Устройство для определения паропроницаемости пористых материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике и может быть использовано, например, в легко и текстильной промышленности для определения паропроницаеМости таких материалов, как ткани, нетканые материалы, натуральные или искусственные кожи. Известно устройство для определения паропроницаемости пористых материалов типа искусственной кожи, кото рое содержит емкость (стаканчик с жидкостью - источник паров, образец герметично прижатый к фланцу стаканчика, эксикатор с поглотитетем влаги, куда помещают стаканчик, и средство для определения количества паров, прошедших через образец - чувст вительные весы , Однако это устройство не позволяет корректно оценить кинетические характеристики паропроницаемости, так как оно не содержит средств для перекрытия потока и, кроме того, определение количества прошедших через образец паров проводится периодически с нарушением хода всего процесса (стаканчик из эксикатора помещают на весы и обратно). Известно также устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, которое представляет собой емкость с жидкостью - источник паров, на торец которой помещают образец, герметично перекрывающий исто ник паров, и поглотитель, влаги .2j. Однако так как это устройство содержит только средство для определения количества поглощенной влаги, то такое устройство позволяет оценить лишь кинетику паропроницаемости но без точной регистрации начала и конца процесса. Кроме того, устройство обладает недостаточной точностью определения коэффициента паропроницаемости и малой информативностью измерений, так как не содержит средств, регистрирующих перепад концентраций паров по обе стороны образца и средства для определения количества испаренной влаги. Наиболее близким к изобретению является устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, содержащее две камеры, разделен ные испытуемым образцом, и два шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, при этом одна из камер нижняя, частично заполнена жидкостью а другая - верхняя, снабжена емкостью с поглотителем и средством для определения количества поглощенной им влаги. В устройстве имеется также средство, позволяющее регистрировать количество испарившейся из нижней камеры влаги Ез1. Недостатком избестного устройства является то, что создавая перепад концентраций по Обе стороны образца, эти концентрации в известном способе непосредственно не измеряют и их перепад приравнивают разности концентраций паров над поверхностью источника и поглотителя, пренебрегая сопротивлением переносу паров, создаваемым воздушной прослойкой между источником влаги и поверхностью ббразца, с одной стороны, и между поверхностью образца и поглотителем, с другой. Таким образом, истинный перепад концентраций, за счет которого происходит перенос паров через материал, остается неизвестным, а, следовательно, сравнительные данные по паропроницаемости различных пористых материалов, полученные при одной и той же относительной влажности паров над источником и поглотителем не являются достоверными. Цель изобретения - повышение точности определения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, содержащее две камеры, разделенные испытуе1«им образцом и два шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, и в котором одна из камер нижняя, частично заполнена жидкостью, а вторая - верхняя, снабжена емкостью с поглотителем и средством для определения количества поглощенной влаги, снабжено чувствительными элементами, установленными соответственно между верхним шторным затвором и образцом и нижним шторным затвором и образцом. Чувствительные элементы могут быть выполнены из синтетического моноволокна и установлены у поверхностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна. Для точного определения перепада концентраций требуется измерение концентраций паров у поверхностей образца. Эти измерения, как было установлено экспериментально, должны проводиться при следующих условиях: не возмущать проходящий измеряемый поток, как можно ближе к поверхности фиксировать изменение влажности среды, мобильно реагировать на эти изменения. Таким требованиям удовлетворяет чувствительный элемент, выполненный из моноволокна, например, капронового, который в силу своего малого (10-12 мкм) сечения, практически не создает дополнительного сопротивления измеряемому потоку, а также, может быть приближен непосредственно к поверхности образца вплоть до расстояний, соизмеримых с диаметром мо.новолокна. Продольную деформацию растянутого моноволркна можно фиксировать любым известным методом измерения Мс1лых деформаций, в частноети визуально с помЬщью горизонтального оптиметра или автоматического, например, с использованием тензоизмерительной системы. На фиг . 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 кривые, иллюстрирующие кинетику уста новления перепада концентраций паро воды у поверхностей образца пористог материала; на фиг. 3 - кривые, иллю- стрирующие кинетику испарения влаги из источника и кинетику сорбции паров поглотителем. Устройство содержит разделенные испытуемым образцом 1 нижнюю и верх нюю камеры 2 и 3, шторные затворы 4 размещенную в верхней камере кварцевую спираль 5, подвешенную на спи рали чашечку с поглотителем б, разметенные у поверхностей образца чув ствительные элементы - синтетические моноволокна 7, репер 8 и попла вок 9. Устройство работает следующим об разом. Проводят подготовительные операции. При закрытых шторных затворах (.фиг. 1 между камерами 2 и 3 устанавливают образец испытуемого матер ала 1. Для герметизации полукамер фланцы снабжены резиновыми прокладками. Образец предварительно кондиционирован при условиях эксперимент (например, температура 20°С, относи тельная влажность 15%). Далее запол няют источник влажности раствором соли или кислоты, имиощим известную влажность насыщенных паров. Для это раствор заливается в делительную во ронку, калибруется и напускается в камеру 2 по соединительной трубке. Затем на калиброванной кварцевой спирали 5 подвешивается ( в чашечке 6) навеска поглотителя - соли с определенной гигроскопической точкой . Таким образом создается перепад концентраций паров по обе стороны образца 1, т.е. получают поток паров, проникающих через образец от источника к поглотителю. Затем фиксируют исходное положение чувствительных элементов 7, например, капроновых и с открытием шторных затворов начинают измерение параметров процесса. Концентрацию паров влаги у повер ностей образца измеряют по деформации капроновых моноволокон чувствительных элементов 7, визуально наблюдая за реперами 8 с помощью горизонтального оптиметра. При этом чувствительный элемент должен быть заранее прокалиброван, т.е. должна быть определена зависимость дефорации моноволокна от влажности ере-, ды. Процесс установления перепада концентрацией иллюстрируется примером, приведенным на фиг. 2, кривая 10 - под образцом, кривая- 11 - над образцом, где f - относительная влажность среды, %, л/ - время, мин / . Регистрация количества влаги, испарившейся с зеркала источника, осуществляется с помощью механотро- на, чувствительный штырь которого жестко соединен с поплавком 9, погруженным в раствор, являющийся источником влаги. При известных диаметре полукамеры источника 2 и разности уровней зеркала источника находят объем жидкости, перешеддаей в парообразную фазу за любой промежуток времени, что иллюстрируется на фиг. 3, где кривая 12 - кинетика испарения влаги из источника; кривая 13 - кинетика сорбции паров поглотителем; (- количество влаги, мг} лГЬ - время, мин f . Количество влаги, сорбированное поглотителем, непрерывно фиксируют по удлинению калиброванной кварцевой спирали 5, на которой подвешивается чашечка б с навеской поглотителя, за удлинением можно следить визуально с помощью катетометра. Эти данные свидетельствуют о количестве влаги, прошедшей-через материал за определенцре время t (фиг. 3, кривая 13). двух датчиков, регистрирующих огчяк и тот же поток влаги позволяет, во-первых, по разнрсти показаний двух датчиков, зафиксированных в одно и то же время, судить о количестве влаги, находящейся между источником и поглотителем, что в стационарном режиме равнозначно данным о сорбционной емкости материала. Во-вторых, при уменьшении потока влаги, проникающего через пористый материал, например, в случае наступления режима, капиллярной конденсации, сорбционный датчик не почувствует такого изменения в силу своего однонаправленного действия (в сторону увеличения веса), в то время как данные уровнемера оказываются более достоверными. Кроме того, пересечение продолжения стационарного участка кривой 13 с осью времени соответствует времени запаздывания или индукционнокт/ периоду К фиг. 3). Располагая экспериментальными данными , полученными в одном опыте, можно достаточно точно определять не только величину паропроницаемости, но и другие параметры, процесса переноса паров через исследуемый пористый материал.

1. УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРОПРОНИЦАЕЮСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом, и два шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, при этом одна из камер - нижняя, частично заполнена жидкостью, а другая - ,снабжена емкостью с поглотителем и средством для определения количества поглощенной им влаги, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения , устройство снабжено двумя чувствительными элементами, установленйыми соответственно между верхним шторным затвором и образцом и нижним шторным затвором и образцом. 2. Устройство по п. 1, о т л и - $ чающееся тем, что чувствитель(Л ные элементы выпЪлнены из синтетического моноволокна и установлены у поверхностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна. ;о о ел