Способ определения плотности пористых материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N9/00 

СО

с

Использование: строительство, геология, нефтяная и газовая промышленность. Сущность изобретения: измеряют диэлектрическую проницаемость на образцах - таблетках с одинаковой влажностью. Два эталонных и исследуемый образцы помещают а ячейку в виде плоского конденсатора. Находят значение частоты электрического поля, на который наблюдается максимум диэлектрической проницаемости, и логарифм этого значения. По известным значениям плотностей и логарифмам частот находят искомые значения плотности. 2 табл.

Изобретение относится к технике измерения плотности твердых пористых материалов, в частности горных пород и грунтов, и сыпучих материалов, может применяться в строительстве, геологии, нефтяной и газовой промышленности для определения плотности кернов горных пород.

Известен способ определения плотности частиц порошковых материалов, в котором из порошка приготовляют суспензию на инертной по отношению к гюрошковому материалу жидкости, определяют плотность и массу декантированной части суспензии и массу содержащегося в ней порошка, а плотность частиц порошка определяют по формуле.

Известен способ измерения плотности сыпучего материала путем измерения диэлектрической проницаемости.

Недостаток известного способа состоит в том, что в нем не учитывается влияние

частоты электрического поля и адсорбированной материалом влаги, что отрицательно сказывается на чувствительности способа и достоверности определения.

Цель изобретения - повышение чувствительности способа и достоверности определения.

Поставленная цель достигается тем, что измерение диэлектрической проницаемости проводят на образцах с одинаковой влажностью, измеряют значения частоты, на которой наблюдается максимум диэлектрической проницаемости, для двух эталонных и исследуемого образцов, а искомую величину определяют по формуле

.+fe-P.xjfЈ)-«

любой влажности, или для конкретной комнатной влажности образцов, равной 4,4 мае.%, по формуле

,59 lgvx -2,32, .vj Ю 00

VI

fO

где /Эх - определяемая плотность исследуемого образца;

р ffi известная плотность эталонных образцов, первого и второго соответственно;

vx - частота, на которой наблюдается максимальное значение диэлектрической проницаемости исследуемого образца, плотность которого определяют;

v , - частота, на которой наблюдается максимальное значение диэлектрической проницаемости эталонных образцов с известной плотностью, первого и второго соответственно.

Способ осуществляют следующим образом.

Порошок Na - монтмориллонита выдерживают в эксикаторе в течение 10 сут при атмосферном давлении и комнатной влажности, проверяют влажность порошка. Из этого порошка изготовляют образцы в виде таблеток диаметром 40 мм и высотой 2-4 мм (лучше 3 мм) прессованием при давлении. Определяют плотность р. После чего образец помещают в ячейку в виде плоского конденсатора и на добротометре Тесла ВМ- 560 снимают спектр диэлектрических потерь в диапазоне частот электрического поля 50 кГц - 35 МГц. По известным методикам рассчитывают значения диэлектрической проницаемости, зависимости от частоты электрического поля, в которое помещается данный образец (W 4,4 мас.%), приведены в табл. 1.

Исследуя спектр частот, находят частоту v-(, при которой наблюдается максимум

диэлектрической проницаемости е, и логарифм этой частоты Ig v. Результаты зависимости логарифма частоты (Ig vmax) приходящейся на максимум диэлектрической проницаемости, от плотности Na - монтмориллонита при влажности образцов 4,4 мас.% приведены в табл. 2.

Берут тот же порошок и прессуют его при другом давлении г. Определяют плотность pi и, исследуя спектр частот, находят V2 и Ig V2 . Снова прессуют глинопорошок, но уже не определяют плотность, а исследуют образец по частотной зависимости диэлектрической проницаемости и находят vx и Ig г х. Подставляют полученные данные в аналитические выражения для определения РХ и находят искомую плотность исследуемого образца. В случае изменения относительной влажности в атмосфере с 60 до 98% влажность образцов № - монтмориллонита меняется от 4 до 10 мас.%. что приводит к изменению частоты максимума

диэлектрической проницаемости в 20 - 30 раз, Поэтому для удобства измерения плот- ности предлагается производить измерения при комнатной влажности 65 - 75%, температуре 20°С и атмосферном давлении (1 атм).

Пример 1. Влажность порошка 4,4 мае. % 0,95 г/см3; /02 1,66 г/см3 Ig vi 5,5; Ig Vz 6,75;lg vx 6,25; p 1,37 г/см3,

1,36 г/см . Для контроля определяют РХ путем замера размеров образца и взвешивания его, /v 1,38 г/см3.

Пример 2. Влажность порошка 6,8 мас.%, 1 г/см : /эг 1,4 г/см3 lgvi 13.5;

1дг 16,5: Ig vx 15,75; /Ох - 1,3 г/см3. По контролю /v 1.31 г/см .

Пример 3. Влажность порошка 4,4 мас.%. Давление прессования для исследуемого образца увеличивают в два раза. /01

0,95 г/см3;/}2 1.66 г/см3; Ig Vi 5.5; Ig ъ 6,75; lgvx 7.00;/9 1,81 г/см3 или рх 1,81 г/см3. Для контроля определяют р путем замера размеров образца и взвешивания

его /9х 1.8 г/см3Формул а изо бретени я Способ определения плотности пористых материалов путем измерения диэлектрической проницаемости, отличающий-

с я тем, что, с целью повышения чувствительности способа и достоверности опреде- ления, измерение диэлектрической проницаемости проводят на образцах е одинаковой влажностью, измеряют значение

частоты, на которой наблюдается максимум диэлектрической проницаемости, для двух эталонных и исследуемых образцов, а искомую величину определяют по формуле

,)(

любой влажности, или для конкретной комнатной влажности образцов, равной 4,4 мас.%, по формуле

/Эх 0,59 lgvx -2,32,

где рх - определяемая плотность исследуемого образца;

/Э1./92-известная плотность эталонных образцов, первого и второго соответственно;

vx - частота, на которой наблюдается

максимальное значение диэлектрической проницаемости исследуемого образца, плотность которого определяют;

V), vz - частота, на которой наблюдается максимальное значение диэлектрической проницаемости эталонных образцов с известной плотностью, первого и второго соответственно.

Таблица 1

Таблица 2