專利名稱：一種沼氣貯氣膜甲烷滲透性的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沼氣貯氣膜甲烷氣體透過(guò)量和氣體透過(guò)系數(shù)的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
沼氣生產(chǎn)技術(shù)是一種較為成熟的生物質(zhì)能利用技術(shù)。目前，在世界許多國(guó)家已建 設(shè)了大量沼氣工程和分散的戶用沼氣池。作為平衡手段，貯氣環(huán)節(jié)在沼氣工程中異常重要， 因此沼氣貯氣裝置在整個(gè)沼氣工程中占有舉足輕重的作用。早期，常采用濕式浮罩貯氣柜 或鋼制高壓貯氣罐貯氣?，F(xiàn)在多采用貯氣膜柜來(lái)貯存沼氣。因沼氣貯氣膜材其所應(yīng)用的特殊場(chǎng)所，相對(duì)于普通建筑膜材它需有優(yōu)良的氣密性 能，因而膜材的滲透性能指標(biāo)是一個(gè)尤為重要的性能指標(biāo)。由于沼氣的主要成分為CH4，應(yīng) 主要考察膜材對(duì)于這種氣體的滲透性能。目前，國(guó)內(nèi)外均未制定專門針對(duì)沼氣貯氣膜材的產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。一 些著名的膜材生產(chǎn)廠家如德國(guó)的mehler公司、agriKomp公司等均是采用的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有 統(tǒng)一的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)。由于沼氣貯氣膜的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其在我國(guó)的應(yīng) 用越來(lái)越受到重視，因此迫切需要針對(duì)沼氣貯氣膜制定統(tǒng)一的測(cè)定方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為了建立統(tǒng)一的貯氣膜材產(chǎn)品滲透性能及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)， 從而規(guī)范并促進(jìn)沼氣貯氣膜材行業(yè)的健康發(fā)展，本發(fā)明提供一種調(diào)控并測(cè)試出一定溫度、 濕度、壓力范圍內(nèi)，被測(cè)膜材一定時(shí)間內(nèi)的甲烷透過(guò)量及透過(guò)系數(shù)，從而對(duì)膜材的滲透性能 作出評(píng)價(jià)的沼氣貯氣膜甲烷滲透性的測(cè)定方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一種沼氣貯氣膜甲烷滲透性的測(cè)定方法，具體包括以 下步驟①薄膜或薄片的試樣經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，測(cè)試其厚度，并于室溫條件下干燥，備用；②將試驗(yàn)臺(tái)密封圈處涂一層真空油脂；③將所述試樣置于所述試驗(yàn)臺(tái)上，將低壓室和高壓室分開(kāi)；④對(duì)低壓室抽真空，將所述試樣在真空下應(yīng)緊貼試驗(yàn)臺(tái)，蓋好上蓋并緊固；⑤對(duì)高壓室抽真空到27kPa以下，并繼續(xù)脫氣，以排除試樣所吸附的氣體和水蒸 氣；⑥將溫度控制在20°C 70°C，并將濕度控制為0 100% RH ；⑦向高壓室充CH4,高壓室的氣體壓力控制在1.0X IO5Pa 1. IXlO5Pa;⑧進(jìn)行透氣實(shí)驗(yàn)測(cè)量低壓室的壓力增量Δρ，可確定試驗(yàn)氣體由高壓室透過(guò)試 樣到低壓室的以時(shí)間為函數(shù)的氣體量；⑨當(dāng)?shù)蛪菏以谙嗤臅r(shí)間間隔內(nèi)壓差的變化保持恒定，則達(dá)到氣體的穩(wěn)定滲透， 按照以下公式計(jì)算可以得到甲烷氣體透過(guò)量和透過(guò)系數(shù)
3^ Ap V T0 24⑴
O =—ilX — X~-X--r、丄夕
g Δ S pQT (P1-P2)式中=Qg-CH4氣體透過(guò)量，CmVm2 · d · Pa ；-在穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)低壓室氣體壓力變化的算術(shù)平均值，Pa/h ； AtV-低壓室體積，cm3;S-試樣的試驗(yàn)面積，m2 ；T-試驗(yàn)溫度，K;P1-P2-試樣兩側(cè)的壓差，Pa ；T0, P0-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度(273. 15K)和壓力(1. 0133X105Pa)。
ρ m, D =1.1574xl0-9g χΒ(2)
g Δ S p0T (P1-P2)式中pg_CH4氣體透過(guò)系數(shù)，cm3 · cm/cm2 · s · Pa ；字-在穩(wěn)定透過(guò)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)低壓室氣體壓力變化的算術(shù)平均值，Pa/s ； AtT-試驗(yàn)溫度，K;D-試樣厚度，cm。試驗(yàn)結(jié)果以每組試樣的算術(shù)平均值表示。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的測(cè)定方法適用于塑料薄膜、復(fù)合薄膜等多種貯氣材 料CH4氣體滲透特性的測(cè)試。通過(guò)溫度、濕度控制可以模擬產(chǎn)品在實(shí)際環(huán)境中的狀況，可以 滿足不同環(huán)境條件下的材料甲烷透氣性測(cè)試的多種要求。


圖1為本發(fā)明一種沼氣貯氣膜甲烷滲透性測(cè)定方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施方式一①選取平整無(wú)可見(jiàn)缺陷的試樣3片，在(20 士 2) °C的環(huán)境條件下，置于干燥器中放 置48h以上。②在試驗(yàn)臺(tái)密封圈處涂一層真空油脂，若油脂涂在空穴中的圓盤上，應(yīng)仔細(xì)擦凈。③將試樣置于試驗(yàn)臺(tái)上，輕輕按壓，使試樣與試樣臺(tái)上的真空油脂良好接觸，試樣 應(yīng)保持平整，不得有皺褶。④對(duì)低壓室抽真空，試樣在真空下應(yīng)緊貼試驗(yàn)臺(tái)，蓋好上蓋并緊固。⑤對(duì)高壓室抽真空到27kPa以下，并持續(xù)脫氣，以排除試樣所吸附的氣體和水蒸氣。⑥將溫度控制在20°C，考慮測(cè)試環(huán)境中對(duì)濕度的要求，將加濕儀調(diào)到0% RH。⑦向高壓室充CH4,高壓室的氣體壓力應(yīng)在1.0X IO5Pa 1. IX IO5Pa范圍內(nèi)。⑧開(kāi)始透氣試驗(yàn)。為剔除開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)的非線性階段，應(yīng)進(jìn)行IOmin的預(yù)透氣試驗(yàn)。
4隨后開(kāi)始正式透氣試驗(yàn)，記錄低壓室的壓力變化值Δρ和試驗(yàn)時(shí)間t。⑨繼續(xù)試驗(yàn)直到在相同的時(shí)間間隔內(nèi)壓差的變化保持恒定，達(dá)到穩(wěn)定透過(guò)。至少 取3個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的壓差值，求其算術(shù)平均值，按式(1)、(2)分別計(jì)算CH4透過(guò)量Qg與 CH4透過(guò)系數(shù)pg，并給出評(píng)價(jià)結(jié)果。實(shí)施方式二 ①選取平整無(wú)可見(jiàn)缺陷的試樣3片，在(20士2) °C的環(huán)境條件下，置于干燥器中放 置48h以上。②在試驗(yàn)臺(tái)密封圈處涂一層真空油脂，若油脂涂在空穴中的圓盤上，應(yīng)仔細(xì)擦凈。③將試樣置于試驗(yàn)臺(tái)上，輕輕按壓，使試樣與試樣臺(tái)上的真空油脂良好接觸，試樣 應(yīng)保持平整，不得有皺褶。④對(duì)低壓室抽真空，試樣在真空下應(yīng)緊貼試驗(yàn)臺(tái)，蓋好上蓋并緊固。⑤對(duì)高壓室抽真空直到27kPa以下，并持續(xù)脫氣，以排除試樣所吸附的氣體和水 蒸氣。⑥根據(jù)實(shí)際需要，將溫度控制在40°C，考慮測(cè)試環(huán)境中對(duì)濕度的要求，并將加濕儀 調(diào)到50% RH0⑦向高壓室充CH4,高壓室的氣體壓力應(yīng)在1.0X IO5Pa 1. IX IO5Pa范圍內(nèi)。⑧ 開(kāi)始透氣試驗(yàn)。為剔除開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)的非線性階段，應(yīng)進(jìn)行IOmin的預(yù)透氣試驗(yàn)。隨后開(kāi)始 正式透氣試驗(yàn)，記錄低壓室的壓力變化值Δ ρ和試驗(yàn)時(shí)間t。⑨繼續(xù)試驗(yàn)直到在相同的時(shí)間間隔內(nèi)壓差的變化保持恒定，達(dá)到穩(wěn)定透過(guò)。至少 取3個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的壓差值，求其算術(shù)平均值，按式(1)、(2)分別計(jì)算CH4透過(guò)量Qg與 CH4透過(guò)系數(shù)pg，并給出評(píng)價(jià)結(jié)果。實(shí)施方式三①選取平整無(wú)可見(jiàn)缺陷的試樣3片，在(20 士 2) °C的環(huán)境條件下，置于干燥器中放 置48h以上；②在試驗(yàn)臺(tái)密封圈處涂一層真空油脂，若油脂涂在空穴中的圓盤上，應(yīng)仔細(xì)擦 凈；③將試樣置于試驗(yàn)臺(tái)上，輕輕按壓，使試樣與試樣臺(tái)上的真空油脂良好接觸，試樣 應(yīng)保持平整，不得有皺褶；④對(duì)低壓室抽真空，試樣在真空下應(yīng)緊貼試驗(yàn)臺(tái)，蓋好上蓋并緊固；⑤對(duì)高壓室抽真空直到27kPa以下，并持續(xù)脫氣，以排除試樣所吸附的氣體和水 蒸氣；⑥根據(jù)實(shí)際需要，將溫度控制在70°C，考慮測(cè)試環(huán)境中對(duì)濕度的要求，并將加濕儀 調(diào)到 100% RH ；⑦向高壓室充CH4,高壓室的氣體壓力應(yīng)在1.0X IO5Pa 1. IXlO5Pa ；⑧開(kāi)始透氣試驗(yàn)。為剔除開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)的非線性階段，應(yīng)進(jìn)行IOmin的預(yù)透氣試驗(yàn)。 隨后開(kāi)始正式透氣試驗(yàn)，記錄低壓室的壓力變化值Δρ和試驗(yàn)時(shí)間t。⑨繼續(xù)試驗(yàn)直到在相同的時(shí)間間隔內(nèi)壓差的變化保持恒定，達(dá)到穩(wěn)定透過(guò)。至少 取3個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔的壓差值，求其算術(shù)平均值，按式(1)、(2)分別計(jì)算CH4透過(guò)量Qg與 CH4透過(guò)系數(shù)pg，并給出評(píng)價(jià)結(jié)果。
權(quán)利要求
一種沼氣貯氣膜甲烷滲透性的測(cè)定方法，其特征在于，具體包括以下步驟①將薄膜或薄片的試樣經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，測(cè)試其厚度，并于室溫條件下干燥，備用；②將試驗(yàn)臺(tái)密封圈處涂一層真空油脂；③將所述試樣置于所述試驗(yàn)臺(tái)上，將低壓室和高壓室分開(kāi)；④對(duì)低壓室抽真空，將所述試樣在真空下應(yīng)緊貼試驗(yàn)臺(tái)，蓋好上蓋并緊固；⑤對(duì)高壓室抽真空到27kPa以下，并繼續(xù)脫氣，以排除試樣所吸附的氣體和水蒸氣；⑥將溫度控制在20℃～70℃，并將濕度控制為0～100％RH；⑦向高壓室充CH4，高壓室的氣體壓力控制在1.0×105Pa～1.1×105Pa；⑧進(jìn)行透氣實(shí)驗(yàn)測(cè)量低壓室的壓力增量Δp，可確定試驗(yàn)氣體由高壓室透過(guò)試樣到低壓室的以時(shí)間為函數(shù)的氣體量；⑨當(dāng)?shù)蛪菏以谙嗤臅r(shí)間間隔內(nèi)壓差的變化保持恒定，則達(dá)到氣體的穩(wěn)定滲透，按照公式可以計(jì)算得到氣體透過(guò)量和氣體透過(guò)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沼氣貯氣膜甲烷氣體透過(guò)量和氣體透過(guò)系數(shù)的測(cè)定方法，具體包括以下步驟首先，試樣經(jīng)預(yù)處理后，測(cè)試其厚度；然后，用試樣將低壓室和高壓室分開(kāi)，高壓室充約0.1MPa的CH4，低壓室內(nèi)的空氣抽到接近零值，根據(jù)實(shí)際需要將溫度控制在20℃～70℃，濕度控制在0～100％RH；進(jìn)行透氣實(shí)驗(yàn)，測(cè)量低壓室的壓力增量Δp，可確定CH4由高壓室透過(guò)試樣到低壓室的以時(shí)間為函數(shù)的氣體量。待達(dá)到氣體的穩(wěn)定滲透，CH4透過(guò)量和透過(guò)系數(shù)可以按照有關(guān)公式計(jì)算得到。本發(fā)明的測(cè)定方法適用于塑料薄膜、復(fù)合薄膜等多種貯氣材料CH4氣體滲透特性的測(cè)試。通過(guò)溫度、濕度控制可模擬產(chǎn)品在實(shí)際環(huán)境中的狀況，可滿足不同環(huán)境條件下的材料甲烷透氣性測(cè)試的多種要求。
文檔編號(hào)G01N7/10GK101949814SQ201010241979
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者劉璇, 尹福斌, 廉靜, 李子富, 王曉希 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)