Способ определения коэффициента диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле при воздействии ультразвуком

Изобретение относится к теоретической теплотехнике. Способ определения коэффициента диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле, включающий погружение в воду капиллярно-пористого тела и определение изменения с течением времени его массы, отличающийся тем, что на тело воздействуют ультразвуком, по результатам эксперимента строят зависимость натурального логарифма избыточной массы от времени, на полученной зависимости выделяют стадию регулярного режима влагопереноса, характеризуемую тем, что опытные точки на графике сгруппированы около прямой линии, а тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс на графике численно равен значению темпа регулярного режима влагопереноса, затем коэффициент диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле определяют по формуле: D=Km, где K - коэффициент формы тела; m - темп регулярного режима влагопереноса. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения коэффициента диффузии при воздействии ультразвуком. 1 ил.

 

Изобретение относится к теоретической теплотехнике и может быть использовано для определения коэффициента диффузии D жидкости в материалах, имеющих капиллярно-пористую структуру, при воздействии ультразвуком.

В капиллярно-пористых телах процесс тепломассообмена в ульятразвуковом поле, в значительной степени усложняется в условиях изменения влагосодержания в поровом пространстве. При моделировании тепловлажностного состояния капиллярно-пористого тела учет особенностей материала, таких как размер пор, их форма, расположение выполняют интегрально через определение эффективных свойств.

Известен способ (см. патент РФ №2212027 - Опубл. 10.09.2003.), включающий нанесение пленки диффундирующего элемента на поверхность металла, стимулирующее диффузию воздействия, определение изменения концентрации элемента в металле и расчет коэффициента диффузии элемента по концентрационной зависимости.

Недостатком данного способа является невозможность определения коэффициента диффузии у капиллярно-пористых тел, так же не учитывается возможность воздействия ультразвуком.

Известен способ (см. патент РФ №2398214 - Опубл. 27.08.2010.), основанный на анализе цифрового изображения плоскопараллельной вертикальной ячейки с неоднородным распределением концентрации, позволяющий определить коэффициент диффузии окрашенных растворов различных веществ.

Недостатком данного способа является неточность определения коэффициента диффузии, так как не учитывается пористое внутреннее строение тел, невозможность определения коэффициента диффузии при воздействии ультразвуком.

Наиболее близким по техническому решению является способ регулярного теплового режима [1]. Этот способ служит основой для достаточно простого определения теплофизических свойств материалов и коэффициентов теплоотдачи. Основная закономерность регулярного режима состоит в том, что при теплообмене в регулярном режиме натуральный логарифм избыточной температуры связан со временем линейной зависимостью. Угол наклона прямой характеризуется коэффициентом m - темпом регулярного режима.

Недостатком данного способа является определение темпа регулярного режима лишь при теплопроводности, так же невозможность определения коэффициента диффузии при воздействии ультразвуком.

Общим признаком прототипа и предлагаемого решения является нахождение коэффициента m - темпа регулярного режима путем построения зависимости натурального логарифма избыточных измеряемых величин от времени, а также нахождения K - коэффициента формы тела.

Техническим результатом предлагаемого способа является определение коэффициента диффузии капиллярно-пористого тела при воздействии ультразвуком.

Сущность способа поясняется фиг. 1, где приведены результаты определения темпа регулярного режима влагопереноса, где ο - экспериментальные данные; сплошная линия - линейная аппроксимирующая зависимость.

Предлагаемый способ заключается в том, что коэффициент диффузии D жидкости в капиллярно-пористом теле при воздействии ультразвуком в рассматриваемых условиях является параметром-аналогом коэффициента температуропроводности. Коэффициент диффузии D жидкости в капиллярно-пористом теле при воздействии ультразвуком определяется экспериментально на основе аналогии с методом регулярного теплового режима по выражению:

где K - коэффициент формы тела; m - темп регулярного режима влагопереноса.

Коэффициент формы тела K определяется аналогично методу регулярного теплового режима. Так, например, для тела в виде прямоугольного параллелепипеда размерами axbxc имеем [1]:

Для отыскания темпа регулярного режима влагопереноса m осушенное капиллярно-пористое тело погружают в воду, воздействуют на тело ультразвуком и определяют изменение с течением времени его массы, которая однозначно связана со средним влагосодержанием. По результатам эксперимента строят зависимость натурального логарифма избыточной массы (разности максимальной массы тела после его длительного пребывания в воде и массы в текущий момент времени, отсчитываемый от начала погружения) от времени. На полученной зависимости выделяют стадию регулярного режима влагопереноса, характеризуемую тем, что опытные точки на графике группируются около прямой линии. Тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс на графике численно равен значению темпа регулярного режима влагопереноса m. Далее по формуле (1) рассчитывают коэффициент диффузии D при воздействии ультразвуком.

По изложенной методике определен коэффициент диффузии D при воздействии ультразвуком жидкости для красного строительного кирпича. Результаты эксперимента с пятью экземплярами кирпича для стадии регулярного режима влагопереноса приведены на фиг. 1. При обработке полученных результатов были определены значения K=3,191⋅10-4 м2; m=1,2⋅10-4 с-1; D=3,84⋅10-8 м2/с. Относительная погрешность определения коэффициента диффузии, приведенная к доверительной вероятности 0,95, составляет ±5%.

Информационный материал, используемый при составлении описания:

1. Теплопередача - Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. - М., «Энергия», 1975 г. - 488 с.

Способ определения коэффициента диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле, включающий погружение в воду капиллярно-пористого тела и определение изменения с течением времени его массы, отличающийся тем, что на тело воздействуют ультразвуком, по результатам эксперимента строят зависимость натурального логарифма избыточной массы от времени, на полученной зависимости выделяют стадию регулярного режима влагопереноса, характеризуемую тем, что опытные точки на графике сгруппированы около прямой линии, а тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс на графике численно равен значению темпа регулярного режима влагопереноса, затем коэффициент диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле определяют по формуле:

D=Km,

где K - коэффициент формы тела;

m - темп регулярного режима влагопереноса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для управления процессом изготовления пористого изделия. В способе оценки распределения пористости внутри пористого изделия, такого как гофрированный фильтр, табачный штранг или сигарета, получают цифровое изображение поперечного участка изделия и определяют долю пор на участке для каждой из нескольких имеющих идентичные размеры подобластей поперечного участка изделия.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для управления процессом изготовления пористого изделия. В способе оценки распределения пористости внутри пористого изделия, такого как гофрированный фильтр, табачный штранг или сигарета, получают цифровое изображение поперечного участка изделия и определяют долю пор на участке для каждой из нескольких имеющих идентичные размеры подобластей поперечного участка изделия.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения трещинной пористости горных пород. Способ определения трещинной пористости горных пород включает в себя экспериментальное определение скорости (Vp) распространения упругой продольной волны каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%, общую пористость (Кп.общ.) каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения трещинной пористости горных пород. Способ определения трещинной пористости горных пород включает в себя экспериментальное определение скорости (Vp) распространения упругой продольной волны каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%, общую пористость (Кп.общ.) каждого образца в термобарических условиях, превышающих пластовые на 10-15%.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для исследования проницаемости пластов газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера, оценки газогидродинамической взаимосвязи между отдельными скважинами.

Изобретение относится к области исследования капиллярных свойств пород-коллекторов нефти и газа. Заявленный капилляриметр для проведения исследований в барических условиях содержит блок кернодержателей, блок создания, регулировки и поддержания давления гидрообжима, блок создания, регулировки и поддержания давления на входе в кернодержатели, сепаратор, блок измерения электрического сопротивления образцов в кернодержателях, при этом блок кернодержателей представляет собой n секций, каждая их которых состоит из m кернодержателей, каждый из которых снабжен манжетой из витона и имеет электрическую изоляцию входного плунжера от корпуса, все кернодержатели в одной секции во время эксперимента поддерживаются при одинаковом давлении обжима и одинаковом капиллярном давлении, причем в разных секциях могут быть установлены разные значения давлений обжима и капиллярного давления в отдельных кернодержателях, блок создания, регулировки и поддержания давления гидрообжима состоит из масляного пневмонасоса и ручного пресса, к каждой секции кернодержателей присоединен гидроаккумулятор, представляющий собой сосуд высокого давления, разделенный эластичной мембраной, в одной половине которого находится масло, а в другой азот при давлении обжима, блок создания, регулировки и поддержания давления на входе в кернодержатели состоит из регуляторов давления, количество которых соответствует числу планируемых точек на графике капиллярного давления водонасыщенности, подключенных к линии сжатого воздуха для создания давлений, сепаратор представляет собой ряд модулей, по числу секций с кернодержателями, при этом каждый модуль состоит из стеклянных градуированных трубок, жестко закрепленных в вертикальном положении, в нижние концы трубок вставлены штуцеры с резиновыми уплотнительными кольцами, к которым подведены трубки с выхода кернодержателей, высоту и внутренний диаметр стеклянных мерных трубок выбирают, исходя из предполагаемого полного объема выходящей воды и среднего объема воды, выделяющейся на одной ступени капиллярного давления, блок измерения электрического сопротивления образцов в кернодержателях содержит прибор для измерения электрического сопротивления.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из листовых капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из листовых капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для моделирования многофазного потока текучей среды. Структура пор горных пород и других материалов может быть определена посредством микроскопии и подвержена цифровому моделированию для определения свойств потоков текучей среды, проходящих сквозь материал.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для моделирования многофазного потока текучей среды. Структура пор горных пород и других материалов может быть определена посредством микроскопии и подвержена цифровому моделированию для определения свойств потоков текучей среды, проходящих сквозь материал.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в строительной, горной и других отраслях промышленности преимущественно при определении пористости пористых строительных материалов. Способ заключается в том, что при определении полной пористости материала, например бетона, образец предварительно высушивают до постоянной массы, затем устанавливают на специальную подставку в вакуум-камеру, частично заполненную дистиллированной водой, и одновременно осуществляют процесс вакуумирования сухого образца и воды. Процесс дегазации осуществляется до тех пор, пока из воды не выйдет весь воздух, т.е. при визуальном наблюдении из воды не перестанут выделяться пузыри. После дегазации воды и образца образец погружают в воду для насыщения пор, освобожденных от воздуха, и выдерживают в вакуум-камере в течение 30 минут. После разгерметизации вакуум-камеры образец достают из воды и удаляют свободную влагу с поверхности образца промоканием. Водонасыщенный образец взвешивают и по приращению массы определяют насыщение пор в испытываемом материале. Технический результат - повышение точности определения полной пористости материала.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в строительной, горной и других отраслях промышленности преимущественно при определении пористости пористых строительных материалов. Способ заключается в том, что при определении полной пористости материала, например бетона, образец предварительно высушивают до постоянной массы, затем устанавливают на специальную подставку в вакуум-камеру, частично заполненную дистиллированной водой, и одновременно осуществляют процесс вакуумирования сухого образца и воды. Процесс дегазации осуществляется до тех пор, пока из воды не выйдет весь воздух, т.е. при визуальном наблюдении из воды не перестанут выделяться пузыри. После дегазации воды и образца образец погружают в воду для насыщения пор, освобожденных от воздуха, и выдерживают в вакуум-камере в течение 30 минут. После разгерметизации вакуум-камеры образец достают из воды и удаляют свободную влагу с поверхности образца промоканием. Водонасыщенный образец взвешивают и по приращению массы определяют насыщение пор в испытываемом материале. Технический результат - повышение точности определения полной пористости материала.

Изобретение относится к методам исследования материалов, а именно к исследованию пористости бумаги. Предложен способ определения пористости бумаги, включающий нанесение одной или нескольких капель каменноугольной смолы на исследуемый лист бумаги, сопоставление диаметра проявившегося центрального однотонного пятна каменноугольной смолы с эталонным значением диаметра центрального пятна, соответствующим конкретному размеру пор бумаги. При этом эталонное значение диаметра центрального пятна, соответствующего конкретному размеру пор бумаги, заранее определено согласно прямо пропорциональной зависимости диаметров центральных пятен каменноугольной смолы от размеров пор эталонных листов бумаги. Технический результат - упрощение способа определения пористости бумаги. 2 ил.

Изобретение относится к методам исследования материалов, а именно к исследованию пористости бумаги. Предложен способ определения пористости бумаги, включающий нанесение одной или нескольких капель каменноугольной смолы на исследуемый лист бумаги, сопоставление диаметра проявившегося центрального однотонного пятна каменноугольной смолы с эталонным значением диаметра центрального пятна, соответствующим конкретному размеру пор бумаги. При этом эталонное значение диаметра центрального пятна, соответствующего конкретному размеру пор бумаги, заранее определено согласно прямо пропорциональной зависимости диаметров центральных пятен каменноугольной смолы от размеров пор эталонных листов бумаги. Технический результат - упрощение способа определения пористости бумаги. 2 ил.

Изобретение относится к теоретической теплотехнике. Способ определения коэффициента диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле, включающий погружение в воду капиллярно-пористого тела и определение изменения с течением времени его массы, отличающийся тем, что на тело воздействуют ультразвуком, по результатам эксперимента строят зависимость натурального логарифма избыточной массы от времени, на полученной зависимости выделяют стадию регулярного режима влагопереноса, характеризуемую тем, что опытные точки на графике сгруппированы около прямой линии, а тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс на графике численно равен значению темпа регулярного режима влагопереноса, затем коэффициент диффузии жидкости в капиллярно-пористом теле определяют по формуле: DKm, где K - коэффициент формы тела; m - темп регулярного режима влагопереноса. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения коэффициента диффузии при воздействии ультразвуком. 1 ил.

Наверх