RU2497099C1 - Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов - Google Patents
Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497099C1 RU2497099C1 RU2012122117/28A RU2012122117A RU2497099C1 RU 2497099 C1 RU2497099 C1 RU 2497099C1 RU 2012122117/28 A RU2012122117/28 A RU 2012122117/28A RU 2012122117 A RU2012122117 A RU 2012122117A RU 2497099 C1 RU2497099 C1 RU 2497099C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moisture
- coefficient
- line
- galvanic converter
- orthotropic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов влагопроводности ортотропных капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности. Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов включает создание в исследуемом образце равномерного начального влагосодержания, импульсное соприкосновение исследуемого образца с источником влаги, измерение изменения во времени сигнала гальванического преобразователя, определение времени достижения максимума на кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя и расчет коэффициента влагопроводности. При этом импульсное увлажнение исследуемого изделия осуществляют по прямой линии движущимся источником влаги постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала, выполняют электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и располагают их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее. Затем рассчитывают искомый коэффициент по формуле:
, где τmax - время достижения максимума на кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя; х0 - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линий расположения электродов гальванического преобразователя. Техническим результатом изобретения является повышение точности контроля и обеспечение возможности определения коэффициентов влагопроводности в различных направлениях ортотропного листового материала.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов влагопроводности ортотропных капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности. Ортотропные материалы характеризуются существенным различием свойств в перпендикулярных направлениях, например вдоль и поперек волокон, в машинном и поперечном-направлениях бумаги.
Известен способ определения коэффициента массопроводности и потенциалопроводности массопереноса (АС 174005, кл. G01k N 421, 951, 1965), заключающийся в импульсном увлажнении слоя материала и измерении на заданном расстоянии от этого слоя изменения влагосодержания материала во времени. Коэффициент массопроводности вычисляется по установленной зависимости. Недостатком этого способа являются осуществление разрушающего контроля опытного образца при размещении датчиков во внутренних слоях исследуемого тела, большая трудоемкость метода при подготовке образцов, необходимость индивидуальной градуировки датчиков по каждому материалу.
Наиболее близким является способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов (патент РФ на изобретение №2199106, 7 G01N 15/08, 27/00, 20.02.2003 Бюл. №5), заключающийся в создании равномерного начального влагосодержания, импульсном точечном соприкосновении поверхности образца с источником влаги, расположении электродов гальванического преобразователя на поверхности контролируемого образца по концентрической окружности относительно точки соприкосновения источника влаги с поверхностью, измерении изменения ЭДС гальванического преобразователя во времени, фиксировании момента достижения кривой изменения ЭДС своего максимума и расчете по нему искомого коэффициента влагопроводности по установленной зависимости.
Недостатками этого способа являются низкая точность определения коэффициента влагопроводности ортотропных материалов вследствие неадекватности используемого математического описания процесса массопереноса в листовом материале при точечном импульсном воздействии из-за существенного различия свойств материала в различных направлениях, отсутствии возможности определения коэффициентов влагопроводности в различных направлениях ортотропного листового материала, например, бумаги в машинном и поперечном направлении.
Техническая задача предлагаемого технического решения предполагает повышение точности контроля и обеспечение возможности определения коэффициентов влагопроводности в различных направлениях ортотропного листового материала.
Техническая задача достигается тем, что в способе определения коэффициента влагопроводности в листовых изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов, включающем создание в исследуемом образце равномерного начального влагосодержания, импульсном соприкосновении исследуемого образца с источником влаги, измерении изменения во времени сигнала гальванического преобразователя, определении времени достижения максимума на кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя и расчете коэффициента влагопроводности. В отличие от прототипа (патент РФ на изобретение №2199106, 7 G01N 15/08, 27/00, 20.02.2003 Бюл. №5) импульсное увлажнение исследуемого изделия осуществляют по прямой линии движущимся источником влаги постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала, выполняют электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и располагают их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, рассчитывают коэффициент диффузии влаги исследуемого материала по установленной зависимости, что обеспечивает повышение точности контроля и возможность определения коэффициентов влагопроводности в различных направлениях ортотропного листового материала.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: исследуемый образец из листового капиллярно-пористого материала с равномерным начальным распределением влаги (в том числе и нулевым) помещают на плоскую подложку из не смачиваемого водой материала, например фторопласта.
К поверхности образца прижимается зонд с импульсным линейным источником влаги и расположенными с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, на одинаковом заданном расстоянии от нее электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков. Зонд имеет прямолинейный паз, в котором может перемещаться движущийся источник влаги постоянной производительности. После подачи линейного импульса влаги источник влаги удаляется из зонда, прямолинейный паз герметизируется заглушкой, а сам зонд обеспечивает влагоизоляцию поверхности образца в зоне действия источника и прилегающей к ней области контроля распространения влаги. После подачи импульса влаги (мгновенного увлажнения линии поверхности изделия) фиксируют изменение ЭДС гальванического преобразователя во времени.
Для обеспечения контроля влагопроводности в различных направлениях ортотропного материала линию импульсного воздействия ориентируют в заданном направлении материала (например, при исследовании бумаги - в машинном или поперечном направлении). При этом обеспечивается однонаправленный массоперенос в нужном направлении, не искаженный массопереносом в перпендикулярном к исследуемому направлении. За счет этого повышается точность контроля и возможность определения коэффициентов влагопроводности в различных направлениях ортотропного листового материала.
Процесс распространения влаги в плоском изделии из листового материала после нанесения линейного импульса влаги при условии, что минимальные размеры линии импульсного воздействия превышают 20(x0+L), а минимальные размеры изделия относительно линии импульсного воздействия превышают 20 x0, где x0 - расстояние от линии импульсного источника до прямых, на которых расположены электроды гальванического преобразователя длиной L, аналогичен распространению влаги в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от плоского источника массы. При этом массоперенос может описываться краевой задачей:
где U(x, τ) - концентрация влаги в исследуемом изделии на расстоянии x от линейного источника импульса массы в момент времени τ; D - коэффициент влагопроводности; δ(x, τ)-δ - функция Дирака; ρ0 - плотность абсолютно сухого исследуемого материала; W - мощность «мгновенного» источника влаги, подействовавшего в начале координат x=0, вычисляемая как отношение количества влаги (подведенной к контролируемому изделию) к произведению длины линии L импульсного воздействия на толщину h исследуемого листового материала; U0 - начальное влагосодержание в исследуемом материале в момент времени τ=0.
В этом случае изменение влагосодержания в зоне действия источника описывается функцией:
При толщине листового материала h<10 x0 коэффициент влагопроводности может быть определен по расчетному соотношению:
где τmax - время, соответствующее максимуму на кривой U(x0, τ) изменения влагосодержания на расстоянии x0 от линейного источника.
В предлагаемом техническом решении для фиксирования максимума влагосодержания на расстоянии x0 от источника применяются миниатюрные электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков, располагаемых с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения. ЭДС такого преобразователя определяется энергией связи влаги с материалом, контактирующим с поверхностями его электродов. Так как распространение влаги при организации данного способа осуществляется симметрично относительно линии импульсного воздействия, а линии размещения каждого из электродов находятся на одинаковом заданном расстоянии от нее, то влагосодержание на каждой линии расположения электродов будет одинаковым и зависящем только от расстояния хо до линии импульсного увлажнения материала. Только в этом случае наблюдается однозначная связь ЭДС гальванического преобразователя с влагосодержанием материала на линии, отстоящей от линейного источника на расстоянии x0.
Так как статическая характеристика гальванического преобразователя монотонна и не зависит от направления распространения влаги в исследуемом ортотропном материале, то в момент достижения влагосодержанием U(r0, τ) своего максимального значения ЭДС гальванического преобразователя также достигает своего максимума. Это позволяет не проводить градуировку гальванических преобразователей по каждому исследуемому материалу, а определять время достижения максимума на кривой изменения влагосодержания по времени достижения максимума ЭДС гальванического преобразователя.
Таблица 2 | ||||||
Результаты экспериментальных исследований коэффициента влагопроводности бумаги в поперечном направлении (r0=3,0·10-3, м) | ||||||
№ опыта | Время достижения максимума кривой Е(r, τ), с | Коэффициент диффузии Di·109, м2/с | Математическое ожидание |
Абсолютная погрешность измерения |
|
Относительная погрешность измерения, % |
1 | 705,3 | 6,38 | +0,96 | 0,9216 | ||
2 | 969,8 | 4,64 | -0,78 | 0,6084 | ||
3 | 698,8 | 6,44 | +1,02 | 1,0404 | ||
4 | 681,8 | 6,60 | +1,18 | 1,3924 | ||
5 | 1015,8 | 4,43 | -0,99 | 0,9801 | ||
6 | 894,6 | 5,03 | -0,39 | 0,1521 | ||
7 | 949,4 | 4,74 | -0,68 | 0,4624 | ||
8 | 1039,3 | 4,33 | -1,09 | 1,1881 | ||
9 | 901,8 | 4,99 | -0,43 | 0,1849 | ||
10 | 717,7 | 6,27 | 5,42 | +0,85 | 0,7225 | 7,4% |
11 | 727,0 | 6,19 | +0,77 | 0,5929 | ||
12 | 687,0 | 6,55 | +1,13 | 1,2769 | ||
13 | 1020,4 | 4,41 | -1,01 | 1,0201 | ||
14 | 927,8 | 4,85 | -0,57 | 0,3249 | ||
15 | 889,3 | 5,06 | -0,36 | 0,1296 | ||
16 | 725,8 | 6,20 | +0,78 | 0,6084 | ||
17 | 991,2 | 4,54 | -0,88 | 0,7744 | ||
18 | 858,8 | 5,24 | -0,18 | 0,0324 | ||
19 | 909,1 | 4,95 | -0,47 | 0,2209 | ||
20 | 686,0 | 6,56 | +1,14 | 1,2996 |
Это позволяет существенно повысить оперативность измерения коэффициента влагопроводности в изделиях из листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов, причем при условии обеспечения неразрушающего контроля.
В таблицах 1 и 2 представлены результаты 20 - кратных измерений коэффициента влагопроводности в машинном и поперечном направлениях туалетной бумаги толщиной 0,096 мм, плотностью в сухом состоянии 190 кг/м. куб. Величина импульса влаги составляла 8 микролитров, длина линии импульсного воздействия 80 мм. Расстояние от линейного источника влаги до линий расположения электродов гальванического преобразователя - 3 мм.
Погрешность результата измерения равна половине доверительного интервала и определяется следующим образом:
tα,n - коэффициент Стьюдента при доверительной вероятности α и количестве измерений n.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что случайная погрешность результата определения коэффициента влагопроводности в туалетной бумаге при двадцатикратных испытаниях (tα,n=2,1 при α=0,95) составляет 8,5% и 7,4% при влагопереносе соответственно в машинном и поперечном направлениях. Длительность эксперимента не превышает 18 минут.
Claims (1)
- Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов, заключающийся в создании в исследуемом образце равномерного начального влагосодержания, импульсном соприкосновении исследуемого образца с источником влаги, измерении изменения во времени сигнала гальванического преобразователя, определении времени достижения максимума на кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя и расчете коэффициента влагопроводности, отличающийся тем, что импульсное увлажнение исследуемого изделия осуществляют по прямой линии движущимся источником влаги постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала, выполняют электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и располагают их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, и рассчитывают искомый коэффициент по формуле:
где τmax - время достижения максимума на кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя;
x0 - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линий расположения электродов гальванического преобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122117/28A RU2497099C1 (ru) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122117/28A RU2497099C1 (ru) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2497099C1 true RU2497099C1 (ru) | 2013-10-27 |
Family
ID=49446820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122117/28A RU2497099C1 (ru) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2497099C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549613C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов |
RU2661447C1 (ru) * | 2017-07-17 | 2018-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
RU2677259C1 (ru) * | 2018-03-07 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
RU2682837C1 (ru) * | 2018-03-06 | 2019-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах |
RU2782682C1 (ru) * | 2022-02-24 | 2022-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU572691A1 (ru) * | 1976-04-02 | 1977-09-15 | Научно-Исследовательский Институт Строительной Физики Госстроя Ссср | Способ определени коэффициента влагопроводности капилл рно-пористых материалов |
FR2686696A1 (fr) * | 1992-01-27 | 1993-07-30 | Scientif Tech Batiment Centre | Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. |
RU2199106C2 (ru) * | 2000-12-04 | 2003-02-20 | Тамбовский государственный технический университет | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов |
US7059174B2 (en) * | 2002-05-13 | 2006-06-13 | Ramanathan Sri Ranjan | Method and probe for measuring hydraulic conductivity of soil |
-
2012
- 2012-05-29 RU RU2012122117/28A patent/RU2497099C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU572691A1 (ru) * | 1976-04-02 | 1977-09-15 | Научно-Исследовательский Институт Строительной Физики Госстроя Ссср | Способ определени коэффициента влагопроводности капилл рно-пористых материалов |
FR2686696A1 (fr) * | 1992-01-27 | 1993-07-30 | Scientif Tech Batiment Centre | Procede de determination de la permeabilite a l'eau liquide d'un materiau poreux non sature d'eau et appareil pour sa mise en óoeuvre. |
RU2199106C2 (ru) * | 2000-12-04 | 2003-02-20 | Тамбовский государственный технический университет | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов |
US7059174B2 (en) * | 2002-05-13 | 2006-06-13 | Ramanathan Sri Ranjan | Method and probe for measuring hydraulic conductivity of soil |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549613C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов |
RU2661447C1 (ru) * | 2017-07-17 | 2018-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
RU2682837C1 (ru) * | 2018-03-06 | 2019-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах |
RU2677259C1 (ru) * | 2018-03-07 | 2019-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
RU2782682C1 (ru) * | 2022-02-24 | 2022-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
RU2797138C1 (ru) * | 2023-03-06 | 2023-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2492457C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2497099C1 (ru) | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
US9464891B2 (en) | Method for measuring thickness by pulsed infrared thermal wave technology | |
RU2549613C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
Fredj et al. | Ageing of marine coating in natural and artificial seawater under mechanical stresses | |
KR101164518B1 (ko) | 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법 및 강구조물의 잔여 수명 추정방법 | |
RU2659195C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2436066C1 (ru) | Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах | |
WO2022125537A3 (en) | Method for measurement in biosensors | |
RU2705655C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
RU2677259C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2497105C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик строительных материалов и изделий | |
Heinlein et al. | Improved thickness measurement on rough surfaces by using guided wave cut-off frequency | |
RU2532763C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии влаги | |
US20160231238A1 (en) | Method for assessing the damage to a paint-covered composite material, measuring two separate criteria on the spectrogram | |
RU2643174C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах | |
RU2661447C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
Belyaev et al. | Study of the diffusion coefficient in thin articles made of porous materials | |
RU2199106C2 (ru) | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов | |
RU2705651C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2705706C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2613191C2 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2782682C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
Chudzik | Measuring system with a dual needle probe for testing the parameters of heat-insulating materials | |
RU2682837C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140530 |