RU2527656C2 - Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов - Google Patents
Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527656C2 RU2527656C2 RU2012131974/28A RU2012131974A RU2527656C2 RU 2527656 C2 RU2527656 C2 RU 2527656C2 RU 2012131974/28 A RU2012131974/28 A RU 2012131974/28A RU 2012131974 A RU2012131974 A RU 2012131974A RU 2527656 C2 RU2527656 C2 RU 2527656C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- porosity
- measuring
- materials
- properties
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области испытания и определения свойств материалов. Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов целесообразно применять при производстве гранулированных катализаторов, сорбентов, а также для определения свойств пористых материалов различного назначения. Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов включает измерение истинной плотности частиц сыпучего материала и перепада давления на слое материала в режимах фильтрации газа и псевдоожижения, формируемых путем изменения расхода газа, по которым судят о пористости его частиц. Техническим результатом является простота реализации, отсутствие использования токсичных веществ, дефицитных материалов, а также обеспечение возможности экспресс-измерений свойств гидрофобных сыпучих материалов с ярко выраженными сорбционными свойствами и развитой поверхностью.
Description
Изобретение относится к области испытания и определения свойств материалов и может быть использовано при производстве гранулированных катализаторов, сорбентов, а также для определения свойств сыпучих материалов различного назначения.
Известен способ измерения пористости, включающий измерение первоначального объема материала, размещение материала в камере с жидкостью, увеличение давления в камере для вдавливания жидкости в материал, измерение объема жидкости, вдавленной в материал, определение пористости материала по отношению измеренного объема жидкости к первоначальному объему материала (Патент РФ №2172942 МПК G01N 15/08. - Опубл. 27.08.2001 г.).
Ограничением этого метода является невозможность контроля сыпучих материалов (СМ) вследствие сложности определения первоначального объема их частиц, необходимость выбора жидкости для обеспечения ее наилучшего проникновения в поровое пространство материала, при расчете пористости не учитывается объем закрытых пор, недоступных для жидкостного заполнения. Кроме того, данный способ относится к группе разрушающих, так как после измерения проба материала теряет свои первоначальные качества.
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения пористости (Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. - Л.: Химия, 1988. - С.155 - 160), заключающийся в фильтрации газа и измерении его количества, прошедшего сквозь пористый материал за единицу времени при постоянном перепаде давления, по которому судят о пористости.
Недостатком способа измерения пористости, принятого за прототип, является невозможность его использования для измерения пористости частиц СМ.
Такой признак прототипа, как фильтрация газа сквозь пористый материал, совпадает с существенным признаком заявляемого способа.
Технической задачей изобретения является обеспечение возможности измерения пористости частиц СМ.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет измерения истинной плотности и перепадов давления на слое сыпучего материала в режимах фильтрации газа и псевдоожижения, формируемых путем изменения расхода газа, по которым судят о пористости его частиц.
Способ осуществляется следующим образом.
Сыпучий материал с известной либо измеренной по любой методике описанной в нормативной документации истинной плотностью частиц ρи, помещают в измерительную емкость, представляющую собой проточную камеру (например, трубку, верхний конец которой открыт, а снизу подводится газ) и подают газ.
Фильтрационный перенос газа или жидкости в пористой среде при ламинарном режиме движения описывается уравнением Дарси:
где Q - объемный расход газа, м3/с; ΔP1 - перепад давления на неподвижном слое сыпучего материала, Па; µ - динамическая вязкость газа, Па·с; S - площадь поперечного сечения емкости с сыпучим материалом, м2; К - проницаемость, м2.
Для учета свойств среды при оценке проницаемости используется гипотеза Козени-Кармана, в соответствии с которой для подчиняющегося закону Дарси потока газа проницаемость пористой среды характеризуется соотношением [2]:
где ε0 - концентрация газовой фазы в слое СМ (порозность); dч - средний диаметр частиц сыпучего материала, м.
Из (1) и (2) получаем
откуда
аппроксимация которого функцией вида у=(а+сх)/(1+bx) при условии изменения порозности от 0,3 до 0,8 дает выражение
у=(0,741+0,423х)/(1+1,737х)
или
Объем частиц СМ, включающий объем их закрытых и открытых пор, определяется как
где Vобщ=Sh - объем слоя СМ; Vг - объем газовой фазы в слое СМ.
С учетом концентрации газовой фазы в слое СМ ε0 выражение (5) примет вид
В момент начала псевдоожижения масса СМ, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения измерительной емкости, уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя
где ΔP2 - перепад давления на псевдоожиженном слое сыпучего материала, Па; mсл - масса слоя сыпучего материала, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2.
Истинный объем частиц СМ (объем твердой фазы) определим из соотношения
откуда с учетом (7)
По определению пористость материала есть отношение объема пор к объему, задираемому этим материалом, т.е.
или
Подстановка (6) и (8) в (9) с учетом (4) дает выражение
Таким образом, пористость частиц СМ определяется путем измерения перепадов давления ΔР1 и ΔР2 в режиме фильтрации и в момент псевдоожижения.
Разработанный метод отличается простотой реализации, обеспечивает измерение пористости частиц сыпучих материалов и может быть использован для экспресс-измерений пористости материалов с ярко выраженными сорбционными свойствами и развитой поверхностью.
Claims (1)
- Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов, включающий фильтрацию газа сквозь пористый материал под действием перепада давления, отличающийся тем, что измеряют истинную плотность частиц сыпучего материала, изменяя расход газа, приводят слой в псевдоожиженное состояние, измеряют перепады давления на слое сыпучего материала в режимах фильтрации газа сквозь сыпучий материал и псевдоожижения, по которым судят о пористости его частиц.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131974/28A RU2527656C2 (ru) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131974/28A RU2527656C2 (ru) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012131974A RU2012131974A (ru) | 2014-01-27 |
RU2527656C2 true RU2527656C2 (ru) | 2014-09-10 |
Family
ID=49957091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012131974/28A RU2527656C2 (ru) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2527656C2 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1111410A (en) * | 1964-12-31 | 1968-04-24 | Georgia Tech Res Inst | Porosity data apparatus and method |
SU1516894A1 (ru) * | 1988-03-18 | 1989-10-23 | Одесский технологический институт пищевой промышленности им.М.В.Ломоносова | Устройство дл автоматического определени удельной поверхности сыпучих материалов |
-
2012
- 2012-07-25 RU RU2012131974/28A patent/RU2527656C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1111410A (en) * | 1964-12-31 | 1968-04-24 | Georgia Tech Res Inst | Porosity data apparatus and method |
SU1516894A1 (ru) * | 1988-03-18 | 1989-10-23 | Одесский технологический институт пищевой промышленности им.М.В.Ломоносова | Устройство дл автоматического определени удельной поверхности сыпучих материалов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. - Л.: Химия, стр.155 - 160. 1988. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012131974A (ru) | 2014-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jena et al. | Characterization of pore structure of filtration media | |
Galet et al. | Determination of the wettability of powders by the Washburn capillary rise method with bed preparation by a centrifugal packing technique | |
Percival | Measurement of physical properties of sediments | |
Kirchberg et al. | Influence of particle shape and size on the wetting behavior of soft magnetic micropowders | |
Sahin et al. | Physical properties of foods | |
Jena et al. | Advances in pore structure evaluation by porometry | |
Depalo et al. | Wetting dynamics and contact angles of powders studied through capillary rise experiments | |
Han et al. | Measuring the porosity and compressibility of liquid-suspended porous particles using ultrasound | |
US8136386B2 (en) | Determination of pore structure characteristics of filtration cartridges as a function of cartridge length | |
Johnsen et al. | Decompaction and fluidization of a saturated and confined granular medium by injection of a viscous liquid or gas | |
Nishiyama et al. | Does the reactive surface area of sandstone depend on water saturation?—The role of reactive-transport in water film | |
US10569267B2 (en) | Method and apparatus for characterizing inorganic scale formation conditions employing a microfludic device | |
Bux et al. | In situ characterisation of a concentrated colloidal titanium dioxide settling suspension and associated bed development: Application of an acoustic backscatter system | |
Watson et al. | Validation of classical density-dependent solute transport theory for stable, high-concentration-gradient brine displacements in coarse and medium sands | |
RU2527656C2 (ru) | Способ измерения пористости частиц сыпучих материалов | |
Ruan et al. | Hydraulic conductivity and X-ray diffraction tests of unsaturated bentonites with a multi-ring and their predictions by pores distributions | |
ALBERS | Main drying and wetting curves of soils: On measurements, prediction and influence on wave propagation | |
Sariol et al. | Characterization of granular activated carbons used in rum production by immersion “bubblemetry” in a pure liquid | |
Wolfrom et al. | Evaluation of capillary rise methods for determining wettability of powders | |
Donovan | Microfluidic investigations of capillary flow and surface phenomena in porous polymeric media for 3D printing | |
Li et al. | Effective capillary pressure and permeability of a granular material during imbibition in a closed column | |
RU2524046C1 (ru) | Способ определения зависимости коэффициента проницаемости пластически деформируемого пористого материала как функции от массового содержания и давления жидкости | |
RU2375694C1 (ru) | Струйный способ измерения плотности | |
CN108226003B (zh) | 一种地层吸附阻滞因子的推算方法 | |
RU2434223C1 (ru) | Способ измерения проницаемости материалов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140726 |