Способ определения капиллярных свойств пористых материалов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНЫХ СВОЙСТВ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий создание контакта между исследуемьм образцом и жидкостью и регистрацию фронта пропитки образца под действием капиллярных сил, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности , образец подвешивают на двух параллельных нитях под углом 0-85 к горизонту, определяют положение фронта пропитки как функцию времени по формуле P.(ibr,((t)-FzCO e; F,{t)-F,

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (1!) ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ жение фронта пропитки как функцию времени по формуле где е<ц— расстояние от точки контакта образца е жидкостью до кратной точки фронта пропитки; сила натяжения соF1 (ЦЛ сила натяжения соответственно первой и второй нитей в начальный

Г,(0)) F2(o)ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕХЗЬСТВУ (21) 3754307/24-25 (22) 14.06.84 (46) 30.10.85. Бюл. В 40 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) В.К. Шелег, В.И. Капцевич, В.В. Савич и В.В. Мазюк (53) 539.217.1 (088.8) (56) Лыков А.В. Теория сушки, M. Энергия, 1968, с. 48-52 °

Витязь П.А. и др. Исследование капиллярных свойств проницаемых материалов из порошка бронзы. — Порошковая металлургия, 1983, И 9, . с. 58-62. (54)(57). СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНЫХ СВОЙСТВ ПОРИСТЫХ ИАТЕРИАЛОВ, включающий создание контакта между исследуемым образцом и жидкостью и регистрацию фронта пропитки образца под действием капиллярных сил, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности, образец подвешивают на двух параллельных нитях под углом

0-85 к горизонту, определяют полоt,à-г,(oOe, Гг,(ц-г,ю)Е, ЯЦ-Г,(o)+F,(Ц-F,(olответственно первой и второй нитей в момент времени 1 ) 19

У 1 момент времени; расстояние от точки контакта образца с жидкостью до точки закрепления соответственно первой и второй нитей на образце.

1188594

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения свойств капиллярных систем и пористых материалов, например, капиллярных структур тепловых труб, капиллярных насосов, гидравлических затворов, образцов грунта, и т.п. в порошковой металлургии, теплофизике, химической промышленности, строительст- 10 ве, геологии и т.д.

Целью изобретения является повышение точности и информативности способа.

На фиг.1 представлена схема 15 осуществления предлагаемого способа.

На фиг.2 — график зависимости количества впитавшейся жидкости от времени, на фиг.3 — график зависимости положения фронта пропитки 20 от времени.

Исследуемый образец подвешивают на двух параллельных нерастяжимых нитях 1 и 2 под углом к горизонту оС заключенным в интервале 0- 25

85 . Нижний конец образца приводится в контакт с жидкостью. Под действием капиллярных сил жидкость впитывается в образец, при этом силы натяжения нитей "1 и Fz непрерывно изменяются. Пусть.к моменту времени фронт пропитки переместится на длину 0. Тогда центр тяжести впитавшейся жидкости находится в точке /2. Условия механического

35 равновесия для исследуемого образца следующие для сил

1 2 О, где P — вес образца; — вес впитавшейся жидкости, для моментов сил

<ГРЕ,. ГР,В1ъ лF",- 1 РО а Р 1@о и) <2>

45 где P — длина образца.

При 1 =О уравнения (1) и (2) соответственно имеют вид

Fi(0! Fz(0) = 1 (3)

®01 Ц01Р 1ьМ(+Р— Ы (— -e) (4) Вычитая из (1) (3), получим для Р, 2

Вычитая иэ (2) (4) и подставляя

Р.„ ® из (5), получим откуда и следует расчетная формула.

Угол наклона исследуемого образца к горизонту находится в предео лах 0-85 . Если угол наклона больо ше 85, то вследствие малости вели° /и чины s n — М в уравнении (2), на точности способа существенно сказываются незначительные отклонения в геометрии подвеса образца (непараллельность нитей, отклонение точек закрепления нитей на образце в поперечном направлении и т.п.).

Пример. Определяют капиллярные свойства пористой бронзы,получаемой спеканием в состоянии свободной засыпки порошка марки

БрОФ 10-1 фракции 0,25-0,315 мм.

Размеры исследуемого образца

3 10 ° 200 мм. В качестве рабочей жидкости используют этиловый спирт.

Образец подвешивают под углом 45 к горизонту на двух параллельных нитях, укрепленных на образце на расстоянии 8>= 15 см и = 5 см

z от нижнего конца образца. Нижний конец образца приводят в контакт с жидкостью. Под действием капиллярных сил жидкость впитывается в образец, при этом силы натяжения нитей Г1 и увеличиваются. Определяют зависимости изменения сил натяжения от времени F> (4) - ji (О) и Fz (<) - Fz (О). По полученным данным строят графики (соответственно кривые 1 и 2). В соответствии с формулой (5) производят графическое сложение кривых

1 и 2 и получают зависимость количества впитавшейся жидкости от времени Р (Ц (кривая 3). Иэ полученных зависимостей по расчетной формуле находят положение фронта пропитки как функцию времени. Из функций Р„ (Д) и ((Ц обрабатывая их о известной методике, дифференциро3Р ДЯ ванием получим =q,(Ö и —. (ц

) * 2 7

3 f < а после преобразования — — =у, — 1 !

М и (Pi и — -ц - Это аппроксимируют ли,К rate, 3 11885 нейньми и определяют точки пересечения соответствующих прямых с осями абсцисс, координаты этих точек (p О) и (-р —, О) где Р,„ „- вес

1 . 1 . макс Мак

5 максимального количества впитывающейся в образец жидкости; 8 „„ - максимальная длина образца, на которую впитывается жидкость. Для исследо94 4 ванного образца получено I юаь

0,0109 Н, 0 „„ „ = 15,5 см. В пересчете на вертикальное расположение образца для веса максимального количества впитывающейся жидкости и максимальной высоты впитывания Н получается

Р, = Р„щ„ соs 45 0,00771 Н 1о - так cos 45 11эО сМ

1188594

&11,И

0 д 10 20 И 40 И В 70 дд Т 68 Я 1,сек бей

0 10 00 Ю 40 бб б0 10 00 00 100 110 их

Фиг.э

Составитель Е. Карманова

Редактор Н. Горват Техред А.Ач Корректор Л.Патай

Заказ 6736/44 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4