Способ определения максимальной высоты капиллярного подъема и коэффициента фильтрации пористых сред Советский патент 1989 года по МПК G01N15/08 

Йзобретение относится к инженерно- теолот ическим и гидрогеологическим исследованиям и может быть использовано для обоснования проектов строительства различных сооружений; зданий , дорог (.мелиоративных систем добычи руд методом подземного выщелачивания, а также может быть использовано в различных технологически процессах, в которых участвуют пористые cpeдь и жидкости.

Цель изобретения - сокращение времени определения и повьпиение достоверности получаемой информации за счет

обеспечения получения характеристик изменчивости искомых параметров по все му разрезу исследуемой пористой среды.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема проведения опыта по определению капиллярных свойств пористой среды в статическом режиме ; на фиг. 2 и 3 - состояние капиллярной каймы при проведении опыта в динамическом режиме при различных скоростях подъема уровня жидкости V, и Vj; на фиг. 4 - способ графической об1: аботки данных опыта для идеально-однородных пористых

сд o

;о

00

сред; на фиг, 5 - то же, для неоднородных пористых сред; на фиг, 6 - прк щипиальная схема опыта через время t после погружения образца в жидкость, уровень которой остается не- , подвиж ф1м (статическим); на фиг. 7 и 8 - текуц ий и предельный профили влажности капиллярной каймы; на фиг. 9 всггомогательнь:й график для вычисления коэффициента фильтрации для модели каппклярпой кайм1з1 с переменной влажностью; на фиг, 10 - применение предлагаемого способа в полевых натурных условиях.

.я. определения максимальной высоты капиллярного подъема и кoэффиIц eн- та фильтрации пористой среды испытуемый образец 1 (фиг. 1) погружают в сосуд 2 с нсидкостью 3, имеющей уро- вемь А, оста 01Щ1Йся н неизменном (статическом) СОСТОЯШ1И, где S - текущая высота капиллярного подъема (капллотяр- пой каймы) за время t, истекшее от начала опыта; ;{ - максимальная высота капиллярного подъема при условии t- ooj 5, 6 - поверхност1 капиллярной каймы в моменты времени t и t - оо соответственно.

Через некоторое время t, истекшее от начала гтогружеш-1и образца в жидкость,, се уровень 4 начинают поднимать с некоторой постоянной скоростью V, фиг.2), осущестштяит например , путем подчива жидкости в сосуд 2 с за- данным расходом С| i через трубку 7, оборудованную регулировочным винтом 8. При подъеме уровня жидкости 4 капиллярная кайма также перемещается вертикально вверх: через 1екоторый промежуток времеш скорости подъема уровня 4 и поверхности капиллярной каймы сравняются и р.следствие этого текущая высота капиллярной каймы становится ностоя-нюн . После это го скорость уровня 4 меняют . на новое значение (фиг. 3/ и дожидаются, когда текущая высота капиллярного подъема примет новое постоянное значение Ъ-Ъ . и т.д. до тех пор, по- ка образец пористой среды полностью погрузится в -жидкость, после чего оныт прекрахцают. Для обеспечения высокого качества результатов исследова- №1Я необходимо, чтобы изменение скорости подъема уровня жидкости совершилось не менее трех раз.

Обработка результатов опыт. с цель получения искомых параметров пористой

среды (максимальной высоты капиллярног подъема и коэффициента фильтрации) производится следующим образом.

Строитчзя график зависимости V от (фиг. 4), где Vj. - скорость подъема уровня жидкости в сосуде; - величина, обратная величине текущей высоты капиллярного подъема 1Ъ, Дпя однородных пористых сред полученный график прямолинеен (фиг, 4), для неоднородных сред - криволинеен (фиг, 5). Если полученный график прямолинейный, то, продолжая его до пересечения с вертикапьной осью, находят абсолютную величин,- отрезка, отсекаемого им на вертикаль}юй оси. Найденное значение соответствует численной величине искомого коэффициента фильтрации.К. Затем находят численное значение точки пересечения графика с горизонтальной осью Г . По формуле Н 1 / вычисляют

О7 о

значение другого искомого параметра - максимальной высоты капиллярного подъема. Если нолученный график криволинеен (фиг. 5J, то носле его построения выполняют следующие операции: отмечают на г рафике несколько точек, например точки аи б, и проводят к ним касательные, продолжая их до пересечения с вертик гльной осью. Далее обработку производят так же, как и в первом случае - для каждой касательной в отдельности. Найденные значения параметров отвечают высотному ноложе- нию рассмотренных точек.

Если определение максимальной высоты капиллярного подъема и коэффициента фильтрации пористой среды требуется произвести с учетом изменения влажности в зоне капиллярной каймы, то опробование образца и обработка результатов онробования производятся так, как показано на фиг. 6-9,

Общая схема нроведения опыта остается такой же, как и ранее: нроизво- дится не менее чем трехкратное изменение скорости подъема уровня воды 4 в сосуде (фиг. 6). Отличие заключается в том, что наблюдение проводится -не за (единственной) текущей высотой капиллярной каймы, как в предыдущем случае, а одновременно за текущими высотами нескольких точек с заданным значением влажности Z , Zg-, Z и т.д. Текущая высота каггаллярной каймы - это текущая высота точки О, Z , в которой влажность равна нулю. Совокупность текущ11х высот точек образует текущий профиль влажности, показанный на фиг, 7. Каждой текущей высоте точки Z соответствует предельная высота точки Н, отвечающая условию t - 00, Соотношение между текущими и предельными высотами точек показано на фиг, 7 и 8,

Обработка результатов опыта производится следующим образом.

Для каждой наблюдаемой точки строится график зависимости V- от f (V f U W

скорость подъема уровня воды ч, f - 1/Z, Указанный график идентичен графику на фиг, 4 и отличается от него тем, что на горизонтальной оси откладывают не а , Для каждого графика определяют абсолютные величины начальных ординат, соответствующие численным значениям коэффициентов капиллярного влагопереноса К, Затем определяют значения графиков с горизонтальной осью По формуле определяют предельные высоты точек с заданной влажностью, а по значениям предельных высот точек с заданной влажностью, найденных ранее, строят предельный профиль влажности - график зависимости

пересэчения

от W, Экстраполируя этот график

до пересечения с пертикальнои осью, находят величину максимальной высоты капиллярного подъема Н (фиг, 8), По значениям капиллярного влагопереноса, найденным ранее, строят график зависимости этого коэффициента от влажности в соответствующих точках

((Jwr, 9), Экстраполируя этот график в точку, где влажность равна 100%, определяют коэффициент фильтрации исследуемой пористой среды. На фиг, 9 путь нахождения коэффициента фильтрации показан стрелками.

Сущность предлагаемого способа применительно к полен; 1м условиям поясняется чертежом на , 10, изображающим выемку (шурф) с вертикш1ын.-с1

стенками 9, В шурф }1;ь П1нают воду с заданным расходом Й через трубку 10, чем обеспечивается заданная cicopocTb подъема уровня вод11 1 1 , Идблюдсшгс ял развитием капиллярной каймы осуществляется непосредственно по стенке шурфа 12, Обработка данных осуществляется любым из описанных способов - в зависимости от конкреттях условий поставленной задачи.

Изобретение касается дисперсного анализа аэрозолей, распыляемых с помощью механических распылителей. Целью изобретения является повышение точности определения дисперсности частиц оптически плотных жидкостей. Измеряют амплитудно-частотную характеристику акустической эмиссии распыляемой жидкости, о дисперсности частиц судят по частоте этой характеристики. Амплитуда сигнала на этой частоте соответствует количеству частиц данного размера. 1 ил.

Фиг.1

Фиг. 2

Vr

IK I

fz

Фиг.

CPU г. 6

Фиг.З

УС

Фиг. 5