuò)散系數(shù),從而描述氣體在測(cè)試樣品中的擴(kuò)散行為。綜合滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù),可以進(jìn)一步確定測(cè)試樣品的溶解度系數(shù),提供測(cè)試樣品對(duì)氣體的整體溶解性能。
31、可選地,所述測(cè)試滲透系數(shù)為:
32、
33、
34、其中,p為測(cè)試滲透系數(shù),mol/(m·s·pa);d為測(cè)試試樣的厚度,m;gtr為氣體傳輸率,mol/(m2·s·pa);vc為低壓腔室的體積,m3;t為試驗(yàn)溫度,k;ph為高壓腔室的氣體壓力,pa;a0為金屬支撐件面積,m2;dp/dt為氣體質(zhì)量變化速率,pa/s;r為氣體常數(shù),r=8.31m3·pa/(k·mol);
35、所述測(cè)試擴(kuò)散系數(shù)為:
36、
37、其中,d為測(cè)試擴(kuò)散系數(shù),m2/s;θ為滯后時(shí)間;
38、所述測(cè)試溶解度系數(shù)為:
39、
40、其中,s為測(cè)試溶解度系數(shù),mol/(m3·pa)。
41、可選地,所述確定所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的理想氣體傳輸性能參數(shù),包括:
42、確定所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差;
43、在所述相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差小于10%的情況下,將所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的平均值確定為所述理想氣體傳輸性能參數(shù);
44、在所述相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差大于等于10%的情況下,構(gòu)建所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)隨所述金屬支撐件的孔面積的變化曲線;
45、對(duì)所述變化曲線進(jìn)行擬合,在擬合后的變化曲線中所述孔面積與對(duì)應(yīng)的金屬支撐件面積滿足預(yù)設(shè)值的情況下,將所述預(yù)設(shè)值對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)確定為所述理想氣體傳輸性能參數(shù)。
46、本實(shí)施例通過確定測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差,可以評(píng)估數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。如果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差小于10%,則表明測(cè)試數(shù)據(jù)的變異性較小,此時(shí)可以將測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)的平均值作為理想氣體傳輸性能參數(shù),從而提供穩(wěn)定可靠的參考值。在相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差大于等于10%時(shí),通過構(gòu)建測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)與金屬支撐件孔面積的變化曲線,可以進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和依賴關(guān)系。通過擬合變化曲線,并在曲線中找到孔面積與金屬支撐件面積滿足預(yù)設(shè)值的點(diǎn),將對(duì)應(yīng)的氣體傳輸性能參數(shù)作為理想值,可以有效處理數(shù)據(jù)的不一致性,提高了氣體傳輸性能參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
47、可選地,所述理想氣體傳輸性能參數(shù)還用于生成待修正金屬支撐件對(duì)應(yīng)的修正模型,所述修正模型基于以下方式生成:
48、不同孔面積的待修正金屬支撐件上放置有所述測(cè)試樣品,對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行多組氣體滲透試驗(yàn),得到所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù);
49、根據(jù)所述理想氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)所述實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行歸一化,得到無因次氣體傳輸性能參數(shù);
50、使用冪函數(shù)擬合建立所述無因次氣體傳輸性能參數(shù)與獲取到的無因次變量之間的關(guān)系,得到冪函數(shù)模型;
51、采用最小二乘法對(duì)所述冪函數(shù)模型進(jìn)行擬合,得到擬合系數(shù);
52、根據(jù)所述擬合系數(shù)對(duì)所述冪函數(shù)模型進(jìn)行更新,得到所述待修正金屬支撐件對(duì)應(yīng)的所述修正模型。
53、本技術(shù)實(shí)施例提供的修正模型的生成方式中,通過將理想氣體傳輸性能參數(shù)用于歸一化待修正金屬支撐件對(duì)應(yīng)測(cè)試樣品的實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù),可以得到無因次氣體傳輸性能參數(shù)。能夠消除不同測(cè)試條件的單位和量綱影響,使數(shù)據(jù)在相同標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行比較,從而提高數(shù)據(jù)的可比性和一致性。使用冪函數(shù)擬合建立無因次氣體傳輸性能參數(shù)與無因次變量之間的關(guān)系,并得到冪函數(shù)模型,為進(jìn)一步分析提供模型基礎(chǔ)。采用最小二乘法對(duì)冪函數(shù)模型進(jìn)行擬合,從而得到擬合系數(shù),使冪函數(shù)模型能夠更準(zhǔn)確地反映實(shí)際數(shù)據(jù)的關(guān)系,提高模型的精度和可靠性。最后根據(jù)擬合系數(shù)對(duì)冪函數(shù)模型進(jìn)行更新,得到目標(biāo)參數(shù)修正模型,使其能夠更好地適應(yīng)實(shí)際數(shù)據(jù),從而提高目標(biāo)參數(shù)的預(yù)測(cè)精度和應(yīng)用效果。
54、可選地,所述理想氣體傳輸性能參數(shù)包括理想滲透系數(shù)、理想擴(kuò)散系數(shù)和理想溶解度系數(shù);所述實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù)包括實(shí)測(cè)滲透系數(shù)、實(shí)測(cè)擴(kuò)散系數(shù)和實(shí)測(cè)溶解度系數(shù);所述無因次氣體傳輸性能參數(shù)為:
55、
56、
57、
58、其中,p為實(shí)測(cè)滲透系數(shù),d為實(shí)測(cè)擴(kuò)散系數(shù),s為實(shí)測(cè)溶解度系數(shù),p0為理想滲透系數(shù),d0為理想擴(kuò)散系數(shù),s0為理想溶解度系數(shù)。
59、可選地,所述冪函數(shù)模型為:
60、
61、
62、
63、
64、
65、
66、其中,p*、d*和為無因次變量,p*為修正壓強(qiáng),d*為修正滲透距離,為修正孔面積,p為試驗(yàn)壓力,p0為理想壓力0-140mpa,d為測(cè)試試樣的厚度,d0為理想滲透距離,ap為待修正金屬支撐件的孔面積,a0為待修正金屬支撐件面積,為擬合系數(shù)。
67、可選地,所述對(duì)所述測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正之后得到目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù),所述目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù)按照以下方式確定:
68、獲取試驗(yàn)壓力、所述測(cè)試樣品的厚度以及所述待修正金屬支撐件的孔面積,利用所述修正模型生成修正參數(shù);
69、根據(jù)所述實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù)和所述修正參數(shù),生成所述測(cè)試樣品的目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù)。
70、本實(shí)施例通過獲取試驗(yàn)壓力、測(cè)試樣品的厚度和待修正金屬支撐件的孔面積,并利用修正模型生成修正參數(shù),可以有效消除外部因素對(duì)氣體傳輸數(shù)據(jù)的影響,從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。基于實(shí)測(cè)的氣體傳輸性能參數(shù)和修正參數(shù),生成目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù),提高非金屬材料氣體傳輸性能參數(shù)的準(zhǔn)確性。
71、第二方面,本技術(shù)實(shí)施例提供一種包含上述所述的金屬支撐件的非金屬材料性能參數(shù)測(cè)試裝置,所述測(cè)試裝置包括:
72、滲透單元,包括滲透室和環(huán)境箱,所述滲透室設(shè)置在所述環(huán)境箱內(nèi),將測(cè)試樣品設(shè)置于不同孔面積的所述金屬支撐件上并將所述滲透室分隔為高壓腔室和低壓腔室;
73、進(jìn)氣單元,包括儲(chǔ)氣罐、壓縮機(jī)和緩沖罐,所述儲(chǔ)氣罐、所述壓縮機(jī)和所述緩沖罐通過管路連接,通過所述壓縮機(jī)將試驗(yàn)氣體從所述儲(chǔ)氣罐通入所述緩沖罐,所述緩沖罐將所述試驗(yàn)氣體通入所述滲透單元;
74、溫控單元,包括制冷機(jī)和加熱塊,用于調(diào)節(jié)所述環(huán)境箱內(nèi)的溫度;
75、檢測(cè)單元,包括傳感器,用于檢測(cè)所述滲透單元內(nèi)的氣體。
76、本實(shí)施例提供的一種非金屬材料性能參數(shù)的測(cè)試裝置,滲透室被分為高壓腔室和低壓腔室,能夠精確模擬氣體從高壓到低壓的滲透過程。這種分隔設(shè)計(jì)使得測(cè)試能夠在可控的壓力差下進(jìn)行,以測(cè)量樣品的氣體滲透性能。溫控單元能夠控制環(huán)境箱內(nèi)的溫度范圍,能夠確保測(cè)試在各種溫度條件下進(jìn)行,模擬實(shí)際使用環(huán)境中的氣體滲透行為。通過進(jìn)氣單元中的儲(chǔ)氣罐、壓縮機(jī)和緩沖罐,確保試驗(yàn)氣體可以高效、穩(wěn)定地進(jìn)入滲透單元。檢測(cè)單元中的傳感器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)滲透單元內(nèi)的氣體狀態(tài),使得精確記錄氣體壓力或流量變化,從而精確計(jì)算氣體滲透性能參數(shù)。
77、可選地,所述滲透室包括高壓腔室和低壓腔室,所述高壓腔室下端面設(shè)置有下環(huán)形槽,所述下環(huán)形槽嵌入有高壓腔室密封圈,所述低壓腔室上端面設(shè)置有上環(huán)形槽,所述上環(huán)形槽嵌入有低壓腔室密封圈,所述金屬支撐件放置于所述高壓腔室密封圈和所述低壓腔室密封圈之間用于支撐非金屬材料;
78、所述高壓腔室和所述低壓腔室通過緊固件將所述金屬支撐件和所述非金屬材料緊密貼合。
79、第三方面,本技術(shù)實(shí)施例提供一種非金屬材料性能參數(shù)修正方法,所述方法采用上述所述的金屬支撐件或者應(yīng)用于上述所述的測(cè)試裝置,所述修正方法包括:
80、不同孔面積的所述金屬支撐件上設(shè)置有測(cè)試樣品,對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行多組氣體滲透試驗(yàn),得到不同孔面積下所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的壓力-時(shí)間變化滲透曲線;
81、基于所述壓力-時(shí)間變化滲透曲線,生成所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù);
82、確定所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的理想氣體傳輸性能參數(shù);
83、根據(jù)所述理想氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)所述測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正,得到目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù)。
84、可選地,所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)包括測(cè)試滲透系數(shù)、測(cè)試擴(kuò)散系數(shù)和測(cè)試溶解度系數(shù);所述基于所述壓力-時(shí)間變化滲透曲線,生成所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)包括:
85、根據(jù)所述壓力-時(shí)間變化滲透曲線,確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的氣體質(zhì)量變化速率和滯后時(shí)間;
86、根據(jù)所述氣體質(zhì)量變化速率和獲取到的氣體傳輸率,確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試滲透系數(shù);
87、根據(jù)所述滯后時(shí)間和所述測(cè)試樣品的厚度,確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試擴(kuò)散系數(shù);
88、根據(jù)所述滲透系數(shù)和所述擴(kuò)散系數(shù),確定所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試溶解度系數(shù)。
89、可選地,所述測(cè)試滲透系數(shù)為:
90、
91、
92、其中,p為測(cè)試滲透系數(shù),mol/(m·s·pa);d為測(cè)試試樣的厚度,m;gtr為氣體傳輸率,mol/(m2·s·pa);vc為低壓腔室的體積,m3;t為試驗(yàn)溫度,k;ph為高壓腔室的氣體壓力,pa;a0為金屬支撐件面積,m2;dp/dt為氣體質(zhì)量變化速率,pa/s;r為氣體常數(shù),r=8.31m3·pa/(k·mol);
93、所述測(cè)試擴(kuò)散系數(shù)為:
94、
95、其中,d為測(cè)試擴(kuò)散系數(shù),m2/s;θ為滯后時(shí)間;
96、所述測(cè)試溶解度系數(shù)為:
97、
98、其中,s為測(cè)試溶解度系數(shù),mol/(m3·pa)。
99、可選地,所述確定所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的理想氣體傳輸性能參數(shù),包括:
100、確定所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差;
101、在所述相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差小于10%的情況下,將所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)應(yīng)的平均值確定為所述理想氣體傳輸性能參數(shù);
102、在所述相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差大于等于10%的情況下,構(gòu)建所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)隨所述金屬支撐件的孔面積的變化曲線;
103、對(duì)所述變化曲線進(jìn)行擬合,在擬合后的變化曲線中所述孔面積與對(duì)應(yīng)的金屬支撐件面積滿足預(yù)設(shè)值的情況下,將所述預(yù)設(shè)值對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試氣體傳輸性能參數(shù)確定為所述理想氣體傳輸性能參數(shù)。
104、可選地,所述根據(jù)所述理想氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)所述測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正,得到目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù),包括:
105、根據(jù)所述理想氣體傳輸性能參數(shù)生成待修正金屬支撐件對(duì)應(yīng)的修正模型;
106、根據(jù)所述修正模型對(duì)所述測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正,得到所述目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù)。
107、可選地,所述根據(jù)所述理想氣體傳輸性能參數(shù)生成待修正金屬支撐件對(duì)應(yīng)的修正模型,包括:
108、不同孔面積的所述待修正金屬支撐件上放置有所述測(cè)試樣品,對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行多組氣體滲透試驗(yàn),得到所述測(cè)試樣品對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù);
109、根據(jù)所述理想氣體傳輸性能參數(shù)對(duì)所述實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行歸一化,得到無因次氣體傳輸性能參數(shù);
110、使用冪函數(shù)擬合建立所述無因次氣體傳輸性能參數(shù)與獲取到的無因次變量之間的關(guān)系,得到冪函數(shù)模型;
111、采用最小二乘法對(duì)所述冪函數(shù)模型進(jìn)行擬合,得到擬合系數(shù);
112、根據(jù)所述擬合系數(shù)對(duì)所述冪函數(shù)模型進(jìn)行更新,得到所述待修正金屬支撐件對(duì)應(yīng)的所述修正模型。
113、可選地,所述理想氣體傳輸性能參數(shù)包括理想滲透系數(shù)、理想擴(kuò)散系數(shù)和理想溶解度系數(shù);所述實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù)包括實(shí)測(cè)滲透系數(shù)、實(shí)測(cè)擴(kuò)散系數(shù)和實(shí)測(cè)溶解度系數(shù);所述無因次氣體傳輸性能參數(shù)為:
114、
115、
116、
117、其中,p為實(shí)測(cè)滲透系數(shù),d為實(shí)測(cè)擴(kuò)散系數(shù),s為實(shí)測(cè)溶解度系數(shù),p0為理想滲透系數(shù),d0為理想擴(kuò)散系數(shù),s0為理想溶解度系數(shù)。
118、可選地,所述冪函數(shù)模型為:
119、
120、
121、
122、
123、
124、
125、其中,p*、d*和為無因次變量,p*為修正壓強(qiáng),d*為修正滲透距離,為修正孔面積,p為試驗(yàn)壓力,p0為理想壓力0-140mpa,d為測(cè)試試樣的厚度,d0為理想滲透距離,ap為待修正金屬支撐件的孔面積,a0為待修正金屬支撐件面積,為擬合系數(shù)。
126、可選地,所述根據(jù)所述修正模型對(duì)所述測(cè)試樣品的氣體傳輸性能參數(shù)進(jìn)行修正,得到目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù),包括:
127、獲取試驗(yàn)壓力、所述測(cè)試樣品的厚度以及所述待修正金屬支撐件的孔面積,利用所述修正模型生成修正參數(shù);
128、根據(jù)所述實(shí)測(cè)氣體傳輸性能參數(shù)和所述修正參數(shù),生成所述測(cè)試樣品的目標(biāo)氣體傳輸性能參數(shù)。