RU2659195C1 - Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов - Google Patents
Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659195C1 RU2659195C1 RU2017125635A RU2017125635A RU2659195C1 RU 2659195 C1 RU2659195 C1 RU 2659195C1 RU 2017125635 A RU2017125635 A RU 2017125635A RU 2017125635 A RU2017125635 A RU 2017125635A RU 2659195 C1 RU2659195 C1 RU 2659195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diffusion coefficient
- solvent
- capillary
- solvents
- porous materials
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Использование: для определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что создают в исследуемом изделии равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя, приводят плоскую поверхность изделия в контакт с импульсным точечным источником растворителя, гидроизолируют эту поверхность, располагают электроды гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия, при этом фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по определенной математической формуле. Технический результат: повышение точности измерения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса в капиллярно-пористых материалах для определения коэффициентов диффузии растворителей в строительных материалах и изделиях, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен способ определения коэффициента массопроводности и потенциалопроводности массопереноса (АС 174005, кл. G01kN 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. Недостатками этого способа являются осуществление разрушающего контроля опытного образца при размещении датчиков во внутренних слоях исследуемого тела, невозможность определения коэффициента диффузии других растворителей, кроме воды, большая трудоемкость метода при подготовке образцов, необходимость индивидуальной градуировки датчиков по каждому материалу.
Наиболее близким является способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов (патент РФ на изобретение №2492457, G01N 27/26, 15/08, 10.09.2013, бюл. №25), заключающийся в создании в исследуемом изделии равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, приведении плоской поверхности изделия в контакт с импульсным точечным источником растворителя, гидроизоляции этой поверхности, расположении электродов гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия, определении времени достижения максимума ЭДС гальванического преобразователя и расчете по нему коэффициента диффузии по установленной зависимости.
Недостатком этого способа являются невысокая точность определения момента достижения максимума ЭДС, где производная сигнала преобразователя по времени близка к нулю, и наблюдается недостаточная чувствительность измеряемого параметра к изменению времени.
Техническая задача предлагаемого технического решения предполагает повышение точности измерения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов.
Техническая задача достигается тем, что в способе определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов, имеющих по крайней мере одну плоскую поверхность (например, цементные или гипсовые плиты), включающем создание в исследуемом изделии равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, приведение плоской поверхности изделия в контакт с импульсным точечным источником растворителя, гидроизоляцию этой поверхности, расположение электродов гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия.
В отличие от прототипа (патент РФ на изобретение №2492457, G01N 27/26, 15/08, 10.09.2013, бюл. №25) фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:
где r0 - расстояние между электродами гальванического преобразователя и точкой воздействия дозой растворителя на поверхность контролируемого изделия.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: к плоской поверхности изделия с равномерным начальным распределением растворителя (в том числе и нулевым) прижимается зонд с импульсным точечным источником дозы растворителя и расположенными на концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия на изделие электродами гальванического преобразователя. После импульсной подачи дозы растворителя в точку на поверхности изделия зонд обеспечивает гидроизоляцию поверхности изделия в зоне действия источника растворителя и прилегающей к ней области контроля распространения диффузанта. После подачи импульса растворителя (мгновенного увлажнения точки на поверхности изделия) фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, рассчитывают коэффициент диффузии растворителя в исследуемом материале по установленной зависимости, что обеспечивает повышение точности контроля.
Процесс распространения растворителя в массивном изделии из капиллярно-пористых материалов (при условии, что минимальные размеры изделия относительно точки импульсного воздействия превышают 10 r0, где r0 - расстояние от источника до электродов гальванического преобразователя), после нанесения такого импульса описывается краевой задачей массопереноса в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от точечного источника массы:
где U(r,τ) - концентрация растворителя на поверхности сферы радиусом г относительно точки импульсного подвода дозы растворителя к образцу в момент времени τ; D - коэффициент диффузии растворителя; δ(r,τ) - δ - функция Дирака; ρ0 - плотность абсолютно сухого исследуемого материала; Q - количество жидкой фазы, подведенной из дозатора к плоской поверхности изделия исследуемого капиллярно-пористого материала; U0 - начальная концентрация растворителя в исследуемом материале в момент времени τ=0.
В этом случае изменение концентрации растворителя в капиллярно-пористом материале в зоне действия источника описывается функцией:
Коэффициент диффузии может быть найден по известной формуле:
где τmax - время, соответствующее максимуму на кривой U(r0,τ) изменения концентрации на расстоянии r0 от источника.
Расчетная зависимость для определения искомого коэффициента диффузии получена на основании следующих исследований. После импульсного воздействия дозой растворителя на заданном расстоянии r0 от точечного источника наблюдается изменение концентрации в виде характерных кривых, имеющих восходящую ветвь от начала импульсного воздействия до момента τmax и нисходящую ветвь, наблюдаемую после наступления момента τmax. При этом одинаковые значения концентрации U*, достигаемые в моменты времени τ1 и τ2 соответственно на восходящей и нисходящей ветвях кривой изменения концентрации во времени, могут быть определены из выражения (1) с учетом (2):
Деление (3) на (4) приводит к следующему выражению:
Из (5) получено
Из (6) с учетом (2) получено расчетное выражение для определения искомого коэффициента диффузии:
Для определения искомого коэффициента диффузии в предлагаемом способе измерению в моменты времени τ1 и τ2 подлежит не концентрация U(r0,τ), а связанная с ней ЭДС применяемого гальванического преобразователя в отсутствие предварительно найденной в результате градуировки статической характеристики. В связи с тем, что статическая характеристика имеет монотонный характер, имеется однозначная связь ЭДС преобразователя и концентрации растворителя, что позволяет определять моменты времени τ1 и τ2, соответствующие двум равным значениям U*(r0,τ1) и U*(r0,τ2), в момент достижения равных значений ЭДС.
За счет выбора одинаковых значений ЭДС преобразователя, соответствующих моментам времени τ1 и τ2, на участках кривой изменения выходной характеристики преобразователя с достаточно высокой чувствительностью к изменению времени обеспечивается повышение точности определения данных моментов времени и искомого коэффициента диффузии.
Claims (3)
- Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов, заключающийся в создании в исследуемом изделии равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, приведении плоской поверхности изделия в контакт с импульсным точечным источником растворителя, гидроизоляции этой поверхности, расположении электродов гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия, отличающийся тем, что фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:
- где r0 - расстояние между электродами гальванического преобразователя и точкой воздействия дозой растворителя на поверхность контролируемого изделия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125635A RU2659195C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125635A RU2659195C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2659195C1 true RU2659195C1 (ru) | 2018-06-28 |
Family
ID=62815328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125635A RU2659195C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2659195C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705655C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов |
RU2705706C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5627329A (en) * | 1995-09-13 | 1997-05-06 | Occidental Chemical Corporation | Determination of diffusion coefficient |
JP2004053272A (ja) * | 2002-07-16 | 2004-02-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 固化体より溶出する汚染物に係る拡散係数の算出方法 |
RU2492457C1 (ru) * | 2012-04-03 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
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 |
RU2613191C2 (ru) * | 2014-12-11 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125635A patent/RU2659195C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5627329A (en) * | 1995-09-13 | 1997-05-06 | Occidental Chemical Corporation | Determination of diffusion coefficient |
JP2004053272A (ja) * | 2002-07-16 | 2004-02-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 固化体より溶出する汚染物に係る拡散係数の算出方法 |
RU2492457C1 (ru) * | 2012-04-03 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
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 |
RU2613191C2 (ru) * | 2014-12-11 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705655C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов |
RU2705706C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-11-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2492457C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2549613C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
Trtnik et al. | Measurement of setting process of cement pastes using non-destructive ultrasonic shear wave reflection technique | |
RU2659195C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
Quinones et al. | Comparison of three calibration procedures for TDR soil moisture sensors | |
Wang et al. | Ultrasonic measurement of viscoelastic shear modulus development in hydrating cement paste | |
RU2497099C1 (ru) | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
RU2705655C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
Heim et al. | Analysis and interpretation of results of thermal conductivity obtained by the hot wire method | |
RU2643174C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах | |
RU2436066C1 (ru) | Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах | |
RU2677259C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2784198C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
Belyaev et al. | Method of non-destructive control of the solvent diffusion coefficient in products made from anisotropic porous materials | |
RU2705706C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2568983C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях | |
RU2613191C2 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2661447C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2705651C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2682837C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах | |
Belyaev et al. | Study of the diffusion coefficient in thin articles made of porous materials | |
RU2782682C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2478939C1 (ru) | Способ измерения коэффициента температуропроводности теплоизоляционных материалов методом регулярного режима третьего рода | |
RU2178166C2 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических характеристик твердых и дисперсных материалов | |
Tawie et al. | Low-cost impedance approach using AD5933 for sensing and monitoring applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190718 |