CS209307B1 - Způsob analýzy materiálů modelem - Google Patents
Způsob analýzy materiálů modelem Download PDFInfo
- Publication number
- CS209307B1 CS209307B1 CS880479A CS880479A CS209307B1 CS 209307 B1 CS209307 B1 CS 209307B1 CS 880479 A CS880479 A CS 880479A CS 880479 A CS880479 A CS 880479A CS 209307 B1 CS209307 B1 CS 209307B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- vector
- model
- parameters
- reactive system
- values
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Způsob analýzy materiálů modelem podle vynálezu umožňuje současně kvantitativní stanovení všooh důležitých para-· metrů·materiálů nalezením totožných prů běhů přechodových .charakteristik reaftu,jí cí soustavy s analyzovaným materiálem a přechodových charakteristik modelu reagujíeí soustavy, kdy neznámé parametry reagující soustavy s analyzovaným materiálem se rovnají/ve své velikosti pro tento případ na modelu nastaveným hodnotám parametrů reagující soustavy.
Description
(54) Způsob analýzy materiálů modelem
Způsob analýzy materiálů modelem podle vynálezu umožňuje současně kvantitativní stanovení všooh důležitých parametrů·materiálů nalezením totožných průběhů přechodových .charakteristik reaftu,jící soustavy s analyzovaným materiálem a přechodových charakteristik modelu reagujíeí soustavy, kdy neznámé parametry reagující soustavy s analyzovaným materiálem se rovnají/ve své velikosti pro tento případ na modelu nastaveným hodnotám parametrů reagující soustavy.
| c? | —> |
| • | |
| • | |
| • | |
| 3 —5 |
cr
$ pq*
Vynález se týká způsobu analýzy materiálů modelem, který spočívá ve využití znalosti
I naměřených přechodových charakteristik reagujících soustáV s analyzovanými materiály ke stanovení jejich fyzikálních konstant a chemického složení.
Dosavadní způsoby analýzy materiálů buď přechodovou charakteristiku vůbec nepoužívají, například acidimetrická titrače, radiometrická metoda a podobně, nebo používají přechodovou charakteristiku pouze k relativnímu stanovení reakčních vlastností materiálů, bez. možnosti kvantitativního určení hodnot jejich fyzikálních konstant a chemického složení, tj. parametrů, které mají vliv na průběh příslušné přechodové charakteristiky. Je pochopitelné, že hodnoty parametrů materiálů, které byly stanoveny různými metodami, se od sebe mohou podstatně lišit.
Za parametr lze považovat každou konstantní veličinu, která má vliv na průběh přechodové charakteristiky reagující soustavy s analyzovaným materiálem. Při fyzikálním ději se jedná o fyzikální parametry, při chemické reakoi o fyzikální a chemické parametry, poněvadž chemická reakce vždy probíhá v nějakém aparátu s fyzikálními parametry.
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob analýzy materiálů model'em podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že se z analyzovaného materiálu, vhodných přídavných materiálů nebo energií a aparátu vytvoří reagující soustava, která pro daný vektor vstupníoh veličin, vektor neznámých hodnot parametrů reagující soustavy a daný vektor stavových veličin reagující soustavy, má měřitelný vektor přeohodových charakteristik reagující soustavy, načež se vytvoří model reagující soustavy, který pro stejné hodnoty vektoru vstupních veličin, vektor zvolených hodnot parametrů reagující soustavy a vektor zvolenýoh hodnot počátečních podmínek stavových veličin reagující soustavy, mé vektor přechodových charakteristik modelu reagující soustavy, má vektor přechodových charakteristik modelu reagující soustavy, pak se provede kvahtitativní stanovení neznámých hodnot vektoru parametrů reagující soustavy nalezením hodnot vektoru těchto parametrů pro zsouhlasné průběhy vektorů změřených přechodových charakteristik reagujíoí soustavy a přechodových charakteristik /
modelu reagující soustavy zjiětovaných opakovaně na modelu reagující soustavy při různě volených hodnotách vektoru parametrů reagujíoí soustavy tak dlouho, až platí, že oba vektory přechodových charakteristik reagujíoí soustavy a jejího modelu se od sebe liší méně než povoluje předem zadané kriterium, kdy se neznámé hodnoty vektoru parametrů reagující soustavy ve své velikosti rovnají pro tento případ na modelu nastaveným hodnotám vektoru parametrů reagující soustavy.
Způsob analýzy materiálů modelem podle vynálezu umožňuje současné kvantitativní stanovení všeoh důležitýoh parametrů materiálů a jejich vazbu na průběh jejich přeohodových charakteristik, bez ohledu na použitou aparaturu, ve které byly přechodové charakteristiky naměřeny a na použité zařízení, kterým je realizován model, čímž je dosaženo vyloučení vlivu konstrukce aparatury, tepelných ztrát do okolí, termostaxování a podobně.
Vynález je dále podrobněji, popsán a vysvětlen pomooí výkresu, na kterém je znázorněn model reagujíoí soustavy, a na příkladech.
Na výkresu je uveden model Mg reagující soustavy S, který má: vektor vstupních veličin závislých na čase ;t B(t) = B2(t), ... , Bk(t 0 ; vektor parametrů reagující soustavy, což jsou veličiny na čase nezávislé C = fCl’ C2' ·· » CnJ i a vektor přechodových charakteristik modelu reagující soustavy P(t), které jsou funkcí času t, vektoru vstupních veličin B(t), vektoru parametrů C, vektoru stavových veličin reagující soustavy X(t) a modelu Mg : MP(t) = £ ΜΡχ( t) , Mp2( t) , . . . , MP^,( t)J = Mg^B( t) , C, X(t)Jkde x(t) =[xi(t), x2(t),..., xR(t)J.
Model reagující soustavy Mg lze realizovat např. vhodným fyzikálním zařízením výsledkem je fyzikální model, nebo počítačem - výsledkem je počítačový model.
Každý model reagující soustavy Mg má svou blokovou strukturu, která definuje příčinné závislosti mezi vektory veličin B(t), C, X(t), ^P(t) a umožňuje tak výpočet vektoru přechodových charakteristik ^P(t).
Reagující soustava S vykazuje pro zadané vektory vstupních veličin B(t) a počátečních podmínek Xp(t) = [xlp(t), x2p(t),..., XRp(t )] zcela jednoznačný vektor přechodových charakteristik ®p/^) ®P2(t),..., $p^( t)|, ktorý lze stanovit měřením.
Blokovou strukturu pro model reagující soustavy Mg lze sestavit s využitím zákonů fyziky a chemie pro přeměnu hmoty při reakci, kinetiku reakce, výměnu tepla při reakci, případně dalších zákonitostí podle konkrétního případu reagující soustavy S.
Jestliže se položí Xp(t) = x(t) při stejném B(t), pak pro blokovou strukturu modelu
I *
M reagující soustavy Mtt existuje množina vektorů přechodových charakteristik P( t) , které jsou funkcí vektoru parametrů C. Pro každou zvolenou kombinaci hodnot složekTc^, C2,.:.,C^j vektoru parametrů C se zjistí (například v případě počítačového modelu výpočtem blokové struktury na počítači) vektor přechodových charakteristik ^P(t) a porovná se s vektorem přechodových charakteristik $P(t). Podle odchylek ^P(t) od ^P(t) se řídí strategie změn hodnot složek parametru fci’ c2’ ···’ cnJ . Postup se opakuje tak dlouho, až se dosáhne souhlasného průběhu obou vektorů přechodových charakteristik Mp(t) a SP(t), který bude lepší než vyžaduje předem zadané kriterium. Zde postup končí a hodnoty [c*, C*, .... C*J , při kterých je splněna podmínka souhlasného průběhu vektorů Mp(t) a ®P(t), udávají hodnoty parametrů analyzované reagující soustavy.
Sestavení a realizaci modelu reagující soustavy Mg lze pokládat za cejchovní část;
X 46 I Cl’ C2’··’ CN | za Část způsobu analýzy materiálů modelem podle vynálezu.
V dalším je uvedeno několik příkladů různých reagujících soustav, jejich vektorů přechodových charakteristik a měřených parametrů.
1. příklad
Ohřívání, vypařováni a chladnutí vody.
Cistě fyzikální reagující soustava, kdy do skleněné kádinky naplněné vodou je ponořen elektrický ponorný vařič, teploměr a michadlo. Kádinka je postavena na váze. V určitém čase Je zapnut vypínač ponorného vařiče a přiváděným konstantním elektrickým příkonem se voda ohřívá až na předem určenou teplotu, např. 80 °C. Při dosažení této teploty se vypínač vypne, čas vypnutí se zaznamená a voda počne chladnout. Reakoe končí, až voda opět dosáhne přibližně teploty okolí. Při tomto ději se elektrický příkon mění v ponorném vařiči v teplo, .které ohřívá vodu. Ztráty tepla představuje přestup tepla z vody do aparátu a z aparátu do okolí. Další ztráty tepla i vody jsou způsobeny vypařováním vody do okolí. Aparát zde tvoří skleněná kádinka, teploměr, míchadló a ponorný vařič. Model této reagující soustavy má následující vektory veličit: (viz obr.):
Vektor vstupních veličin B(t), K = 7:
B^(t).- teplota okolní atmosféry
Bg(t) - počáteční teplota aparátu
B^(t) - počáteční hmotnost vody
B^(t) - počáteční teplota vody
B-ít) - relativní vlhkost okolní atmosféry
Bg(t) -efektivní plocha pro odpařováni vody
B?(t) - teplo dodávané ponorným vařičem
Vektor parametrů neznámých hodnot C, N = 5:
- konstanta tepelnýoh ztrát z aparátu do okolní atmosféry Cg - konstanta tepelnýoh ztrát z vody do aparátu
C^ - měrná odpařivost vody při 30 °C
- měrná odpařivost vody při 80 °C
- tepelná kapaoita aparátu
Vektor stavových veličin X(t), R = 4: ,
Xj^t) - celkově tepelné ztráty z aparátu do okolní atmosféry
Xg(t) - celkové tepelné ztráty z vody do aparátu
X^(t) - celková hmotnost odpařené vody
X/|(t) - oelková ztráta tepla pro odpařování vody
Vektor přeohodovýoh charakteristik S * *P(t), M = 2;
s
P^(t) — měřená teplota vody
S ' Pg(t) - měřená hmotnost vody
Pro určité konkrétní provedeni reagující soustavy bylý stanoveny tyto hodnoty parametrů dané reagující soustavy v jednotkách SI:
C* = l,l4
C* = 4,20
C* = 4,80 . io”8
C* s 6,20 . io8
C* = 400
2. příklad
Hydrataoe práškového vápna.
Jedná se o fyzikálně-ohemiokou reagujíoí soustavu, kdy do skleněné kádinky opatřené kor4 kovou zátkou, míchadlem a teploměrem je nalita voda. Po nasypáni práškového vápna do vody
hydrát za uvolňováni tepla, kterým se ohřívá reagující směs. Po dokončení hydratace, kdy všechen volný kysličník vápenatý již zreagoval, způsobí tepelné ztráty do okolí chladnutí zreagované směsi. Reakce konči, až zreagovaná směs opět dosáhne přibližně teploty okolí. Aparát zde tvoří skleněná kádinka, teploměr, mlchadlo a korková zátka.
Model této reagující soustavy má následující, vektory veličin (viz. obr):
Vektor vstupních veličin B(t), K = 6:
BjjC t) - hmotnost dávkovaného práškového vápna
Bg(t) ” počáteční teplota vápna
Β^(ΐ) - počáteční teplota dávkované vody
B^(t) - hmotnQst dávkované vody
B^(t) - počáteční teplota aparátu
Bg(t) - teplota okolní atmosféry
Vektor parametrů neznámých hodnot C, N = 7:
- poměrná část hmotnosti volného kysličníku vápenatého ve vápně
Cg - exponent diferenciální rovnice pro kinetlku hydratace z intervalu hodnot 0,5 až 2
- hydratační konstanta vápna
- základ mocniny v exponenciální funkoi pro závislost rychlosti hydratace vápna na teplotě reagující směsi z intervalu hodnot 1,01 až 1,04
- konstanta topelných ztrát z hydratující směsi do aparátu Cg - konstanta tepelných ztrát z aparátu do okolní atmosféry C? - tepelná kapacita aparátu
Parametry C^ až závisí mimo jiné na lokalitě a způsobu výpalu vápence. Pro stanovení volného kysličníku vápenatého (pai-ainetr C^) dosud neexistuje jiná měřicí metoda. Parametry až C? závisí na použitém aparátu.
Vektor stavových veličin X(t), R = 3: 1 '
X^(t) - celkové tepelné ztráty z aparátu do okolní atmosféry
Xg(t) - celkové tepelné ztráty z reagující směsi do aparátu
Xj(t) - celková hmotnost zreagovaného volného kysličníku vápenatého
Vektor přechodových charakteristik ^P(t), M = 1:
ρ,ίt) - měřená teplota reagující směsi
Pro určité konkrétní provedení reagující soustavy a použité vápno byly stanoveny tyto hodnoty parametrů dané reagující soustavy - v jednotkách SI:
C* = 5,86 C* = l64o
C* = 0,65 10“6 c* = 1,03 c* = 23,02
3· přiklad
Rozpouštění hliníku v alkalickém prostředí.
Jedné se o fyzikálně-chemickou reagující soustavu, kdy do kovové nádoby opatřené zátkou a teploměrem je .nalit vápenný hydrát. Po nasypáni hliníku, ve formě Šupinek nebo pasty, do vápenného hydrátu začíná rozpouštění hliníku za vzniku vodíku a uvolňování tepla, lite rým se ohřívá reagující směs. Mezi složky vektoru vstupních veličin B( t) patří hmotnosti a počáteční teploty dávkovaných hmot, počáteční teplota aparátu a teplota okolní i
atmosféry. Mezi složky vektoru parametrů neznámých hodnot C patří poměrná část hmotnosti volného hliníku v dávkovaném hliníku, rozpouštěcí konstanta hliníku a parametry použitého aparátu.
s
Vektor přechodových charakteristik P(t) může být dán těmito dvěma složkami:
s
P^(t) - měřená teplota reagující směsi Sp^t) - měřený tlak vodíku a vodní páry.
4. příklad
Hydratace'cementové pasty.
Jedná se o fyzikálně-chemickou reagující soustavu, kdy do nádoby opatřené zátkou, teploměrem a prostřodím s nasycenými vodními parami so vloží forma, do které je nadávkována cementová pasta, to je voda ,+ slínek + sádrovec. Cementová pasta hydratuje za uvolňování tepla, přičemž současně tvrdne. Mezi složky vektoru vstupních veličin B(t) .patří hmotnosti a počáteční teploty dávkovaných hmot, počáteční teplota aparátu a teplota okolní atmosféry. Mežl složky vektoru parametrů neznámých hodnot C patří poměrné části hmotností minerálů ve slínku, fázové.složení, hydratační konstanty jednotlivých minerálů, poměrný obsah sulfitu SO^ v sádrovci, a parametry použitého aparátu.
s
Vektor přechodových charakteristik P(t) může být dán těmito dvěma složkami:
s
Pj(t) - měřená teplota reagující hmoty ^Pgít) - měřená pevnost reagující hmoty
Způsob analýzy materiálů modelem podlé vynálezu je použitelný ve fyzice, chemii, stavebnictví, případně v jiných oblastech, kde analyzovaný materiál a případné přídavné materiály nebo energie vytváří s aparátem reagující soustavu, na které lze měřit vektor přechodových charakteristik.
Vynález jo zvláště vhodný pro průběžnou vstupní kontrolu kvality .surovin pro výrobní -technologie, které jsou závislé na průběhu přechodových charakteristik při reakcích těchto surovin, například při výrobě pórobetonu.
Claims (1)
- PŘEDMĚT VYNÁLEZUZpůsob.analýzy materiálů modelem, vyznačující se tím, že se z analyzovaného materiálu, vhodných přídavnýoh materiálů nebo energií, a aparátu vytvoří reagujíc! soustava, která pro daný vektor vstupních veličin, vektor neznámých hodnot parametrů reagujíoí soustavy a daný vektor stavových veličin reagující soustavy, má měřitelný vektor přecho6 dových charakteristik reagující soustavy, načež se vytvoří model reagující soustavy, který pro stejné hodnoty vektoru vstupních veličin, vektor zvolených hodnot parametrů reagující soustavy a vektor zvolených hodnot počátečních podmínek stavových veličin reagující soustavy, má vektor přechodových charakteristik modelu reagující soustavy, pak se provede kvantitativní stanovení neznámých hodnot vektoru parametrů reagující soustavy nalezením hodnot vektoru těchto parametrů pro souhlasné průběhy vektorů změřených přechodových charakteristik reagující soustavy a přechodových charakteristik modelu reagující soustavy zjišt.ováných opakovaně na modelu reagující soustavy při různě volených hodnotách vektoru parametrů reagující, soustavy tak-dlouho, až platí, že oba vektory přechodových charakteristik reagující soustavy a jejího modelu se od sebe liší méně než'povoluje předem zadané kriterium, kdy .se neznámé hodnoty vektoru parametrů reagující soustavy ve své velikosti rovnají pro tento případ na modelu na.stavený-m hodnotám vektoru parametrů reagující. soustavy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS880479A CS209307B1 (cs) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | Způsob analýzy materiálů modelem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS880479A CS209307B1 (cs) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | Způsob analýzy materiálů modelem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS209307B1 true CS209307B1 (cs) | 1981-11-30 |
Family
ID=5439106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS880479A CS209307B1 (cs) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | Způsob analýzy materiálů modelem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS209307B1 (cs) |
-
1979
- 1979-12-14 CS CS880479A patent/CS209307B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bentz et al. | Prediction of adiabatic temperature rise in conventional and high-performance concretes using a 3-D microstructural model | |
| Jensen et al. | Influence of temperature on autogenous deformation and relative humidity change in hardening cement paste | |
| Cellat et al. | A comparative study on corrosion behavior of rebar in concrete with fatty acid additive as phase change material | |
| Peter et al. | Competition of several carbonation reactions in concrete: A parametric study | |
| Mounanga et al. | Predicting Ca (OH) 2 content and chemical shrinkage of hydrating cement pastes using analytical approach | |
| Bentz et al. | Effects of cement particle size distribution on performance properties of Portland cement-based materials | |
| Provis et al. | Statistical thermodynamic model for Si/Al ordering in amorphous aluminosilicates | |
| Hernandez-Bautista et al. | Numerical simulation of heat and mass transport during hydration of Portland cement mortar in semi-adiabatic and steam curing conditions | |
| Bhattacharya et al. | An integrated approach for studying the hydration of portland cement systems containing silica fume | |
| Mohamed et al. | Geopolymerization of class C fly ash: reaction kinetics, microstructure properties and compressive strength of early age | |
| Li et al. | Time-dependent retardation effect of epoxy latexes on cement hydration: Experiments and multi-component hydration model | |
| Kar et al. | Microanalysis and optimization-based estimation of C–S–H contents of cementitious systems containing fly ash and silica fume | |
| Kar et al. | Estimation of C–SH and calcium hydroxide for cement pastes containing slag and silica fume | |
| Jensen | The pozzolanic reaction of silica fume | |
| Rosskopf et al. | Effect of various accelerating chemical admixtures on setting and strength development of concrete | |
| Pang et al. | Measuring and modeling cement hydration kinetics at variable temperature conditions | |
| Song et al. | Modeling autogenous shrinkage of hydrating cement paste by estimating the meniscus radius | |
| Van et al. | Modeling early age hydration reaction and predicting compressive strength of cement paste mixed with expansive additives | |
| Biernacki et al. | Kinetics of slag hydration in the presence of calcium hydroxide | |
| Jin et al. | Fire resistance test for fire protection materials with high water content | |
| Van Eijk et al. | Prediction of hydroxyl concentrations in cement pore water using a numerical cement hydration model | |
| CS209307B1 (cs) | Způsob analýzy materiálů modelem | |
| Soriano | The Influence of Citric Acid on Setting Time and Temperature Behavior of Calcium Sulfoaluminate-Belite Cement | |
| Echeverri-Aguirre et al. | Heat flow modelling of the alkaline activation of fly ash with sodium hydroxide in the presence of portlandite | |
| Jin et al. | Thermal and water storage characteristics of super-absorbent polymer gel which absorbed aqueous solution of calcium chloride |