Способ определения смачиваемости пористых материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерительным устройствам в области физико-химического анализа веществ, и может быть использовано при проведении работ по изучению смачиваемости пористых и порошковых материалов различными жидкостями на границе раздела с газом в нефтяной промьш1леннос1И

Целью изобретения является noBbmie- ;ние точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неоднородным распределением пор по размерам.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит основание 1, строго горизонтальное положение кото-, рого устанавливают с помощью регулировочных ножек 2, датчик 3 переца- да давления, датчик 4 абсолютного давления, днище 5 для установки образца испытуемого пористого материала, двухходовой кран 6, металлическую камеру 7 для образца, днище 8 для сосуда с исследуемой жидкостью, прозрачную камеру 9 для исс/1едуемой жидкости, крьпики 10 и 11, соответственно для камер с образцом пористого материала и исследуемым, калиброванный по объему шприц 12, трехходовые краны 13 и 14, металлическую трубку 5, кронштейны 16 для установки датчиков давления, крепежные гайки 17. Исследуемый образец 18 пористого материала устанавливают в металлическую камеру 7 герметично, а исследуемую жидкость 19 заливают в прозрачную камеру 9. Для герметизации используют резиновые уплотнительные кольца 20,

Способ осуществляют следуюпи м образом.

После предварительного определения Q miK. Верхние штуцера, установленные

плотности скелета пористого материала, его пористости и удельной площади поверхности пор устанавливают образец 18 пористого материала на днище 5 и

в крьшпсах 10 и 11, подключают к лини подачи газа. Кран 13 устанавливают в такое положение, при котором между собой сообщаются только датчик 3,

в крьшпсах 10 и 11, подключают к лин подачи газа. Кран 13 устанавливают в такое положение, при котором межд собой сообщаются только датчик 3,

собирают соответствующим образом гер- внутреннее пространство камеры 9 и

тоянной температуре (изотермический процесс),

После определения величины V перекрытом кране ру 9 заливают исследуемую жидкость 19 и собирают в единый узел трехходовой кран 13, крьппку П и импульсные трубки 15 датчика 3 перепада давлеэ при 6 в прозрачную камев крьшпсах 10 и 11, подключают к линии подачи газа. Кран 13 устанавливают в такое положение, при котором между собой сообщаются только датчик 3,

внутреннее пространство камеры 9 и

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изучении смачиваемости пористых и порошковых материалов различными жидкостями. Целью изобретения является повышение точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неоднородным распределением пор по размерам. Цель достигается за счет измерения давления в камере над образцом в процессе его насыщения жидкостью, по которому рассчитывают усредненный уровень жидкости в образце, используемый при вычислении краевого угла. 1 ил.

метично в узел металлическую камеру 7, двухходовой и трехходовой краны 6 и 14, импульсные трубки 15 датчиков 3 и 4 и щприц 12, Двухходовым крном 6 перекрьшают между собой прост- ранства трубки 15 и пространства внури камеры 7, С помощью трехходового крана 14 сообщают между собой внутреннее пространство калиброванного по объему-шприца 12 при крайнем правом положении его штока, пространство над образцом 18 пористого матери- ,ала и атмосферу при отсоединенной линии подачи газа. Затем кран 14 устанавливают в такое положение, при котором между собой соединены внутренние пространства датчиков 3 и 4, пространство над образцом 18 и атмосфера. После этого кран 14 устанавливают в положение, при котором .между собой сообщены внутренние пространства шприца 12, датчиков 3 и 4.и пространство камеры 7 над образцом 18, В результате этого внутри пространства над образцом 18 имеется

атмосферное давление Р,, измеряемое датчикам 4 абсолютно1 о давления. После этого переводят шток шприца 12 в крайнее левое положение, В результате абсолютное давление внутри камеры 7 увеличивается и становится равным Р. При известных пористос- тях Ф твердого материала, объеме V, шприца 12 и объеме V образца 18, включая и объем пор, значение объема УЗ свободного пространства D камере 7 над образцом 18, включаюп;его объем импульсных трубок 15 и внутренние объемы датчиков 3 и 4, рассчитывают с помощью зависимости

, (1)

Pj-p,

полученной на основе анализа происходящего при этом процесса при пос5

Q0

5

0

5

внутреннее пространство линии подачи газа. Кран 14 устанавливают в такое положение, при котором между собой сообщаются только внутренние пространства датчиков 3 и 4, пространства камеры 7 над образцом 18 и шприца 12, Шток последнего при этом должен быть зафиксирован в крайнем левом положении. После этого открьшают кран 6 и жидкость 19 начинает перетекать по трубке 15 в направлении нижнего торца образца 18, Для увеличения скорости движения жидкости и перемещения ее переднего фронта в камере 9 создают незначительное избыточное давление газа, например, 1 кПа, В момент, когда жидкость касается нижнего торца образца 18, с помощью датчика 4 измеряют абсолютное давление Р, Этот момент фиксируют по импульсам давления, возникающих в этот момент на выходах датчиков 3 и 4, Затем давление в камере 9 ступенчато увеличивают (например, на 100 Па) и по показаниям датчика 4 фиксируют достижение установившегося давления Р4 в пространстве камеры 7 над образцом 18, по которому рассчитьшают средний уровень жидкости h в камере 7 с образцом 18:

0

5

. (Уз+ФУ1)(Р4-Рз) h- ,

(2)

где h - средний уровень (высота) жидкости в камере 7, см; S - площадь поперечного сечения образца, см.

Ступенчатое yBejnwemie давления газа в камере 9 Продолжают до.тех пор, пока установившееся значение уровня жидкости в камере 7 с образцом 18, рассчитьшаемое по формуле (2), не станет равным уровню жидкости в камере 9,

515

После достижения указанного состояния дальнейшее увеличение давления газа в камере 9 прекращают и измеряют с помощью датчика 3 перепад давления АР между верхними пространствами камер 9 и 7, Значение краевого угла сма чивания затем рассчитьшают с помощью зависимости

/ЗР(1-Ф) 6f А

где 6 - поверхностное натяжение исследуемой жидкости, Н/см; плотность скелета пористого материала.

cose

(3)

/ А

г/см ;

йР удельная площадь поверхности

11 пористого материала, см /г;

измеренный перепад давлений, Н/см.

Формула изобретения

Способ определения смачиваемости пористых материалов, заключающийся в создании перепада давления газа в замкнутых сообщающихся камерах, одна из которых содержит жидкость, а другая - образец пористого материала изменении давле1шя газа в камере с жидкостью, регистрации уровня жидкости в камере с жидкостью в процес1

68876

се проникновения жидкости в образец пористого материала под действием давления газа в камере с жидкостью, измерении перепада давлений газа в камерах в момент достижения одинаковых уровней жидкости в обоих камерах и расчете краевого угла смачивания по измеренному перепаду давления газа

IQ в камерах с учетом значений поверхностного натяжения жидкости, плотности скелета образца, его пористости и удельной площади поверхности, отличающийся тем, что, с це15 лью повышения точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неод- 1городнь М распределением пор по разме20 рам, дополнительно измеряют давление газа в камере с образцом в момент касания жидкостью нижнего торца образца и в процессе проникновения жидкости в образец, по разнице измеренных дав25 лений газа в камере с образцом рассчитывают средний уровень жидкости в этой камере, а перепад давлений газа в камерах измеряют в момент равенства уровня жидкости в камере с жид30 костью, рассчитанному по среднему уровню жидкости в камере с образцом.