Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах



Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах
Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах

 


Владельцы патента RU 2567510:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (RU)

Изобретение относится к общей химической технологии и может быть использовано при определении скорости массопередачи различных материалов в капиллярно-пористые тела кожевенной и меховой промышленности, в деревообрабатывающей отрасли, в производстве строительных материалов, текстильной и других. Способ заключается в том, что образцы капиллярно-пористых тел, например кожу, заполняют химическими веществами, получают срезы во время процесса и определяют скорость проникания вещества по глубине его проникания в единицу времени. Капиллярно-пористые тела, например срез кожи по толщине, закрепляют в фиксирующем устройстве контрастного цвета, помещают на поверхность контрастного цвета, фиксируют на цифровую камеру путем дистанционного управления, которую устанавливают неподвижно на штативе. Причем цифровую камеру оснащают удлинительными кольцами для макросъемки и кольцевой вспышкой, снимок образца помещают в компьютерную программу, предусматривающую цифровую обработку цветных изображений, в результате получают гистограмму проникания химических материалов в толщу капиллярно-пористого тела, по которой определяют площадь окрашенного среза, а скорость рассчитывают по площади окрашенного среза в единицу времени. Изобретение обеспечивает повышение точности определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах. и сокращение длительности процесса. 29 ил., 6 табл.

 

Изобретение относится к общей химической технологии и может быть использовано при определении скорости массопередачи различных материалов в капиллярно-пористые тела кожевенной и меховой промышленности, в деревообрабатывающей отрасли, в производстве строительных материалов, текстильной и других.

Понятие «массопередача» включает молекулярную диффузию, перенос массы путем конвекции, пропитку, простое смешение. Процессы массопередачи химических материалов являются предметом исследования всех отраслей науки и техники [Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. Пер. с англ. - М.: Химия, 1982, 696 с., Хейфец Л.И., Неймарк А.В. Многофазные процессы в пористых средах. - М.: Химия, 1982. - 320 с., В.В. Кафаров. Основы массопередачи. - М.: Высш. школа, 1979. - 439 с., Ю.Л. Кавказов. Тепло- и массообмен в технологии кожи и обуви, М.: Легкая индустрия, 1973, 272 с., А.С. Телегин, B.C. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко. Тепломассоперенос. М.: ИКЦ «Академкнига». 2002, 455 с.].

Известно, что скорость массопередачи может полностью определять химическое превращение и лимитировать длительность технологического процесса. Часто диффузионная составляющая процесса превышает кинетическую стадию [Под. ред. Ю.П. Мухленова. Основы химической технологии. М.: Высшая школа, 1983, 334 с.]. Поэтому эффективность технологических процессов зависит от скорости массопередачи реагентов в обрабатываемый материал. При этом большое значение имеет наблюдение за массопередачей во время технологического процесса. Например, в процессе выполнения дубления соединениями хрома в производстве кож для верха обуви только в случае полного проникания их по всей толщине голья возможно дальнейшее продолжение процесса, заключающееся в добавлении раствора бикарбоната натрия для повышения основности дубителя.

Эффективность большинства технологических процессов зависит не только от скорости, но и от глубины проникания материалов в толщину капиллярно-пористого тела, например, полимера при грунтовании кож в покрывном крашении. При этом глубину массопередачи материалов в толщу дермы определяют аналитическим способом [Титов О.П. Изучение грунтования кож хромового дубления при сушке в наклейку: автореф. на соис. уч. ст. канд. техн. наук (05.19.05) / Титов Олег Павлович; Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности. - Москва, 1981. - 20 с.]. Для этого через определенные промежутки времени вырезают образец, замораживают его с целью прекращения процесса массопередачи, расслаивают образец с помощью микротомного ножа на несколько слоев и в каждом микросрезе определяют количество материала, например, полимера.

Однако этот способ очень длительный, материалоемкий, трудоемкий и требует наличия специального оборудования (микротомный нож, установка для замораживания образцов, муфельная печь для сжигания образцов, сушильные шкафы, аналитические весы). Например, процесс сжигания микросрезов кожи выполняют в течение 5-12 часов.

Известен способ дубления [пат. №2205226, МПК С14С 3/06, опубл. 27.05.2003, бюл. №15], в котором длительность массопередачи химических материалов в толщу дермы может составлять от 10 до 60 минут. При этом процесс изучения массопередачи раствора дубителя затруднен, так как скорость массопередачи настолько высокая, что не позволяет достоверно зафиксировать глубину его проникания в голье.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ наблюдения за процессом проникания материала в толщу дермы (массопередачи) [Методика производства кож хромового дубления разных толщин и ассортимента из шкур крупного рогатого скота, М., 1981]. Способ осуществляют следующим образом: из полуфабриката в точке, определенной ГОСТ 938.0-75 «Кожа. Правила приемки. Методы отбора проб», вырезают образец. По срезу образца визуально с невысокой точностью (+10%) определяют глубину проникания дубителя по окраске, характерной для дубителя (голубой или синий цвет). Толщину полуфабриката определяют толщиномером. Глубину проникания дубителя через определенные промежутки времени от начала дубления выражают в процентах от толщины образца.

Однако этот способ изучения массопередачи в технологических процессах пригоден для исследования длительного процесса (3 и более часов). Здесь длительность способа определения глубины массопередачи дубителя существенно меньше, чем сам процесс. Например, вырезать образец, выполнить разрез и визуально определить глубину проникания дубителя можно за 5 минут. За это время глубина окрашивания среза дубителем практически не изменится, так как голье толщиной примерно 3 мм пропитывается раствором хромового дубителя в соответствии с методикой по всей толщине за 5 часов.

Таким образом, известный способ определения глубины проникания химических материалов в толщу капиллярно-пористого тела непригоден в условиях интенсивных способов выполнения процессов, так как длительность определения глубины проникания материалов превышает длительность самого процесса. Следовательно, известный способ определения глубины проникания материалов в капиллярно-пористое тело в условиях интенсивных обработок не может обеспечить достаточной оперативности, объективности и необходимой точности.

Кроме того, неточность результатов связана с тем, что массопередача химических материалов происходит неодинаково и неравномерно по толщине большинства капиллярно-пористых тел вследствие их разнообразной структуры и определить точно глубину их проникания и количественную оценку массопередачи в этих условиях практически невозможно. Необходимо отметить, что процесс определения скорости массопередачи затрудняется, так как сопровождается одновременно и взаимодействием материалов с капиллярно-пористым телом.

Таким образом, технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа изучения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах.

Технический результат - оперативный и точный способ определения скорости массопередачи материалов в толщу капиллярно-пористых тел.

Технический результат достигается тем, что в способе определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах, заключающемся в том, что образцы капиллярно-пористых тел, например кожу, заполняют химическими веществами, получают срезы во время процесса и определяют скорость проникания вещества по глубине его проникания в единицу времени, согласно изобретению, капиллярно-пористые тела, например срез кожи по толщине, закрепляют в фиксирующем устройстве контрастного цвета, которое помещают на поверхность контрастного цвета, фиксируют на цифровую камеру путем дистанционного управления, которую устанавливают неподвижно на штативе, при этом цифровую камеру оснащают удлинительными кольцами для макросъемки и кольцевой вспышкой, снимок образца помещают в компьютерную программу, предусматривающую цифровую обработку цветных изображений, в результате получают гистограмму проникания химических материалов в толщу капиллярно-пористого тела, по которой определяют площадь окрашенного среза, а скорость рассчитывают по площади окрашенного среза в единицу времени.

Положительным моментом предлагаемого изобретения является возможность определения глубины проникания химических материалов в капиллярно-пористые тела с повышенной точностью, так как неравномерность структуры капиллярно-пористых тел не позволяет точно определить глубину проникания материала в толщину капиллярно-пористого тела известными способами.

Кроме того, появляется возможность оперативной количественной оценки массопередачи материалов в капиллярно-пористые тела. Количественная оценка процесса массопередачи по глубине и скорости массопередачи существенно расширяет возможности математического моделирования процессов массопередачи в капиллярно-пористых телах за счет повышения точности определения результативного признака, являющегося необходимым условием построения адекватных математических моделей.

Наличие большой цветовой гаммы изображения в программе обработки цветных изображений повышает достоверность данных по глубине проникания химических материалов в толщу капиллярно-пористых тел. Кроме того, по сравнению с прототипом, предлагаемое изобретение позволяет определять различные уровни проникания раствора химического материала благодаря широкой цветовой гамме и возможности осуществлять выбор цветовой гаммы, а значит, определять глубину проникания химических материалов разных концентраций.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Образцы капиллярно-пористых тел помещают в раствор химического вещества, через определенные промежутки времени от начала процесса из образца вырезают срез острым ножом таким образом, чтобы раствор с поверхности образца не попал на срез, закрепляют в фиксирующем устройстве контрастного цвета, помещают на поверхность контрастного цвета, фотографируют срез с помощью цифровой камеры, например, Nicon D3200, снимок образца помещают в компьютерную программу цифровой обработки цветных изображений [Свидетельство на программу ЭВМ №20146176030 «Определение цветов на цифровом изображении», зарегистрировано 09.07.2014].

С помощью программы обработки цифровых изображений обрабатывают цветные изображения и анализируют изменение цвета в процессе обработки капиллярно-пористых тел любыми химическими материалами.

Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах поясняется рисунками и фотографиями:

на фиг. 1 изображен общий вид программы для обработки цветных изображений,

на фиг. 2 изображен процесс идентификации цветов с помощью программы,

на фиг. 3 изображено построение гистограммы проникания хромового дубителя в толщу дермы с помощью программы,

на фиг. 4 показано изображение данных при их обработке в среде электронной таблицы Excel,

на фиг. 5 показан фрагмент программы при изменении количества цветов,

на фиг. 6 показан фрагмент программы при определении области поиска пикселей,

на фиг. 7 показано цифровое изображение среза образца голья через 8 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 8 показано цифровое изображение среза образца голья через 13 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 9 показано цифровое изображение среза образца голья через 16 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 10 показано цифровое изображение среза образца голья через 22 минуты от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 11 показано цифровое изображение среза образца голья через 35 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 12 показано цифровое изображение среза образца голья через 58 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 13 показана скорость массопередачи хромового дубителя в толщу дермы при интенсивном дублении,

на фиг. 14 показана глубина проникания хромового дубителя в толщу дермы во времени,

на фиг. 15 показано цифровое изображение среза образца голья через 60 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки.

на фиг. 16 показано цифровое изображение среза образца голья через 360 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 17 показано цифровое изображение среза образца голья через 720 минут от начала процесса хромового дубления и результаты обработки,

на фиг. 18 показана скорость массопередачи хромового дубителя пикеле-ванному голью при дублении,

на фиг. 19 показана глубина проникания хромового дубителя в толщу дермы, % от толщины,

на фиг. 20 показано цифровое изображение среза образца древесины липы через 1,5 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 21 показано цифровое изображение среза образца древесины липы через 4,5 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 22 показано цифровое изображение среза образца древесины липы через 6 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 23 показано цифровое изображение среза образца древесины липы через 9 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 24 показан процесс пропитки образца липы раствором красителя во времени,

на фиг. 25 показано цифровое изображение среза образца древесины березы через 10 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 26 показано цифровое изображение среза образца древесины березы через 50 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 27 показано цифровое изображение среза образца древесины березы через 80 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 28 показано цифровое изображение среза образца древесины березы через 100 мин от начала процесса пропитки красителем и результаты обработки,

на фиг. 29 показан процесс пропитки образца березы раствором красителя во времени.

Рабочее место для съемки образцов капиллярно-пористых тел оснащают поверхностью контрастного цвета (например, красного, в случае, если образец светлых оттенков), фиксирующим устройством контрастного цвета для закрепления образцов, цифровой камерой с удлинительными кольцами для макросъемки и кольцевой вспышкой, которую укрепляют неподвижно на штативе.

Сущность заявляемого способа определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах состоит в том, что изображение образца, которое снимают при помощи цифровой камеры Nicon D3200 в режиме макросъемки (с удлинительными кольцами и кольцевой вспышкой, диафрагма 3200, фокусное расстояние 4,5, разрешение 640×480) помещают в компьютерную программу «Определение цветов на цифровом изображении» (свидетельство на программу ЭВМ №2014617030, зарегистрировано 09.07.2014), с помощью которой определяют цвет материала в количественном отношении в зависимости от глубины его проникания в толщу капиллярно-пористых тел.

С помощью компьютерной программы определяют цвета пикселей цифрового изображения, выбирают цвета и в результате работы программы количество пикселей выбранных цветов по строкам и столбцам выводят в виде гистограмм, а также в таблицу в формате Excel. С помощью компьютерной программы осуществляют возможность изменения количества цветов, что позволяет выбирать степени градации определяемых цветов. На фиг. 1 представлен общий вид программы для обработки цветных изображений.

С помощью компьютерной программы осуществляют следующие действия: определяют цвета на цветном изображении (см. фиг. 2), вычисляют пиксели выбранных цветов (см. фиг. 3), сохраняют данные в формате электронной таблицы (см. фиг. 4), при необходимости изменяют количество цветов (см. фиг. 5), определяют область поиска пикселей (см. фиг. 6). Для ограничения области поиска пикселей интересующих цветов исследуемый объект располагают на поверхности контрастного цвета.

С помощью компьютерной программы автоматически идентифицируют цвет материала на срезе капиллярно-пористого тела и количественно определяют количество пикселей этого цвета. Определив количество пикселей занимаемых цветом материала на срезе капиллярно-пористого тела, программа воспроизводит их на гистограмме распределения пикселей. Причем гистограмма показывает распределение окрашенного среза, как по толщине среза, так и по площади образца кожи. Затем результаты количественного определения пикселей переносят в в электронную таблицу Excel.

Из данных электронной таблицы Excel определяют площадь среза, окрашенного материалом, выраженную в пикселях, и определяют скорость массопередачи материала в единицу времени. За условную единицу скорости массопередачи принимают «пиксель/мин».

Примеры, подтверждающие определение скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах

Пример 1. В качестве капиллярно-пористого тела используют голье после процесса пикелевания, полученное по [Методика производства кож хромового дубления разных толщин и ассортимента из шкур крупного рогатого скота, М., 1981]. Голье подвергают процессу дубления в соответствии с патентом [Пат. №2205226, МПК С14С 3/06, опубл. 27.05.2003, Бюл. №15]. Расход хромового дубителя, считая на оксид, составил 2,5% от массы золеного голья. Расход дубящего состава - 30% от массы пикелеванного голья. Длительность процесса - 60 минут. Через определенные промежутки времени от начала процесса из пикелеванного голья вырезают образец, закрепляют срез образца по толщине на фиксирующем устройстве контрастного цвета, которое помещают на поверхность контрастного цвета, снимают его с помощью цифровой камеры Nicon D3200. Полученное цифровое изображение обрабатывают с помощью компьютерной программы PictbyColors.

На фиг. 7-12 представлены данные по определению скорости массопередачи хромового дубителя в толщу дермы в процессе дубления. В левом столбце фиг. 7-12 показаны фрагменты программы PictbyColors с изображением снимка образцов, на которых видно, как происходит массопередача раствора хромового дубителя в толщу дермы в процессе дубления. Данные по массопередаче передают в Excel, по которым автоматически получают гистограммы распределения хромового дубителя по толщине дермы и определяют площадь, окрашенную хромовым дубителем, выраженную в пикселях. Через 58 минут от начала процесса дубящий состав полностью впитался в пикелеванное голье. При этом общее количество пикселей было принято условно за количественную оценку глубины проникания хромового дубителя в голье. Скорость массопередачи равна количеству пикселей, деленному на длительность от начала процесса, единица измерения скорости: в пикселях в минуту. Данные по примеру 1 представлены в таблице 1.

По цифровому изображению (см. фиг. 12) видно, как хромовый дубитель окрашивает срез образца голья и через 58 минут срез практически полностью окрашен. На гистограммах показано, как увеличивается площадь среза образца, окрашенная хромовым дубителем, которую можно оценить количественно в пикселях.

По данным, изображенным на фиг. 7-12, рассчитывают скорость массопередачи хромового дубителя в толщу пикелеванного голья, а также глубину проникания дубителя (см. таблица 1).

В соответствии с данными таблицы 1 рассчитывают скорость массопередачи хромового дубителя в процессе интенсивного дубления (см. фиг. 13). Из фиг. 13 видно, что скорость массопередачи растет в течение 20 минут от начала процесса, затем падает и после 35 минут незначительно уменьшается. Несмотря на неравномерность проникания хромового дубителя по толщине предлагаемое изобретение позволило количественно оценить скорость массопередачи его голью. На фиг. 14 видно, что менее чем через 60 минут срез полностью пропитался дубителем.

Пример 2. В качестве капиллярно-пористого тела используют голье после процесса пикелевания, полученное по [Методика производства кож хромового дубления разных толщин и ассортимента из шкур крупного рогатого скота, М., 1981]. Хромовое дубление пикелеванного голья выполняют по этой же методике. Расход хромового дубителя, считая на оксид хрома, - 2,5% от массы золеного голья. Расход дубящего раствора - 200% от массы пикелеванного голья. Длительность процесса - 720 минут. Через 60, 360, 720 минут вырезают образец, закрепляют образец на фиксирующем устройстве контрастного цвета, которое помещают на поверхность контрастного цвета, снимают срез по толщине с помощью цифровой камеры Nicon D3200 (см. фиг. 15-17). Полученное цифровое изображение обрабатывают с помощью компьютерной программы PictbyColors. В левом столбце фиг. 15-17 показаны фрагменты программы PictbyColors с изображением снимка образцов, на которых видно, как происходит массопередача раствора хромового дубителя в толщу дермы в процессе дубления. Количественные данные окрашенных срезов передают в электронную таблицу Excel, по которым автоматически получают гистограммы распределения хромового дубителя по толщине дермы, а также определяют площадь, окрашенную хромовым дубителем, выраженную в пикселях.

По цифровому изображению на фиг. 15-17 видно, как хромовый дубитель проникает в толщу образца пикелеванного голья и срез практически полностью окрашен хромовым дубителем через 720 минут от начала процесса. По гистограммам видно увеличение площади среза образца, окрашенного хромовым дубителем во время процесса, которую определяют количественно в пикселях.

По данным, изображенным на фиг. 15-17, рассчитывают скорость массопередачи хромового дубителя в толщу пикелеванного голья, а также глубину проникания дубителя (таблица 2).

По данным таблицы 2 рассчитывают скорость массопередачи хромового дубителя пикелеванному голью в процессе дубления [Методика производства кож хромового дубления разных толщин и ассортимента из шкур крупного рогатого скота, М., 1981] (см. фиг. 18-19). Из фиг. 18 видно, что скорость массопередачи хромового дубителя существенно ниже, чем при интенсивном хромовом дублении по примеру 1, что вполне согласуется с известными данными [Под ред. И.П. Страхова. Химия и технология кожи и меха, М.: Легпромбытиздат, 1985. - 496 с.]. При таком способе дубления дубитель пропитал голье по всей толщине только через 720 мин (см. фиг. 19).

Пример 3. В качестве капиллярно-пористого тела используют сухой образец дерева липы. Образец пропитывают водным раствором красителя. Скорость массопередачи играет большую роль при пропитке деревянных изделий различными материалами, например, для определения параметров технологического режима, которые оказывают влияние на технико-экономические показатели деятельности предприятий. Предлагаемое изобретение позволит управлять скоростью массопередачи материалов при пропитке деревянных изделий. В свою очередь управление скоростью создает новые возможности технологической обработки изделий из дерева. Для опыта из дерева липы вырезают образец и помещают в раствор красителя одним концом с целью определения скорости массопередачи красителя образцу. Через определенные промежутки времени отрезают слой образца толщиной 2-3 мм, помещают на поверхность контрастного цвета, снимают с помощью цифровой камеры Nicon 3200 и обрабатывают с помощью программы PictbyColors. Результаты представлены на фиг. 20-23.

По цифровому изображению на фиг. 20-23 видно, как раствор красителя проникает в толщу образца дерева липы. На гистограммах (см. фиг. 20-23) показано, как увеличивается площадь среза образца, окрашенная раствором красителя, которую оценивают количественно в пикселях. На фиг. 24 наглядно наблюдают процесс пропитки образца дерева липы раствором красителя во времени. По данным, изображенным на фиг. 20-23, рассчитывают скорость массопередачи раствора красителя в толщу образца липы (таблица 3).

Пример 4. В качестве капиллярно-пористого тела используют сухой образец дерева березы. Образец пропитывают водным раствором красителя. Из дерева березы вырезают образец и помещают в раствор красителя одним концом с целью определения скорости массопередачи. Через определенные промежутки времени отрезают слой образца толщиной 2-3 мм, помещают на поверхность контрастного цвета, снимают его с помощью цифровой камеры Nicon 3200 и обрабатывают с помощью компьютерной программы.

Известно, что плотность дерева березы больше, чем плотность дерева липы (0,65 и 0,53 г /см соответственно при влажности 12%). В связи с этим предполагали, что скорость пропитки красителем образца березы будет меньше. Результаты опытов подтверждают это предположение. Результаты представлены на фиг. 25-28 и таблице 4.

Из данных фиг. 25-28 видно, что скорость массопередачи красителя в толщу образца березы существенно уступает скорости массопередачи красителя в толщу образца липы. При пропитке березы количество пикселей составило через 100 минут - 1090 (см. фиг. 28), при пропитке липы уже через 9 минут количество пикселей составило 21747 (см. фиг. 23).

Данные по примерам 1, 2 сравнивали с данными оценки скорости массопередачи по прототипу и аналогу (таблица 5, 6).

Из таблицы 5 видно, что глубину проникания хромового дубителя в толщу дермы по предлагаемому изобретению определяют с высокой степенью достоверности. При этом длительность метода по предлагаемому изобретению составляет 5-10 минут, количество выполняемых операций равно 4. Скорость массопередачи дубителя в голье через 8 минут равна 1,1Е+04 пиксель/мин (см. фиг. 14). В условиях интенсивного дубления глубину проникания и скорость массопередачи хромового дубителя в толщу полуфабриката по прототипу и аналогу определить невозможно.

Из таблицы 6 видно, что в условиях обычного дубления, при котором длительность проникания хромового дубителя в толщу дермы колеблется от 180-300 минут, глубина проникания определяется с высокой степенью достоверности, равной ±0,1, скорость массопередачи хромового дубителя в толщу дермы равна 180 пиксель/мин через 60 минут. Длительность метода составила 5-10 минут, количество операций равно 4.

По аналогу количество операций равно 11, длительность метода - 20, 7 часов, требуется 9 позиций оборудования и материалов. Глубину проникания определяют по количеству поглощенного оксида хрома. При этом скорость массопередачи определить не представляется возможным.

По прототипу глубину проникания дубителя определяют визуально, поэтому точность метода небольшая, разброс данных составляет 10-20%, скорость массопередачи определить невозможно, количество операций - 3, длительность метода 3 мин, число операций - 3.

Предлагаемое изобретение «Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах» по сравнению с прототипом [Методика производства кож хромового дубления разных толщин и ассортимента из шкур крупного рогатого скота, М., 1981] позволяет получить следующие преимущества:

- определить скорость массопередачи материалов в капиллярно-пористые тела оперативно с высокой степенью точности;

- оперативно с высокой степенью точности определить глубину проникания материалов в капиллярно-пористые тела;

- расширить возможности математического моделирования процесса масссопередачи в капиллярно-пористые тела за счет повышения точности определения результативного признака;

- увеличить вероятность получения адекватных математических моделей процесса массопередачи материалов в капиллярно-пористые тела;

- расширить возможности управления процессом массопередачи с целью разработки новых технологических процессов и инновационных материалов при обработке капиллярно-пористых тел, например, в деревообработке, производстве строительных материалов, обработке кожевенного и мехового сырья, производстве тканей, искусственных материалов;

- расширить возможности исследования изменений грунта при выполнении геологических и гидрогеологических исследований;

- расширить возможности исследования изменения почвы при выполнении сельскохозяйственных работ.

Способ определения скорости массопередачи в капиллярно-пористых телах, заключающийся в том, что образцы капиллярно-пористых тел, например кожу, заполняют химическими веществами, получают срезы в течение процесса и определяют скорость проникания вещества по глубине его проникания в единицу времени, отличающийся тем, что капиллярно-пористые тела, например срез кожи по толщине, закрепляют в фиксирующем устройстве контрастного цвета, которое помещают на поверхность контрастного цвета, фиксируют на цифровую камеру путем дистанционного управления, которую устанавливают неподвижно на штативе, при этом цифровую камеру оснащают удлинительными кольцами для макросъемки и кольцевой вспышкой, снимок образца помещают в компьютерную программу, предусматривающую цифровую обработку цветных изображений, в результате получают гистограмму проникания химических материалов в толщу капиллярно-пористого тела, по которой определяют площадь окрашенного среза, а скорость рассчитывают по площади окрашенного среза в единицу времени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам производства особых видов кож и может быть использовано при выработке хромовых кож для верха обуви, эксплуатируемой в жестких условиях повышенной влажности и температуры.
Изобретение относится к химической обработке шкур и предназначено для дубления шкур животных с достижением повышенной прочности кожи и повышением экологической безопасности производства.
Изобретение относится к кожевенной промышленности и может быть использовано при дублении кож различного назначения и ассортимента. .
Изобретение относится к кожевенной промышленности и может быть использовано при производстве кож хромового дубления для верха обуви. .

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано в кожевенном производстве при дублении кож. .

Изобретение относится к кожевенной промышленности и может быть использовано при выработке кож для верха обуви, подкладочных и кож для одежды из свиного сырья. .

Изобретение относится к кожевенной промышленности и может быть использовано при переработке безвозвратных коллагенсодержащих отходов хромового дубления, преимущественно хромовой стружки, для получения дополнительного источника белкового сырья в производстве желатина, мездрового клея и белкового гидролизата.
Наверх