Газодинамический способ определения пористости материалов
Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении пористости древесных и других микропористых материалов . Сущность заключается в том, что осуществляют дополнительный перепуск газа калиброванной емкости в измерительную при начальных давлениях в этих емкостях, отличных от начальных давлений первого перепуска газа, с измерением давлений в этих емкостях после перепуска. Далее определяют из определенного уравнения значение обобщенной константы Oi с последующим определением пористости с помощью соответствующего уравнения, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s))s G 01 N 15/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881933/25 (22) 13.11.90 (46) 23.10,92. Бюл. N. 39 (71) Московский лесотехнический институт (72) -l,А.Можегов (56) Камакина Н,M. Метод вдавливания ртути и его приложение,для характеристики пористой структуры адсорбентов сб. АН
СССР "Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел", 1953, с, 107-109.
Авторское свидетельство СССР
N 1368720, кл. G 01 И 15/08, 1988. (54) ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОпРЕДЕЛЕНИЯ ПОРИСТОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении пористости древесных и других микропористых материалов.
Известен способ определения пористости материалов путем нагнетания в поровое пространство ртути (1). Согласно этому способу, поровый объем определяют по объему вдавленной в поры ртути.
Основным недостатком данного способа является невысокая точность измерения, возникающая вследствие частичного разрушения порового пространства при нагнетании, Поэтому данный способ неприемлем при определении пористости тел с тонкой дисперсной структурой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является газодинамический способ определения пористости материалов путем перепуска газа из калиброванной емкости в измерительную емкость с находящимся в ней пористым материалом и измерения давлений в этих А „„1770837 А1 (57) Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении пористости древесных и других микропористых материалов. Сущность заключается в том, что осуществляют дополнительный перепуск газа калиброванной емкости в измерительную при начальных давлениях в этих емкостях, отличных от начальных давлений первого перепуска газа, с измерением давлений в этих емкостях после перепуска. Далее определяют из определенного уравнения значение обобщенной константы 6 с последующим определением пористости с помощью соответствующего уравнения, 1 ил. емкостях до и после газового разряда и измерения температуры окружающей среды.
Недостатком данного способа является невысокая точность при определении пористости микропористых тел, Значительные погрешности при определении пористости микропорис ых тел возникают вследствие того, что газ не проникает в поры, а адсорбируется на его поверхности. Поэтому основное расчетное уравнение способа, основанное на эффекте проникновения газа во внутрь парового пространства, оказывается настолько приближенным, что погрешность достигает величины 30-40%.
Целью изобретения является повышение точности определения пористости материалов с микропористой структурои.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе измерения пористости древесных материалов путем перепуска газа из калиброванной е;лкости измерительную, измерения температуры
1770S37 окружающей емкости среды и измерения давлений в емкостях до и после перепуска газа. осуществляют операцию дополнительного перепуска газа из калиброванной емкости в измерительную при начальных давлениях в калиброванной и измерительной емкостях, отличающихся от начальных давлений первого перепуска, далее из урае-. нения (dna-b Me l «)oT P I( //(/1//((— l i /,/(/" /«((/1 a)1 (") определяют неизвестный обобщенный параметр %с последующим определением пористости из уравнения Р(v, Ч-ч1 (ь)ь-ьyÄi() ч-p«v,-Р (ч„.v,l " "" "("" ((-;,1 / 1((" ((.-;(Ъ} где Рао, Рио, Рр — первоначальные давления в калиброванной и измерительной емкостях. и равновесное давление в них после перепуска газа; V4a, Чи, Чч — номинальные объемы калиброванной, измерительной емкостей и номинальный объем исследуемого материала; Ro — универсальная газовая постоянная; Т вЂ” температура окружающей емкости газовой среды; Ткр, Ркр — критические температура и давление; Ь вЂ” константа Ван-дер-Ваальса; 0z — обобщенная для данного материала константа: @ = В/У, где  — структурная константа, Р- коэффициент афин ности; ЬМа, Л Ми- соответственно масса газа, десорбируемая со стенок калиброванной . емкости в процессе перепуска и адсорбируемая на стенках измерительной емкости. С (Р«Ю («PooIP.Ê«(ñ (1 C(P„tP//) ) К, («+(c-«)Рь(Р4 "Ь Р„(Р//) («-«)«///Р// о(РЮ «:(PÄ(Pa1 1 КЕС, ьь« (НА» — ь здесь С вЂ” константа, определяемая в зависимости от материала, иэ которого изготовлены калиброванная и измерительная емкости; R — коэффициент, равный отношению M/1Ð, где M — молекулярная масса; Ga, Ои — соответственно масса калиброванной и измерительной емкости; S — удельная поверхность материала, из которого изготовлены емкости; б и — число Авагадро; Аь« — площадь занимаемая молекулой газа в адсорбируемом слое; Р « — давление насыщения, оп ределяемое из уравнения 10 Т 2 Ркр Ри 2 Igf() — ) =(Ig — ), где Р(— текущее Ткр Pl Pl давление; Чпор — поровый объем. * и ** — индексы первого и второго газо15 вого перепусков. На чертеже представлена схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный способ. Устройство состоит из калиброванной 20 емкости 1 и измерительной емкости 2 с помещенным в нее исследуемым материалом. Калиброванная и измерительная емкости 1, 2 соединены трубопроводом с пневмоклапаном 3. Для нагнетания воздуха и для 25 стравливания его в атмосферу калиброванная емкость i снабжена участком трубопровода с пневмоклапаном 4, а измер(тельная емкость 2 — трубопроводом с пневмоклапаном 5. Для измерения давления в емкостях 30 последние снабжены манометрами 6 и 7. Определение пористости производится следующим образом. В калиброванну«о емкость 1 через пневмоклапан 4 подается определенная порция 35 газа, фиксируется манометром 6 давление Р». После этого открывается клапан 3 и давление в емкостях 1 и 2 уравновешивается. Манометром 6 или 7 измеряется величина равновесного давления Рр*. 40 После этого вновь открывается пневмоклапан 4 и давление в емкости 1 повышается до величины Pao** > Paо*. Затем открывается пневмоклапан 3 и вновь газ перепускается из емкости 1 в емкость 2 до 45 равновесного давления Рр**. С учетом явления адсорбции уравнение газового баланса в емкостях 1 и 2 запишется следующим образом: РаоЧа + Рио(Чи Чт) Pp(Va + Чи Чт) + 50 Ч Ч """й Т < ехр(-0z Т Ig ((— ) — ) -1)— Ткр Рр ехр,(— -Т 2 Ig ((Т ) 2 "« ) .)> P) В уравнении (3) две неизвестных величины; . объем микропор V««op" и обобщенная константа 5 = 8/P, где  — структурная константа, P — коэффициент афинности. 1770837 Для определения константы 02 решим совместно два уравнения (3) при различных значениях Рао Рио, Рр. При первом перепуске газа эти параметры будут иметь индекс "*", при втором перепуске газа — индекс 5 ! 1**!Ф Получим расчетное уравнение (1) для определения константы 0 . После определения константы 6 определим неизвестный поровый объем матери- 10 ала из уравнения (3). Для этого преобразуем его к виду выражения (2). В исходном расчетном уравнении (2) все параметры известны, кроме исходного парового объема V» ", Значения Pa„P«о, Рр 15 как из первого, так и из второго перепуска газов (Рао*, Pàî**, Pèî* Рио** Pð*, Рр**). Результат будет одним и тем же, Пример. Измеряли пористость материалов из прессованной проволоки. Номи- 20 нальный объем материала (цилиндрические заготовки) был равен 2451,13 см . Номи3 нальный объем измерительной емкости равнялся 9,87 литра, номинальный объем калиброванной емкас1 и 1,03 л. 25 В процессе испытания запускали в измерительную емкость газ до давления Р о = =-210,0188 мм рт.ст. После первого перепуска газа давление в емкостях было уравновешено при значении Pp = 25,01464 мм 30 рт.ст, При втором перепуске газа Рао ==860,02562 мм рт.ст., р вновесное давление равнялось 100,00366 мм рт.ст. Затем определяли значение, которое оказалось равным 0,36, 35 Затем из уравнения определяли поровый объем материала, который оказался равным 688,18 см . з Данное значение парового объема сравнивали с истинным, которое определя- 40 ли как разность между номинальным обьемом заготовок и объемом металла в заготовках, который определяли путем взвешивания. Величина истинного объема оказалась 45 равной 687,98 см, Погрешность менее з 0,1%. Способ позволяет значительно повысить точность определения пористости микропористых материалов, так как основан на 50 эффекте адсорбции газа на поверхности ис-, следуемого материала, а не на эффекте проникновения газа внутрь пор, что невозможно при микрапористых материалах. В результате значительно расширена 55 область применения довольно простого в аппаратурнам оформлении газодинамического способа, основанного на перепуске газа калиброванной емкости. Формула изобретения Газодинамический способ определения пористасти материалов путем перепуска газа из калиброванной емкости и измерительную. измерения температуры окружающей емкости среды и измерения давлений в емкостях да и после перепуска газа, а т л и ч аю шийся тем, чта, с целью повышения точности определения пористости материалов с микропористой структурой, осуществляют дополнительный перепуск газа иэ калиброванной емкости в измерительную при начальных давлениях в калиброванной и измерительной емкостях отличных ат начальныхдавлений первого перепуска, далее из уравнения (ILMa-hMn)RoT+ Рр(Чд (дм",-ьм „ ит Р " Р(От ф=) —,.)}-R) (-() 1({ —,. Д -,Тj} - (6,1 ((— ) -1(-е.р(в," å ((— t.üé)} определяют обобщенный параметр 5 с последующим определением пористости из уравнения Рр(Чф Vu Чф)+(АА» ОМАМ))) Р > Ч Р (Ч Ч ) , е р(9т еу((,— ) }}-е,р(е,т е ((— )" )} где Рао, Рио, Pp — первоначальные давления в калиброванной и измерительной емкостях и равновесное давление после перепуска газа; Va, V«, VT — номинальные обьемы калиброванной, измерительной емкостей и номинальный объем исследуемого материала; Rp- универсальная газовая постоянная; Т вЂ” температура окружающей емкости газовой среды; Тур, Ркр критические температура и давление; Ь вЂ” константа Яан-дер-Ваальса; Й вЂ” обобщенная для данного материала константа, О = В Р; где  — структурная константа; P — коэффициент афинности; ЛМ, ЬМ« — соответственно масса газа, десорбируемая са стенок калиброванной емкости в процессе перепуска газа и адсорбируемая на стенках измерительной емкости с е(Р„УР„) . C(v,) p„) Квг,„ (аа/М((С )Р ю(Ре) (4 Рр!ЩН(С-)Р(/Рв ) МАм С(Рр(РД С(Руд/Рва) g k66q " В « » 7»ЮЧ " . 1770837 (!ц Рн/Р»)2=1ц((Т ) Ркр/P»), КР где Р» — текущее давление. Составитель Е. Карманова Техред М,Моргентал Корректор И. Муска Редактор Т. Иванова Заказ 3737 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 здесь С вЂ” константа, определяемая в зависимости. от материала, из которого изготовлены калиброванная и измерительная. емкости; К вЂ” коэффициент, равный отношени»о M/10, где М вЂ” молекулярный вес; Ga, G — соответственно масса калиброванной и измерительной емкости: 3- удельная поверхность материала, из которого изготовлены емкости; N — число Авагадро; Аи — площадь молекулы, занимаемая в адсорбируемом слое; Чпор — поровый обьем; * и ** — индексы первого и второго пе5 репуска газа, P»» — давление насыщения, определяемое из уравнения
