Способ определения размеров сквозных ультрамикрокапилляров Советский патент 1989 года по МПК G01B13/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения числа и радиусов сквозных ультрамикрокапилляров поперечным сечением менее 0,1 мкм в перегородках из металлических и неметаллических материалов, разделяющих легкокипящую жидкость и газовую среду, например ультра- микрокапилляров в корпусных деталях емкостей, выполненных литьем или из композитных материалов.

Цель изобретения - определение числа и радиусов ультрамикрокапилляров .

Полость, расположенную по одну сторону контролируемой перегородки, заполняют легкокипящей смачивающей

жидкостью, а из полости с другой стороны перегородки с помощью газового анализа определяют расход жидкости через перегородку. Жидкость заполняет ультрамикрокапилляры и между ее частицами и поверхностью перегородки в граничном слое возникают упругие силы, препятствующие перетеканию жидкости из жид- -кой полости в газовую Поэтому через перегоро.дку проникают только пары легкокипящей жидкости с помощью диффузии.

Затем плавно повьппают давление жидкости. Когда перепад давления на перегородке между жидкостной и газовой полостями превысит упругую силу, действующую в ультрамикрока4

СП

О Од

31

пилляре самого большого проходного сечения, через этот канал начинается расход жущкости, что на графике изменения расхода от перепада давления фиксируют как ступенчатое возрастание расхода при определенно перепаде давлений.

Продолжая повышать давление жидкости, фиксируют другие перепады давления в моменты начала ступенчатого роста расхода жидкости, что свидетельствует о начале расхода жидкости через улЬтрамикрокапилляры все более малых проходных сечений. Число ультрамикрокапилляров равно числу ступенчатых возрастаний расходов ж11дкости. По достижении линейной зависимости расхода жидкости от перепада давления фиксиру- ют перепад давления ДРд„ Расчет радиусов капилляров определяют из экспериментально найденного соотношения

г., .S-1-.P;.

где г; - радиус 1-го капилляра; S - толщина граничного слоя

жидкости; ЛР| - перепад давления между

жидкостью и газовой средой в момент i-ro ступеи- tjaToro роста расхода жидкости;UРд - перепад давления между

жидкостью и газовой средой в момент начала линейной завис1шости расхода жидкости от перепада давлений о

Толщину S граничного слоя жидкости определяют экспериментально из приведенного соотношения при известном радиусе капилляра.

Например, в качестве легкокипящей жидкости используют четырех- окись азота, а в качестве газоанализатора - индир аторную бумагу на основе реактива ортотолидина. Контролировались улЬтрамикрокапилляры радиусом 0,03 мкм и 0,05 мкм в перегородке из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Жидкую четырехокись азота заливают по одну сторону от nepes- городки, а на другую сторону периодически накладывают индикаторную бумагу, которая под действием четырехокиси азота меняет цвет„ По площади цветового пятна определяют расход четырехокиси азота. Повьш1ают давление четырехокиси азота и строя графическую зависимость ее расхода от перепада давления. На графике зафиксированы ступенчатый рост расхода при перепаде давлений 6 атм и 12 атм и начало линейной зависимости расхода четырехокиси азота от перепада давлений при перепаде 21 атм. Экспериментально установлено, что толщина граничного слоя жидкой четырехокиси азота на поверхности нержавеющей стали равна 0,07 мкм.

Расчет радиусов ультрамикрокапилляров по предлагаемой зависимости подтверждает приемлемую точность предлагаемого способа.

Таким образом, определение размеров ультрамикрокапилляров по перепаду давлений на них в момент ступенчатого роста расхода позволяет установить количество ультрамикрокапилляров и их радиусы.

Ф ормула изобретени

Способ определения размеров сквозных ультрамикрокапилляров в перегородках, разделяющих легкокипящую жидкость и газовую среду, заключающийся в том, что повышают давление жидкости, измеряют ее расход через перегородку и по нему определяют размер ультрамикрокапилляров, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет определения числа и радиусов ультрамикрокапилляров, в процессе повышения давления фиксируют перепады давлений между жидкостью и газовой средой в моменты ступенчатого

роста расхода жидкости и в момент начала линейной зависимости расхода жидкости от перепада давлений принимают число ультрамикрокапилляров равным числу ступенчатых возрастаНИИ расходов жидкости, а радиусы капилляров определяют из соотношений

55

Г;

8-.-I- Р,.

где г; - радиус i-ro капилляра; S - толщина граничного слоя жидкости;

515045066

АР; - перепад давления между4Рд - перепад давления между

жидкостью и газовой ере-жидкостью и газовой средой

дои в момент i-ro ступен-в момент начала линейной

чатого роста расхода жид-зависимости расхода жидкости}кости от перепада давлений.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля сквозных ультрамикрокапилляров в перегородках. Цель изобретения - определение числа и радиусов ультрамикрокапилляров. С одной стороны перегородки заливают легкокипящую смачивающую ее жидкость и создают давление, а с другой стороны по составу газовой среды определяют расход жидкости, проникающей через контролируемые ультрамикрокапилляры. Число ступенчатых возрастаний расхода жидкости принимают за число ультрамикрокапилляров, а их радиусы рассчитывают по экспериментальной зависимости, учитывающей отношение перепада давлений на перегородке в момент ступенчатого роста расхода и в момент начала линейной зависимости расхода жидкости от перепада давлений, а также толщину граничного слоя жидкости.