Устройство для определения паропроницаемости пористых материалов

 

1. УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРОПРОНИЦАЕЮСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом, и два шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, при этом одна из камер - нижняя, частично заполнена жидкостью , а другая - ,снабжена емкостью с поглотителем и средством для определения количества поглощенной им влаги, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения , устройство снабжено двумя чувствительными элементами , установленйыми соответственно между верхним шторным затвором и образцом и нижним шторным затвором и образцом. 2. Устройство по п. 1, о т л и - $ чающееся тем, что чувствитель (Л ные элементы выпЪлнены из синтетического моноволокна и установлены у поверхностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна. ;о о ел

й

„„SU„„1029051 А СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NUINn

РЕСПУБЛИН зШ 01 N 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K";.. Ож щрд

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, при этом одна иэ камер — нижняя, частично заполнена жидкостью, а другая — верхняя,снабжена емкостью с поглотителем и средством для определения количества поглощенной им влаги, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения; устройство снабжено двумя чувствительными элементами, установленными соответственно между верхним шторным затвором и образцом и нижним шторным затвором и образцом.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1(21) 3305290/18-25 (22) 14.04. 81 (46 15 ° 07.83. Бюл. Р 2б (72) A.E.×àëûõ, В.Б.Злобин и Г.II.Андрианова

<(71) Ордена Трудового Красного Знаме-. ни институт физической химии АН СССР .,и Московский ордена Трудового Крас,ного Знамени технологический инсти тут легкой промышленности (53) 539.217.1(088.8)

-(56) 1. ГОСТ-8971-59. Метод определения паропроницаемости.

2 ° Авторское свидетельство СССР

М 102719, кл (01 И 15/08, 1953.

3. Авторское свидетельство СССР

В 241083, кл. С 01 Я 15/08, 1967 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ОПРЕДЕЛЕ НИП ПАРОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом, и два

Ф

2. Устройство по .п. 1,. о т л и — Е ч а ю щ е е с я тем, что чувствительные элементы- выполнены из синтетического моноволокна и установлены у поверхностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна.

1029051

Изобретение относится к контроль= но-измерительной технике и может быть использовано, например, в легкой и текстильной промышленности для определения паропроницаемости таких материалов, как ткани, нетканые материалы, натуральные или искусственные кожи.

Известно устройство для определения паропроницаемости пористых материалов типа искусственной кожи, кото- 10 рое содержит емкость (стаканчик) с жидкостью — источник паров, образец, герметично прижатый к фланцу стаканчика, эксикатор с поглотитетем влаги, куда помещают стаканчик, и сред- 35 ство для определения количества паров, прошедших через образец — чувствительные весы Ц.

Однако это устройство не позволяет корректно оценить кинетические характеристики паропроницаемости, так как оно не содержит средств для перекрытия потока и, кроме того, определение количества прошедших через образец паров проводится периодически с нарушением хода всего процесса (стаканчик иэ эксикатора помещают на весы и обратно) .

Известно также устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, которое представляет собой емкость с жидкостью — источник паров, на торец которой помещают образец, герметично перекрывающий источник паров, и поглотитель. влаги P2).

Однако так .как это устройство содержит только средство для определения количества поглощенной влаги, то такое устройство позволяет оценить лишь кинетику паропроницаемости, но без точной регистрации начала и конца процесса.

Для точного определения перепада концентраций требуется измерение концентраций паров у поверхностей образца. Эти измерения, как было установлено экспериментально, должны проводиться при следующих условиях: не возмущать проходящий измеряемый поток, как можно ближе к поверхности фиксировать изменение влажности среды, мобильно реагировать на эти изменения, Таким требованиям удовлетворяет чувствительный элемент, выполненный из моноволокна, например, капронового, который в силу своего малого (10-12 мкм ) сечения, практически не создает дополнительного сопротивления измеряемому потоку, а также может быть приближен непосредственно

Кроме того, устройство обладает недостаточной точностью определения коэффициента паропроницаемости и малой информативностью измерений, так как не содержит средств, регистрирующих перепад концентраций паров по обе стороны образца и средства для определения количества испаренной влаги .

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, содержащее две камеры, разделен- 5

- 55 ные испытуемым образцом, и два шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, при этом одна из камер— нижняя, частично заполнена жидкостью,60 а другая — верхняя, снабжена емкостью с поглотителем и средством для . определения количества поглощенной им влаги. В устройстве имеется также средство, позволяющее регистрировать

< количество испа ившейся из нижней камеры влаги 533.

Недостатком известного устройства является то, что создавая перепад концентраций по Обе стороны образца, эти концентрации в известном способе непосредственно не измеряют и их перепад приравнивают разности концентраций паров над поверхностью источника и поглотителя, пренебрегая сопротивлением переносу паров, создаваемым воздушной прослойкой между источником влаги и поверхностью ббраэца, с одной стороны, и между поверхностью образца и поглотителем, с другой. Таким образом, истинный перепад концентраций, за счет которого происходит перенос паров через материал, остается неизвестным, а, следовательно, сравнительные данные по паропроницаемости различных пористых материалов, полученные при одной и той же относительной влажности паров над источником и поглотителем не являются достоверными.

Цель изобретения — повышение точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом и два шторных затвора, размещенных в камерах соответственно под образцом и над образцом, и в котором одна из камер— нижняя, частично заполнена жидкостью, а вторая — верхняя, снабжена емкостью с поглотителем и средством для определения количества поглощенной влаги, снабжено чувствительными элементами, установленными соответственно между верхним шторным затвором и образцом и нижним шторным затвором и образцом.

Чувствительные элементы могут быть выполнены из синтетического моноволокна и установлены у поверхностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна.

1029051 к поверхности образца вплоть до рас. стояний, соизмеримых с диаметром мо.новолокна. Продольную деформацию растянутого моноволокна можно фиксировать любым известным методом измерения малых деформаций, в частности визуально с помощью горизонтального оптиметра или автоматического, например, с использованием тензоизмерительной системы, На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство. на фиг. 2— кривые, иллюстрирующие кйнетику установления перепада концентраций паров воды у поверхностей образца пористого материала; на фиг. 3 — кривые, иллюстрирующие кинетику испарения влаги из источника и кинетику сорбции паров поглотителем.

Устройство содержит разделенные испытуемым образцом 1 нижнюю и верхнюю камеры 2 и 3, шторные затворы 4, размещенную в верхней камере кварцевую спираль 5, подвешенную на спирали чашечку с поглотителем б, раз- . мещенные у поверхностей образца чувствительные элементы — синтетические моноволокна 7, репер 8 и поплавок 9.

Устройство работает следующим образом.

Проводят подготовительные операции. При закрытых шторных затворах 4 (фиг. 1) между камерами 2 и 3 устанавливают образец испытуемого материала 1. Для герметизации полукамер их фланцы снабжены резиновыми прокладками. Образец предварительно кондиционирован при условиях эксперимента (например, температура 20 С, относительная влажность 15%). Далее запол няют источник влажности раствором соли или кислоты, имеющим известную влажность насыщенных паров. Для этого раствор заливается в делительную воронку, калибруется и напускается в камеру 2 по соединительной трубке.

Затем на калиброванной кварцевой спирали 5 подвешивается (в чашечке

6) навеска поглотителя — соли с определенной гигроскопической точкой. Таким образом создается перепад концентраций паров по обе сгороны образца 1, т,е. получают поток паров, проникающих через образец от источника к поглотйтелю. Затем фиксируют исходное положение чувствительных элементов 7, например, капроновых и с открытием шторных затворов начинают измерение параметров процесса.

Концентрацию паров влаги у поверх ностей образца измеряют по деформации капроновых моноволокон чувствительных элементов 7, визуально наблюдая за реперами 8 с помощью горнзонтального оптиметра. При этом чувствительный элемент должен быть . заранее прокалиброван, т.е. должна быть определена зависимость деформации моноволокна от влажности среды. Процесс установления перепада концентрацией иллюстрируется приме5 ром, приведенным на фиг. 2, кривая.

10 — под образцом, кривая 11 — над образцом, где 9 — относительная влажность среды, Ъ; - — время, í«Р

30 Регистрация количества влаги, испарившейся с зеркала источника, осуществляется с помощью механотрона, чувствительный штырь которого жестко соединен с поплавком 9, по15 груженным в раствор, являющийся источником влаги. При известных диаметре полукамеры источника 2 и разности уровней зеркала источника находят объем жидкости, перешедшей в парообразную фазу за любой промежуток времени, что иллюстрируется на фиг. 3, где кривая 12 — кинетика испарения влаги из источника; кривая 13 — кинетика сорбции паров поглотителем; g — количество влаги, мг; Д вЂ” время, мин "Р .

Количество влаги, сорбированное поглотителем, непрерывно фиксируют по удлинению калиброванной кварцевой спирали 5, на которой подвешивается чашечка б с навеской поглотителя, за удлинением можно следить визуально с помощью катетометра.

Эти данные свидетельствуют о количестве влаги, прошедшей-через мате35 риал за определенцое время t (фиг.

3, кривая 13). Наличие двух датчиков, регистрирующих один и тот же поток влаги позволяет, во-первых, по разности показаний двух датчиков, 4р зафиксированных в одно и то же время, судить о количестве влаги, находящейся между источником и поглотителем, что в стационарном режиме равнозначно данным о сорбционной ем45 кости материала. Во-вторых, при уменьшении потока влаги, проникающего через пористый материал, например, в случае наступления режима. капиллярной конденсации, сорбционный датчик не

50 почувствует такого изменения в силу своего однонаправленного действия (в сторону увеличения веса), в то время как данные уровнемера оказываются более достоверными. Кроме того, пересечение продолжения стационарного участка кривой 13 с осью времени соответствует времени запаздывания или индукционному периоду Т фиг. 3).

Располагая экспериментальными данными, полученными в одном опыте, можно достаточно точно определять не только величину паропроницаемости, но и другие параметры. процесса переноса паров через исследуемый пористый

65 материал.

1029051

Р =ам/Л -t, 7$

fg <+ /2

zu л

Паропроницаемость P при определенном перепаде концентраций паров по обе стороны образца рассчитывают по формуле где дм — количество влаги, прошедшее через образец, площадью А за время t (по покаэаййям сорбционных весов).

Коэффициент проницаемости К рассчитывают по формуле

1 где р -р — перепад парциальных давлений (концентраций)по обе стороны образца.

Коэффициент диффузии Д рассчитывают по формуле

Д =—

6 где h — - толщина образца;

Ъ - время запаздывания.

lP 6/

100

Сорбционную емкость образца рассчитывают по формуле

С = S/Ì, где S= н- м — разность количеств

5 влаги,испаренной источником, н по показаниям уровнемера и сорбированной поглотителем, м, И . — масса образца до испытания

По сравнению с существующими техническими решениями, использование предлагаемого устройства обеспечивает те преимущества, что позволяет определять при строго контролируемом перепаде концентраций паров у поверхностей исследуемого пористого материала, такие параметры пористых материалов, как величина паропроницаемости, коэффициенты проницаемости . и диффузии, а также сорбционную емкость материала. Достоверное определение совокупности указанных параметров паропроницаемости может обеспечить бо-лее правильный выбор пористых материалов для конкретного целевого назначения.

ВНИИПИ Э аказ 4948/40

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4