Способ определения краевого угла смачивания Советский патент 1985 года по МПК G01N13/00 

Изобретение относится к контрол но-измерительной технике, а именно к способам определения краевого уг ла смачивания жидкостью пористых ;материалов, и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства при определении капиллярных свойств пористых материалов например в порошковой металлургии, строительстве и т.п. Цепь изобретения - повышение то ности определения краевого угла. Предлагаемый способ определения краейого угла смачивания жидкостью пористого материала основан на закономерностях течения газа через пропитанный жидкостью материал, об щих для линейного и квадратичного режимов. Вследствие этого он обеспечивает высокую точность при любо режиме течения. Главной особенност течения газа через пропитанный жидкостью пористый материал является то, что при увеличении давления расход газа увеличивается за счет раскрытия большего количества пор и за счет увеличения скорости газа в порах. Одновременно действи этих двух факторов приводит к невозможности определить значения давления) соответствующие раскрытию пор одного размера при пропускании газа через образец, смоченный эталонной и исследуемой жидкос тями. Для установления однозначной связи между расходом газа чере образец и количеством раскрытых пор необходимо устранение вторбго фактора увеличения расхода газа увеличение скорости газа в порах при увеличении давления. Этого мож но добиться, поддерживая постоянным градиент давления в образце посредством изменения длины образд пропорционально давлению. При изменности градиента давления в р образце -г- известные подынтегральные выражения для двух различных жидкостей совпадают в случае ра2(co60 венст&а величин---; равных минимальному размеру раскрытых пор, пределы интегрирования в этом случае также совпадают. Следовательно при неизменном градиенте давления в образце имеет место однозначное соответствие между расходом газа через образец и размером раскрытых пор независимо от пропитьгоающей жидкости. Таким образом, при равньк для различных жидкостей значениях расхода и одинаковом градиенте давления с учетом равенства На чертеже приведена графическая зависимость расхода газа через пористый образец от его длины. Пример. Исследуют краевой угол смачивания водой пористой бронзы, спеченной из порошка фракции 0,25 - 0,315 мм (средний радиус пор Гср 29,8 мкм). В качестве эталонной жидкости используют этиловый спирт. Краевой угол смачивания спиртом бронзы равен нулю. Из исследуемой бронзы готовят шесть образцов в виде цилиндров диаметром 20 мм и длиной соответственно 5, 6, 7,8, 9 и 10 мм. Образец длиной 5 мм пропитьшают спиртом в течение 5 мин в вакууме. Пропитанный образец помещают в специальное приспособление и при давлении Р - 1500 Па, где б 0,0228 Дж/м - коэффициент поверхностного натяжения спирта, определяют расход газа через образец QQ 3,30 л/мин. Образец вынимают из приспособления и высушивают в вакуумном шкафу при 80 С в течение 1 ч, пропитьтают водой и при том же давлении Р 1500 Па определяют расход газа через образец QO 2,82 л/мин. Остальные образцы пропитьтают только водой. При значениях давления, пропорциональных длине образцов (соответственно 1800, 2100, 2400, 2700 и 3000 Па), определяют значения расхода газа через остальные образцы (соответственно 3,06; 3,25; 3,38; 3,47 и 3,52 л/мин). Строят графическую зависимость расхода паза от длины образца, по ней определяют значение длины 1 6,69 мм, соответствующее значение искомого краевого угла 0 65°. Исследование краевых углов смачивания водой пористой бронзы, спеченной из порошков других фракций, показывает что при уменьшении среднего размера пор до 15 мкм ошибка определения краевого угла известным способом возрастает до 30%. Использование предлагаемого способа позволяет в несколько раз повысить точность определения краевого угла смачивания пористых тел широким разбросом пор по размерам счет исключения ошибок, связанных с проведением измерений при различных градиентах давления на образце ,

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ, заключающийся в пропитке образца исследуемого пористого материала эталонной и исследуемой жидкостями, пропускании газа при заданном градиенте давления через пропитанный образец и измерении расхода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, пропитку осуществляют, насыщая эталонной жидкостью образец заданной длины и исследуемой жидкостью образцы различной длины, регистрируют зависимость расхода газа при заданном градиенте давления в образце от его длины и по полученной зависимости определяют значение длины образца, при которой расход газа равен расходу газа через образец заданной длины, пропитанный эталонной жидкостью, а краевой угол смачивания рассчитывают с помощью выражения , , . ft - Ь Л 8 acco3b;7- cogQ|j где 6,0 - краевые углы смачивания для исследуемой и эталонной жидкостей соответственно; -г-оповерхностное натяжение исследуемой и эталонной жидкостей соответственоно; 6 - заданная длина образца пропитанного эталонной 00 9 , жидкостью; 6 - длина образца, пропих танного исследуемой жид костыо, при которой расход газа равен расходу его через образец заданной длины.