Устройство для определения паропроницаемости и сорбционной емкости материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРОПРОНИЦАЕМОСТИ И СОРБЦИОННОЙ ЕМКОСТИ МАТЕРИАЛОВ содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом , одна из KOTOptax заполнена жидкостью и снабжена уровнемером, а другая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящей из образца, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения сорбционной емкост, камера с жидкостью снабжена барботером, входной патрубок которого соединен с паровоздушной полостью камеры с жидкостью, в выходной введен в ее дно. (Л со оо СХ) м о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5)) G 01< 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3395340/18-25 (22) 22.02.82 (46} 30.08.83. Бюл. Р 32 (72) О.В.Цирлин (71) Научно-исследовательский институт строительной Физики Госстроя

СССР (53) 625. 85: 620 ° 1(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 102719>,,кл. С 01 М 15/08, 1953.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 241083, кл. G 01 N 5/04, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР .по заявке М 3305290/18-25, кл. G 01 N 15/08, 1981 (прототип).

„„SU„„1038836 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРОПРОНИЦАЕМОСТИ И СОРБЦИОННОЙ ЕМКОСТИ МАТЕРИАЛОВ содержащее две камеры, разделенйые испытуемым образцом,одна из которых заполнена жидкостью и снабжена уровнемером, а другая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящей из образца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения сорбционной емкости, камера с жидкостью снабжена барботером, входной патрубок которого соединен с паровоздушной полостью камеры с жидкостью, в выходной введен в ее дно °

1038836

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, в строительной физике для определения влажностных характеристик конструкционных материалов (коэффициентов сорб- 5 ции) паропроницаемости и диффузии).

Известно устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, которое представляет собой емкость с жидкостью — источник 10 паров, на торец которой помещен образец, герметично перекрынающий источник паров, и поглотитель влаги, по изменению веса которого определяется количество прошедшей через образец влаги (1 ).

Однако указанное устройство обладает малой точностью определения коэффициента паропроницаемости и не обладает возможностью определения сорбционной емкости материала.

Известно также устройство для определения кинетики паровлагопередачи через текстильные материалы, содержащие дне камеры, Разделенные испытуемым образом, при этом одна иэ камер (нижняя) частично заполнена жидкостью и снабжена капилляром для регистрации ее уровня, а вторая (верхняя) снабжена емкостью с поглотителем и средством определения количества поглощенной им влаги 1.2 ).i

Недостатками данного устройства ! является низкая точность н определении сорбционной емкости материалов, ! так как количество поглощаемой мате- 35 риалом влаги определяют по показаниям капиляра, регистрирующего количество жидкости в нижней камере, и коэффициента паропроницаемости, так как концентрацию пара на поверх- 40 ностях образца приравнивают к концентрации над поверхностями источника и поглотителя влаги,,пренебрегая сопротивлением переноса пара.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения паропроницаемости и сорбционной емкости пористых материалов, содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом, одна из которых заполнена жидкостью и снабжена уровнемером, а другая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящей из образца. Над образцом и под ним установлены чувствите ные 55 элементы, выполненные из синтетического моноволокна и установленные у поверкностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна P3). 60

Недостатком известного устройства является низкая точность в определении сорбционной емкости материалов, так как малдму изменению уровня жидкости в нижней камере соответствует большое изменение количества влаги, попадающей н образец.

Цель изобретения — повышение точности определения сорбционной емкости.

Поставленная Цель достигается тем, что в устройстве для определения паронепроницаемости исорбционной емкости материалов, содержащем две камеры, разделенные испытуемым образцом, одна из которых заполнена жидкостью и снабжена уровнемером, а другая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящей иэ образца, камера с жидкостью снабжена барботером, входной патрубок которого соединен с паровоэдушной полостью каме.ры с жидкостью, а выходной нведен н ее дно.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройстВа; на фиг.2 — зависимость массы потока пара от времени.

Устройство содержит климатическую камеру 1, в рабочем объеме которой размещены аналитические весы 2 с датчиком 3 положения коромысел весов 3, механизм 4 наложения раэновесок, регистрирующий прибор 5, сосуд б с прозрачными стенками 7 и рабочей жидкостью 8, генерирующий пар, барботер 9, образец 10 исследуемого материала, оптический уроннемер

11, состоящий из источника 12, приемника 13 света и регистрирующего прибора 14.

Устройство работает следующим об.разом.

В рабочем объеме климатической камеры 1 создается постоянная тем:пература и относительная влажность воздуха У, которой соответствует парциальное давление нодяных паров

Р непосредственно над.верхней.поверхностью образца.

Парогазовая смесь в полости сосуда

6 непосредственно под образцом 10 с температурой С, относительной влажностью воздуха Ч„ и парциальным давлением P образуется посредством бар-.. ботажа воздуха, эабираемого непосредственно из полости сосуда б под образцом 10 и пропускаемого через столб жидкости 8 с помощью барботера

9. По мере всплытия пузырьки воздуха насыщаютоя парами жидкости 8. Причем время насыщения пузырей меньше времени задержки их в жидкости, определяемой скоростью нсплытия пузырей (20 см/с). Небольшой объем полости сосуда 6 под образцом 10 и непрерывная работа барботера 9 обеспечивают многократную смену паровоздушной смеси у нижней поверхности образца

10, поддерживая на ней постоянными температуру и парциональное давлвние пара P „ . РазниЦа парциальных давлений водяного пара dP = (Р -Р ) 1038836 по торцам образца 10 вызывает фильтрационный поток массы>пара через образец 10 за счет процесса диффузии, который происходит одновременно с накоплением материалом образца 10 влаги — процессом сорбции. Количество 5 входящего в образец пара Ñ åõ за промежуток времени дГ определяется с помощью уровнемера 11, регистрирующего изменение дН уровня жидкости

8 в сосуде 6 ° 10

Для повышения точности определения 5 „ необходимо выполнить сосуд

6 с наименьшим поперечным сечением

5 и большой высотой, что автоматически приведет к снижению площади зеркала испарения, которая при испытании значительно паропроницаемых материалов не обеспечит необходимого парциального давления водяного пара

Р под образцом 10. Применение барботажа обеспечивает создание доста- точной поверхности испарения в виде поверхностей пузырей непосредственно в жидкости 8.

Вынужденные конвективные токи парогазовой смеси, образуемые вентиляторами климатической камеры 1 (не показан) над верхней поверхностью образца 10 и барботером 9 под нижней, практически полностью уничтожают сопротивление паролроницаемости воздушных слоев, прилегающих к образцу 10, позволяя принять на его поверхностях значения давления парциальных Р„и Р2, что приводит к более точному определению паропроницае- З мости с.

Уравнемер 11 выполнен по типу оптического и позволяет регистрировать большие изменения уровня Н жидкости. При повороте источника 12 40 и приемника 13 светового излучения на фиксируемый угол р луч света, пройдя через светопроэрачную стенку

7 сосуда б, отражается от .поверхности

8 и.попадает на фотоприемник 13..

Электрический сигнал на приемнике 13 регистрируется прибором 14. Величина уровня жидкости. (м) определяется иэ соотношения н* р, () где Й вЂ” полурасстояние между осями источника 12 и приемника 13 излучения. ь

1 а

) Jpt

1 ф ф

Коэффициент паропроницаемости и сорбционную емкость определяют согласно выражениям ф

"ст з

"ст

2 а(. о <О

G p GО6р где Эст поток массы пара через образец стационарной стадии процесса влагопереноса, г/ч; толщина образца, м; приращение веса образца за счет процесса диффузии, г; вес cyxoro образца, г; поток массы пара, входящий в образец (вычисляется по величине C s ); поток массы пара, выходящий из образца (вычисляется по величине ®„); время наступления стационарного режима влагопереноса, ч; время появления- потока массы пара на выходе из образца,ч; коэффициент паропроницае-змости, г/м ч мм рт.ст .;

"ст

Использование предлагаемого усть. ройства позволяет одновременно с определением коэффициента паропроницаемости (диффузии) материала более точно определить его сорбционную емкость.

ВНИИПИ Заказ 6 22 1/50

Тираж 873 Подписное

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

Количество выходящего иэ образца

10 пара д6 эа промежуток времени ех

Л, вызванный процессом его диффузии в воздух с парциальным .давлением водяных паров Р2, регистрируется дистанционно-управляемыми апалитическими.

Ф весами 2. Сигнал об изменении положения коромысел весов (т.е. об изменении веса системы, состоящей из сосуда 6, жидкости 8 и образца 10) поступает от датчика на регистрирующий прибор 5, управляющий механизмами

4 наложения разновесок.