1.一種煤壁涂料的氣密性測試裝置,包括空氣鋼瓶(1)和U型玻璃管壓差計(13),其特征在于,它還包括氣密性測試筒;所述氣密性測試筒包括法蘭(4)、螺栓(6)、墊片(7)、螺母(8)、煤粒(9)、氣體分布器(10)、筒體(11)和壓力計(14);所述氣體分布器(10)設置于筒體(11)的底部且氣體分布器(10)的進氣口與筒體(11)的進氣口連接;所述煤粒(9)均勻填充在筒體(11)內并位于氣體分布器(10)的上面;所述法蘭(4)設在筒體(11)的頂部,并通過螺栓(6)、墊片(7)和螺母(8)將所述筒體(11)與法蘭(4)密封連接;所述壓力計(14)設在筒體(11)的側壁上;法蘭(4)上設置的出氣口與U型玻璃管壓差計(13)的進氣口通過第二軟管(12)連接;所述空氣鋼瓶(1)的出氣口通過第一軟管(2)和進氣閥(3)與筒體(11)的進氣口連接。
2.根據權利要求1所述的煤壁涂料的氣密性測試裝置,其特征在于,所述筒體(11)為圓柱形,其直徑為133mm,高度為125mm,厚度為4mm。
3.根據權利要求1所述的煤壁涂料的氣密性測試裝置,其特征在于,所述筒體(11)中填充煤粒(9)的高度為115mm,煤粒(9)的粒徑為1-5mm。
4.一種應用于權利要求1、2或3所述的煤壁涂料的氣密性測試裝置的氣密性測試方法,其特征在于,包括以下步驟:
第一步,噴涂涂料:將待測涂料樣本噴涂于煤粒上表面,并使待測涂料樣本的厚度達到2-5mm,待待測涂料樣本固化、表面無裂縫,并與筒體內壁貼合后,形成涂料層;
第二步,在涂料層上放置一個或多個與筒體橫截面積相同或小于筒體橫截面積的鐵片,所述鐵片上設置有至少一個孔;將法蘭蓋在筒體上,所述法蘭與鐵片緊密貼合,用螺栓、墊片和螺母將法蘭與筒體密封連接;
第三步,打開空氣鋼瓶和進氣閥,對筒體迅速充氣至筒體初始壓強P0,關閉空氣鋼瓶和進氣閥,其中P0=mP1,m的值為1.5-3,P1表示U型玻璃管壓差計左管的初始壓強,其值為大氣壓;記錄U型玻璃管壓差計左管的初始液面刻度H1;根據U型玻璃管壓差計左管的空氣高度和直徑計算U型玻璃管壓差計左管空氣的初始體積M;根據筒體體積和煤粒體積確定筒體內的氣體體積N,其中,筒體內的氣體體積N與U型玻璃管壓差計左管空氣的初始體積M之間的比值為10:1-18:1,以保證涂料層兩側的壓差;
第四步,筒體內的氣體通過涂料層向與法蘭上設置的出氣口連接的第二軟管中滲透,等U型玻璃管壓差計中的液面高度穩定后,記錄U型玻璃管壓差計左管的最終液面刻度H2和滲透時間t',并通過公式ΔH'=H1-H2計算U型玻璃管壓差計左管的液面刻度變化量ΔH';
第五步,多次重復上述第一步至第四步,獲得多個U型玻璃管壓差計左管的液面刻度變化量ΔH'、多個U型玻璃管壓差計左管空氣的初始體積M、多個筒體內的氣體體積N和多個滲透時間t';
第六步,計算多個液面刻度變化量ΔH'的平均值,得到液面刻度變化量的平均值ΔH;計算多個初始體積M的平均值,并將其平均值作為初始體積V1;計算多個筒體內的氣體體積N的平均值,并將該平均值作為筒體內的氣體體積V0;計算多個滲透時間t'的平均值,并將該平均值作為滲透時間t;
第七步,通過公式V1'=V1+ΔHA計算U型玻璃管壓差計左管空氣的最終體積V1',A表示U型玻璃管壓差計左管的橫截面積;通過公式P1'=P1+2ρgΔH計算U型玻璃管壓差計左管的最終壓強P1',ρ表示U型玻璃管壓差計中的液體密度;g表示重力加速度;
第八步,通過公式計算氣體滲透增加空氣的摩爾數Δn,R表示摩爾氣體常數;T表示溫度;
第九步,通過公式計算筒體壓降ΔP,并根據公式P0'=P0-ΔP計算筒體最終壓強P0';
第十步,通過公式計算滲透過程中的平均壓差ΔPmean;
第十一步,通過公式計算溫度T下的氣體滲透系數k,NA表示阿伏伽德羅常數;d表示涂料層的厚度;S表示涂料層能透氣面積,即涂料層上方的鐵片上設置的至少一個孔的面積及鐵片未覆蓋涂料層的面積之和。