Способ исследования газопроницаемости пористых материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОПЮНИЦАЕМОСТИ

1

Изобретение относится к исследованию физико механических свойств пористых материалов, преимущественно малопроницаемых, и может бьпъ использовано, например, при испытании на воздухопроницаемость строительных материалов, изделий и конструкций.

Известен способ исследования газопроницаемости пористых материалов, заключающийся в пропускании газа через материал при поддержании заданного перепада давлений путем создания избыточного давления в напорной емкости, одной из стенок которой является исследуемый материал, и камера расхода газа 1.

Недостатком указанного способа является невысокая точность определения коэффициента газопроницаемости, так как к погрешности измерения давления добавляется погреигаость нзмереиия расхода таза, которая стаиовигся су- ществеьной при измерении малых расходов. Кроме того, для осуществления зтого способа необходимо поддерживать избыточное давлеше газа в напорной емкости иа постоянном урсвне, что услож1мет.способ. ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Наиболее близким к предлагаемому по тех нической сущности и достигаемому эффекту является способ исследования газопроницаемости пористых материалов. Преимущественно малопроницаемых, заключающийся в создании путем нагнетания газа заданного избыточного давления внутри напорной емкости, соединенной с образцом испытьтаемого материала, измерении падения давления внутри напорной емкости в результате прохождения газа через обраtoзец пористого материала, определении скорости падения давления в течение заданного промежутка бремени и расчете по полученным данным коэффициента газопроницаемости 2.

Однако этот способ позволяет судить о гаISзопроиицаемостн материала только при наличии сравнительных данных н не обеспечивает попучеюк точной характеристики газопроницяемостн мате Я1ала - коэффициента газопроницаемости, так как при нвгветаннн воздуха и в про20цессе его последующей фильтрации температуры в напорной емкости меняются. Последнее , препятствует точному (даределению коэффициента газооронищемости на основаинн экспериментальных данных - скорости падения давления.

Цель изобретения - повышение точности oir ределения коэффициента газопроницаемости.

Поставленная цель достигается согласно способу исследования газопроницаемости пористых материалов, преимущественно малопроницаемых заключающемся в создании избыточного давления внутри напорной емкости, соединенной с образцом испытываемого материала, измерении падения давления внутри напорной емкости в результате прохождения rasa через образец пористого материала и расчете по полученным данным коэффициента газопроницаемости, избыточное давление в напорной емкости создают нагревом заключенного в ней газа, а при измерении давления поддерхщвают температуру постоянной и равной той, при которой было достигнуто зйшпное избыточное давление, при этом коэффициент газопроницаемости рассчитывают по формуле

,,

коэффициент газопроницаемости

К V

где внутренний объем напорной емкости;

толщина образца материала;

L R Т газовая постоянная; температура газа по шкале Келвина;

рабочая площадь поперечного сечения образца материала; промежуток времени, через который измеряют падение давления;

Р.2,Рз

избыточные давления, измеренны соответственно в процессе паде1Йя давления.

Измерения падения избыточного давле1шя производят через равные промежутки времени. Способ осуществляют следующим образом. Обойму с образцом исследуемого материала помещают в вьшолнешюе в стенке напорной емкости отверстие, предварительно измерив рабочую площадь поперечного сечения и тознцину образца. Щели между краями образца и стенкой напорной емкости тщательно герметизируют, а затем напорную емкость помещают в термостат и нагревают до тех nopi пока не зарегистрируют в ней заданное избыточное давление. После достижения заданного избъпочного давления прекращают нагрев, поддерживают достигнутую температуру в термостате постоянной и включают прибор, записывающий давление. Через определенное время записывающий прибор выключают и по кривой на диаграммной ленте характеризующей падение давления во времени

определяют три значения избыточного давления, полученные преимущественно, через равные, произвольно выбранные, промежутки времени. Полученные данные подставляют в формулу, по которой рассчитывают коэффициент газопроницаемости Материала

VU

RTF

Пример. Образец исследуемого материала, вырезанный из асбошиферного листа. Диск помещают на верхнюю горловину стеклянного сосуда, нанеся предварительно для герметичности на соприкасающиеся части образца и горловины расплавленную смесь канифоли с парафином. После этого края образца заключают в жестяную обойму. С помощью зажимов образец и обойму скрепляют с горловиной сосуда. Во вторую горловину, расположенную в нижней части сосуда, вставляют, смазав для геметичности вазелином, резиновую пробку с тремя сквозными отверстиями для двух трубок и термометра. Одну из вставленных в пробку трубок соединяют с напоромером, вторую -- с записывающим прибором. Напорную емкость помещают в термостат, затем его включают и начинают осуществлять нагрев напорной емкости до тех пор, пока тягонапоромер и записывающий прибор не зарегистрируют заданное значение избыточного давления 500 мм вод. ст. При этом термометр зарегистрировал температуру воздуха в напорной емкости t 34° С, т.е. Т 307,2 К. После достижения избыточного давления Р 500 мм. вод. ст. нагрев прекращают, устанавливают температуру в термостате, соответствующую температуре воздуха в напорной емкости 1 , постоянной и включают записывающий давление прибор. Через 24 мин (0,4 ч) записывающий прибор выключают, зафиксировав в этот момент по тягонапоромеру давление в напорной емкости, равное 220 мм вод. ст.. По криво на диаграммной ленте взяты для расчета три значения избыточного давления, которые устанавливают в напорной емкости в результате фильтрации газа через равные промежутки времени - 12 мин {0,2 ч): PI 500 мм вод. ст. (заданное), PI 287 мм вод. ст. (промежуточное) и РЗ 220 мм вод. ст. (зафиксированное в конце опыта).

Данные для расчета.

Рабочая плснцадь поперечного сечения образца материала

-J2,5fa--to

U

Толщина образца материала

&т.м

Газовая постоянная воздуха R-19,27 Температура газа в напорной емкости Т ЪОТДк Внутренний объем напорной емкости V-S-io w Промежуток времени между измеренными давлениями 0,2 ч. Заданное избыточное давление Pj 500 мм вод.с Промежуточное избыточное давление Pj 287 мм Вод. ст. Избыточное давление в конце опыта Pj 220 мм вод. ст. Полученные данные подставляют в формул}, по которой рассчитывают коэффициент воздухоп.роницасмости асбошиферного листа 500 -2.В7 287-220 Поскольку избыточное давление внутри напорной емкости создается нагревом заключенного в ней газа, а при измерении давления поддерживается постоянная температура равная той, при которой было достигнуто заданное избыточное давление, то этим самым в предлагаемом способе обеспечивается необходимость в измере1гаи только одного параметра - давления, Все остальные величины, входящие в формулу определения коэффициента газопроницаемости, являются постоянными. Таким образом, высокая степень точности определения коэффициента газопро шцаемости малопроницаемых материалов обеспечивается измерением падения давления, а не расхода фильтрующегося газа, и поддержанием постоянной температуры в напорной емкости. Измерение падения избыточного давления через равные промежутки времени обеспечивает получение (Наиболее простой формулы для определения коэффициента газопроницаемости пористых материалов. Изобретение позволяет осуществить йравильнуго оценку физических свойств строительных материалов, улучшить и ускорить их иэтотовлекие и контроль. Формула изобретения 1. Способ исследования газопроницаемости пористых материалов, преимущественно малои 25 30 35 40 45 50 проницаемых, заключающийся в создании избыточного давления внутри напорной емкости, соединенной с образцом испытываемого материала, измерении падения давления внутри напорной емкости в результате прохождения газа через образец пористого материала и расчета по полученным данным коэффициента газопроницаемости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента газопроииидемости, избыточное давление внутри напорной емкости создают нагревом заключенного в ней газа, а при измерении давления поддерживают температуру постоянной и равной той, при которой было достигнуто заданное избыточное давление, прн зтом коэффициент газ(тронкцаемости рассчитывают по формуледе К - коэффициент газопроницаемости; V - внутренний объем напорной емкости;L - толщина образца материала; R - газовая постоянная; Т - температура газа по шкале Кельвина; F - рабочая площадь поперечного сечения образца материала; т - промежуток времени, через который измеряют падение давле.ния; PI.PI. РЗ - избыточные давления, измеренные соответственно в процессе падения давления. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я ем, что измерение падения избыточного давлеия производят через равные промежутки вреени. Источники информации, приняпле во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 249734. л. G 01 N 15/08, 1969. 2. Брилинг Р. Е. Воздухопроницаемость огаждающих конструкций и материалов. М., троййэдат, 1948,.с. 12-14 (прототип).