Способ определения смачиваемости пористых материалов

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изучении смачиваемости пористых и порошковых материалов различными жидкостями. Целью изобретения является повышение точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неоднородным распределением пор по размерам. Цель достигается за счет измерения давления в камере над образцом в процессе его насыщения жидкостью, по которому рассчитывают усредненный уровень жидкости в образце, используемый при вычислении краевого угла. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„1516887 (51)4 С О! N 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4329933/24-25 (22) 30,09,87 (46) 23.10.89. Бюл. N 39 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) И,С. Киснль, P.В. Сельский, А.Г. Малько и Ю.С. Юйдемин (53) 539. 217. 1 (088.8) (56) Григоров О,Н. — Руководство к практическим работам по коллоидной химии.-M. -Л.: Химия, 1 964, с . 141 .

Dunstan D., White Ь.R. А capillary pressure method for measurmentsof of contact angles in povders and

porousmedia.-J.Colloid and Interface

Sci 1986, v. III !! - 1, р, 60-64.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерительным устройствам в области физико-химического анализа веществ, и может быть использовано при проведении работ по изучению смачиваемости пористых и порошковых материалов различными жидкостями на границе раздела с газом в нефтяной промьппленностиЦелью изобретения является повышение точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неоднородным распределением пор по размерам, На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЧИВАЕ—

МОСТИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при изучении смачиваемости пористых и порошковых материалов различными жидкостями. Целью изобретения является повышение точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неоднородным распределением пор по размерам. Цель достигается эа счет измерения давления в камере над образцом в процессе его насыщения жидкостью, по которому рассчитывают усредненный уровень жидкости в образце, используемый при вычислении краевого угла. 1 ил.

Устройство содержит основание 1, строго горизонтальное положение кото-. рого устанавливают с помощью регулировочных ножек 2, датчик 3 перепада давления, датчик 4 абсолютного давления, днище 5 для установки образца испытуемого пористого материала, двухходовой кран 6, металлическую камеру 7 для образца, днище 8 для сосуда с исследуемой жидкостью, прозрачную камеру 9 для исследуемой жидкости, крышки 10 и 11, соответственно для камер с образцом пористого материала и исследуемым, калиброванный по объему шприц 12, трехходовые краны

13 и 14, металлическую трубку 15, кронштейны 16 для установки датчиков давления, крепежные гайки 17, Иссле1516887 дуемый образец 18 пористого материала устанавливают в металлическую камеру

7 герметично, а исследуемую жидкость

l9 заливают в прозрачную камеру 9.

Для герметизации используют резиновые уплотнительные кольца 20.

Способ осуществляют следующим образом.

После предварительного определения 10 плотности скелета пористого материала, его пористости и удельной площади поверхности пор устанавливают образец

18 пористого материала на днище 5 и собирают соответствующим образом гер- 15 метично в узел металлическую камеру

7, двухходовой и трехходовой краны

6 и 14, импульсные трубки 15 датчиков 3 и 4 и шприц 12, Двухходовым краном 6 перекрывают между собой пространства трубки 15 и пространства внутри камеры 7, С помощью трехходового крана 14 сообщают между собой внутреннее пространство калиброванного по объему. шприца 12 при крайнем пра- 25 вом положении его штока, пространство над образцом 18 пористого матери,ала и атмосферу при отсоединенной линии подачи газа. Затем кран 14 устанавливают в такое положение, при котором между собой соединены внутренние пространства датчиков 3 и 4, пространство над образцом 18 и атмосфера. После этого кран 14 устанавливают в положение, при котором

1 между собой сообщены внутренние пространства шприца 12, датчиков 3 и

4.и пространство камеры 7 над образцом 18. В результате этого внутри пространства над образцом 18 имеется 40 атмосферное давление Р, измеряемое датчиком 4 абсолютного давления. После этого переводят шток шприца 12 в крайнее левое положение. В результате абсолютное давление внутри ка- 45 меры 7 увеличивается и становится равным Рг. При известных пористостях Ф твердого материала, объеме V, шприца 12 и объеме V> образца 18, включая и объем пор, значение объема

V свободного пространства в камере з

7 над образцом 18, включающего объем импульсных трубок 15 и внутренние объемы датчиков 3 и 4, рассчитывают с помощью зависимости

Р V,+фЧ (P Р )

Э

Рг полученной на основе анализа происходящего при этом процесса при постоянной температуре (изотерМический процесс), После определения величины Ч при перекрытом кране 6 в прозрачную камеру 9 заливают исследуемую жидкость

19 и собирают в единый узел трехходовой кран 13, крышку 11 и импульсные трубки 15 датчика 3 перепада давления. Верхние штуцера, установленные в крышках 10 и 11, подключают к линии подачи газа. Кран 13 устанавливают в такое положение, при котором между собой сообщаются только датчик 3, внутреннее пространство камеры 9 и внутреннее пространство линии подачи газа. Кран 14 устанавливают в такое положение, при котором между собой сообщаются только внутренние пространства датчиков 3 и 4, пространства камеры 7 над образцом 18 и шприца 12, Шток последнего при этом должен быть зафиксирован в крайнем левом положении. После этого открывают краи 6 и жидкость 19 начинает перетекать по трубке 15 в направлении нижнего торца образца 18, Для увеличения скорости движения жидкости и перемещения ее переднего фронта в камере 9 создают незначительное избыточное давление газа, например, I кПа, В момент, когда жидкость касается нижнего торца образца 18, с помощью датчика 4 измеряют абсолютное давление P> .

Этот момент фиксируют по импульсам давления, возникающих в этот момент на выходах датчиков 3 и 4, Затем давление в камере 9 ступенчато увеличивают (например, на 100 Па) и по показаниям датчика 4 фиксируют достижение установившегося давления Р в пространстве камеры 7 над образцом

18, по которому рассчитывают средний уровень жидкости h в камере 7 с об" разцом 18: " ) - ) ()

4 где h — средний уровень (высота) жидкости s камере 7, см;

S — площадь поперечного сечения образца, см г

Ступенчатое увеличение давления газа в камере 9 продолжают до, тех пор, пока установившееся значение уровня жидкости в камере 7 с образцом 18, рассчитываемое по формуле (2), не станет равным уровню жидкости в камере 9. (3) 5 15

После достижения указанного состояния дальнейшее увеличение давления газа в камере 9 прекращают и измеряют с помощью датчика 3 перепад давления

ЬР между верхними пространствами камер 9 и 7. Значение краевого угла сма чивания затем рассчитывают с помощью зависимости сое6 — -

ФАЛА где 6 — поверхностное натяжение исследуемой жидкости, Н/см; у — плотность скелета пористого материала, г/см ;

А — удельная площадь поверхности пористого материала, см /г;

ЛР— измеренный перепад давлений, Н/см

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения смачиваемости пористых материалов, заключающийся в создании перепада давления газа в замкнутых сообщающихся камерах, одна из которых содержит жидкость, а другая — образец пористого материала, изменении давления rasa в камере с жидкостью, регистрации уровня жидкости в камере с жидкостью в процес16887 6 се проникновения жидкости в образец пористого материала под действием давления газа в камере с жидкостью, изме5 ренин перепада давлений газа в камерах в момент достижения одинаковых уровней жидкости в обоих камерах и расчете краевого угла смачивания по измеренному перепаду давления газа в камерах с учетом значений поверхностного натяжения жидкости, плотности скелета образца, его пористости и удельной площади поверхности, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения путем уменьшения ошибок, связанных с неопределенностью уровня жидкости в образце пористого материала с неодпородным распределением пор по разме20 рам, дополнительно измеряют давление газа в камере с образцом в момент касания жидкостью нижнего торца образца и в процессе проникновения жидкости в образец, по разнице измеренных дав25 лений газа в камере с образцом рассчитывают средний уровень жидкости в этой камере, а перепад давлений rasa в камерах измеряют в момент равенства уровня жидкости в камере с жид3р костью, рассчитанному по среднему уровню жидкости в камере с образцом.