Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для исследования кинетики газообмена в пористых материалах, находящихся в неоднородном температурном поле, например, для изучения кинетики газового режима почвогрунтов, стройматериалов, текстильных и кожевенных изделий, фильтров, напыленных покрытий в почвоведении, строительной и химической промышленностях, электротехнике и геологии.
Цель изобретения - повышение информативности путем обеспечения определения потока газа, обусловленного неизотермическим ротационным обменом.
На фиг. 1 приведена зависимость разности давления газа в камерах от времени; на фиг. 2 - зависимость логарифма производной разности давлений от времени.
Способ осуществляют следующим образом.
Исследуемый пористый материал (образец) помещают между двумя камерами заданного объема V,, и V2 . Затем нагревают поверхности образца до различных заданных значений Т, и Т2, которые измеряют. После этого создают одинаковые давления 0 с обеих сторон материала, соединив для этого обе камеры с третьим объемом, например атмосферой. Отсоединяют камеры от третьего объема и начинают измерять возникающую в камерах разность давлений измерителем разности давлений, так что получают зависимость разности давлений во времени. Измерения проводят
сд |
4ъ
го
3157
до момента установления стационарного режима, т.е. до момента достижения величины разности давлений своего максимального значения. Полученную зависимость (функцию) дифференцируют, затем логарифмируют и строят график этой функции от времени. Определяют
затем тангенс угла наклона этой прямой и величину, отсекаемую на оси ординат.
Интенсивность неизотермического ротационного объема рассчитывают с помощью выражений:
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для исследования кинетики газообмена в пористых материалах, находящихся в неоднородном температурном поле. Целью изобретения является повышение информативности путем обеспечения определения потока газа, обусловленного неизотермическим ротационным обменом. Для этого пористый образец помещают между двумя замкнутыми камерами, поддерживают разные температуры на поверхностях образца, создают одинаковые давления газа в камерах и измеряют зависимость разности давлений в камерах от времени. С помощью математической обработки полученной зависимости рассчитывают интенсивность неизотермического ротационного обмена. 2 ил.
} (0 . b$jMEL - -
(ii + si) JbdET ГУ., iuvz; J ,
г; л e UJfi+Jf) П Г9р ,RT, . КТЬЛ
+ р ягсягщ2 +
де j ° (t) - интенсивность неизотермического ротационного 20 обмена, кг/с;
Т2 - температура одной поверхности образца, К;
Т, - температура другой поверхности образца, К; 25
V2 - объем камеры, примыкающей к поверхности образца с температурой Т2,
м3; V, - объем камеры, примыкаю- зо
щей к поверхности образ- ца с температурой Т, ,
м3;
Р - начальное давление в камерах, Па; з5 uP(t) - разность давлений в камерах , Па; JU - молекулярная масса газа,
кг/моль; R - универсальная газовая до
постоянная,Дж/(моль К); а ,; у - величина, отсекаемая продифференцированной зависимостью разности д5 давлений в камерах на ocVi ординат, представленной в виде логарифмической зависимости от времени, Па/с; о О - угловой коэффициент этой зависимости, Па/с2.
Пример. Для примера использовался однокамерный вариант, т.е. V оо (а 0) (первым объемом служила атмосфера). Наблюдаемый газ - атмосферный воздух. Пористый образец - необожженная глина типа ВГО-1. Образец выполнен в ви стакана, обращенн Толщина стенок 0 0,11 м, радиус ос что его внутренни к 10 м3, а площад 0,035 м2.
Стакан закрыт мой крышкой, в ко штуцер, соединяющ трехходовой вакуу в свою очередь мо воздуховод с водя открываться на ат и соединения стак размещался стабил емый электронагре но загерметизиров
Вначале включа и прогревали всю установления стац режима, который к щью датчиков темп новления стациона жима составляло о пературе поверхно 313 К и Т4 3 ктронагревателя 3
Во время прогр жении Атмосфера одинаковое давлен образца было равн торое контролиров составляло Р0 рт.ст.). После пр чался на манометр регистрировалось контрольном объем зительно через 20 камере достигало
1373 Па ( мм
(1)
(2) (3)
зец выполнен в виде цилиндрического стакана, обращенного днищем вверх. Толщина стенок 0,01 м, высота стакана 0,11 м, радиус основания 0,035 м, так что его внутренний объем V2 5 х к 10 м3, а площадь поверхности S0 0,035 м2.
Стакан закрыт снизу газонепроницаемой крышкой, в которой сделан выводно штуцер, соединяющий через воздуховод трехходовой вакуумный кран, который в свою очередь мог соединяться через воздуховод с водяным манометром или открываться на атмосферу. Все выводы и соединения стакана, внутри которого размещался стабилизированный регулируемый электронагреватель, были тщательно загерметизированы.
Вначале включали электронагревател и прогревали всю систему до момента установления стационарного теплового режима, который контролировали с помощью датчиков температуры. Время установления стационарного теплового режима составляло около 1,5 ч при температуре поверхностей образца Т 313 К и Т4 333 К (мощность электронагревателя 30 Вт).
Во время прогрева кран был в положении Атмосфера, так что созданное одинаковое давление с обеих сторон образца было равно атмосферному, которое контролировалось барометром и составляло Р0 101991 Па (765 мм рт.ст.). После прогрева кран переключался на манометр, с помощью которого регистрировалось изменение давления в контрольном объеме от времени. Приблизительно через 20-22 мин давление в камере достигало максимума LP
макс
1373 Па ( мм вод.ст.). В резуль515
тате получен график uP(t) (фиг. О, на основе которого построен график функции F(t) - (t). 2).
По этому графику определили угловой коэффициент б, который равен 1, Па/с2, и величину, отсекаемую линейной функцией на оси ординат, | 3,8 Па/с (F(t) « 0 при t 3,2 мин).
После этого, используя формулы (2) и (3), получили
G - 9,8.10- Vc
г 16
„412
К и
О 1,9-10 V с3/кг.
При этом а 0 и R мол. масса воздуха
8,31 Дж/(мольК), (4 29-Ю-3 кг/моль
rot
iA
/РА Рв ч п;-;р
р0(ТтГ-7т7)-йР(а4т;
После подстановки всех параметров в выражение СО получим jpP 14,1 ЯО кг/с.
Формула изобретения
Способ определения проницаемости пористого материала, заключающийся в измерении временной зависимости давления газа, прошедшего через образец пористого материала в камеру, примыкающую к поверхности образца, при постоянной температуре этой поверхности, отличной от температуры другой поверхности, и расчете величины
: rot
о - ь$| - - 4
где jro (t) - интенсивность неизотермического ротационного обмена, кг/с;
G . Лрв (И, + RTt)
л Гг e() if,., ,RT, RTt.T1
Q - ff + Р гтутетО Г° (vr pt J
- температура одной поверхности образца, К;
- температура другой поверхности образца, К;
- объем камеры, примыкающей к поверхности образ3«
С помощью выражения (О рассчитывали j r-o-t (t) B Л10бой момент времени,- в частности в стационарном состоянии
2bPwe(tCPaU - 14,4-10-8кг/с.
При вычислениях принимались uPMeKC - 1373 Па, Р0 - 101991 Па.
На основе полученных данных можно
определить диффузионный газопоток через этот образец, характеризующий его проницаемость, например, при давлении с одной стороны Рд 11Й57.5 Па (1,1 атм) и температуре этой поверхности Тд 283 К (10°С) и давлении с другой стороны Ре 101325 Па (1 атм) и температуре с этой стороны Т6 323 К (50°С), используя выраже20 i
ние
+ (PL-)(Ti+Тг)
+ 4т,)7П5:Т) 2рвлрм 7т;ТтвТ
(4)
потока газа, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем обеспечения определения потока газа, обусловленного неизотермическим ротационным обменом, образец размещают между двумя замкнутыми камерами, создают в камерах одинаковое начальное давление при постоянной разности температур между поверхностями образца, измеряют зависимость разности давлений в камерах от времени до достижения стационарного значения, а интенсивность неизотермического ротационного обмена рассчитывают
с помощью выражения
ца с температурой Т , м3;
- объем камеры, примыкающей к поверхности образца с температурой Т, , м 3;
uP(t)
5
-разность давлений в камерах, Па;
0 - начальное давление в камерах, Па;
-универсальная газовая постоянная, Дж/(моль к);
(U - мол.м. газа, кг/молъ;
7:i571 73
- T«Vt/TeV,;
- величина, отсекаемая продифференцированной зависимостью разности давлений в камерах на оси ординат, представленЛЦи Ыа.
t 4 4 I A JSP Ж J W «tef
Составитель А. Кощеев Редактор И. Недолуженко Техред М. Моргентал Корректор,И.Муска
Заказ 1507
Тираж 50
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5
8
ной в виде логарифмической зависимости от времени, Па/с, угловой коэффициент этой зависимости, Па/с2.
Г Г Г
/г.2
Подписное
