Способ измерения диаметра пор и пористости фильтров Советский патент 1980 года по МПК G01B7/12 

Изобретение относится к области .измерительной техники и может быть использовано, в частности, для определения характеристик мелкопористых мембран, а именно фильтров, имеющих прямые цилиндрические каналы, например, ядерных фильтров, Известен способ определения диаметра пор с помощью оптического микроскопа, однако, он позволяет измерять диаметр до 0,4 мкм. Для прямого измерения диаметра пор менее 0,4 мкм требуется электронный микроскоп 1J. Такой метод является трудоемким и дорогостоящим, не применимым для мае совых анализов. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является способ определения диаметра пор по расходу газа или жидкости, продавливаемому через фильтр 2. однако, для реализ ции этого способа необходимо точное знание пористости фильтра или числа пор на единицу поверхности, что требует дополнительных измерений. Целью изобретения является повьиие ние производительности измерения диа метра пор фильтров. Цель достигается тем, что производят измерение при не менее двух чениях расхода газа при давлениях, тветствующих переходному рёжиМу ду вязким и диффузным течением ного газа при постоянном перепаде ления на фильтре, а величину диара опреде,пяют из соотношения . 32 .. /8RTVV2a - (Тк) Б.. Л - коэффициент вклада диффузного течения газа в-суммарный расход газа; - вязкость газа, пуаз R - универсальная газовая постоянная, 8,3-10эрг/К моль; Т - температура, К; М - молекулярный вес газа - определяется экспериментально; - определяется (Экспериментально. Число пор на см может быть опреено, подставляя значение d , из тнсипения: м . BlIfrgM b 524288-3ДР-Н-Т-г 3ai - толщина фильтра (длина по ры), см;

S - площадь фильтра, см ; Ар- перепад давления на фильтре, дин/см.

Предложенный способ реализуется с помощью стандартной установки, содержащей устройство для создания газового потока и расходомер газа. Установка снабжена также вентилем для регулирования перепада давления на фильтре и дифференциальным манометром для его измерения.

На фиг. 1 показана схема установки; на фиг. 2 - зависимость расхода, газа (V/) от давления (р) ; на фиг. 3 такая же зависимость при добавочном травлении.

Схема установки (фиг. 1) содержит вакуумный насос 1 или баллон со сжатым газом, вентили 2 и 3 точной регулировки давления, вентили 4 и 5, мановакууметр б, фильтродержатель 7 с фильтром, расходомер 8, дифференциальный манометр 9.

Газовый поток создается разрежением с помощью вакуумного насоса или давлением с помощью баллона со сжатым газом. Перепад давления на фильтре лр измеряется дифференциаль 1ым манометром и устанавливается вентилем 3. Давление на фильтре р измеряеся мановакууметром б и регу.чируется вентилем 2. Среднее давление на филь- лр ре определяется как р р -

.Определение параметров ядерных фильтров производится следующим образом.

Исследуемый фильтр закрепляется в фильтродержателе 7, Через фильтр пропускается поток газа со строго фиксированным перепадом давления на нем др, регулируемым вентилем 3. При определенном значении р замеряется расход газа при стандартных условиях Затем устанавливается новое значение р вентилем 2, фиксируется первоначальное значение Лр вентилем 3 и вновь измеряется значение расхода газа. Таким образом, измеряются два ил более значений расхода газа при различных ) и строго фиксированном др на фильтре. По этим данныгл строится зависимость расхода газа(V мл/минсм от давления р (см. фиг. 2). По точкам проводится прямая и пересечение ее с осью ординат дает величину Ь, а разница между расходом газа при р-1 ата и b определяет величину а. Расчет параметров фильтра производится по формулам, приведенным выше. Такой метод позволяет определять диаметр пор ядерных фильтров в диапазоне от 0,05 мкм (из-за трудности достаточно точного измерения малых изменений расхода газа) до нескольких единиц мкм (когда d Е ) .

В случае необходимости можно замерить диаметр пор менее 0,05 мкм. Для этого измеряется расход rasa для одного значения р (величина Ь).Затем добавочным травлением того же фильтра увеличивается диаметр пор до измеримого значения d по значениям а и Ь. Тогда искомый диаметр

d d

Vb (фиг. 3), Проверка результатов измерения параметров ядерных фильтров данным с способом с помощью электронного микроскопа показала, что различия в определениях не превышают 15%. Экспрессность метода (измерение параметров может быть произведено за несколько минут) позволяет использовать

его на полуавтоматических линиях производства ядерных фильтров.

Формула изобретения

Способ измерения диаметра пор и пористости фильтров, заключающийся в том, что измеряют расход газа, проходящего через фильтр, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, из- мерение производят при не менее двух значениях расхода газа, при давлениях, соответствующих переходному режиму

между вязким и диффузным течением данного газа при постоянном перепаде давления на фильтре, а величину диаметра определяют по соотношению , 32., а

.(rt;

где сЛ - коэффициент вклада диффузного течения газа в суммарный расход газа; 1 - вязкость газа, пуаз; R - универсальная газовая постоянная,

8, 3Юэрг/кмоль; Т - температура, К; М - молекулярный вес газа;

р определяется экспериментально;

- определяется экспериментально.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей, М., Химия, 1975, с. 53.

2.Там же, с. 50 (прототип).