RU2661447C1 - Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах - Google Patents
Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661447C1 RU2661447C1 RU2017125634A RU2017125634A RU2661447C1 RU 2661447 C1 RU2661447 C1 RU 2661447C1 RU 2017125634 A RU2017125634 A RU 2017125634A RU 2017125634 A RU2017125634 A RU 2017125634A RU 2661447 C1 RU2661447 C1 RU 2661447C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- orthotropic
- solvent
- sheet
- converter
- Prior art date
Links
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 2
- 238000009658 destructive testing Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
- G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- 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 диффузии растворителей в изделиях из ортотропных листовых капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности. Предложен способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах, заключающийся в том, что в исследуемом листовом материале создают равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя. Затем исследуемый материал помещают на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, гидроизолируют верхнюю поверхность материала. В начальный момент времени осуществляют импульсное увлажнение исследуемого материала по прямой линии движущимся источником растворителя 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. Фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя. Расчет коэффициента диффузии производят по формуле:
где x0 - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линии расположения электродов гальванического преобразователя. Технический результат - повышение точности измерения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в 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 (А.С. 174005, кл. G01kN421, 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, большая трудоемкость метода при подготовке образцов, необходимость индивидуальной градуировки датчиков по каждому материалу.
Наиболее близким является способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов (патент РФ на изобретение №2497099, G01N 15/08, 27.10.2013, Бюл. №30), заключающийся в создании равномерного начального влагосодержания в исследуемом изделии, импульсном увлажнении исследуемого изделия по прямой линии движущимся источником влаги постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала, выполнении электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и расположении их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, и на одинаковом заданном расстоянии от нее, определении времени достижения максимума ЭДС гальванического преобразователя и расчете по нему искомого коэффициента влагопроводности по установленной зависимости.
Недостатками 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 листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах.
Техническая задача достигается тем, что способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах включает создание в исследуемом образце равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, помещение исследуемого материала на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, гидроизоляцию верхней поверхности материала, импульсное увлажнение в заданном направлении исследуемого ортотропного материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности, выполнение электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и размещение их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее.
В отличие от прототипа (патент РФ на изобретение №2497099, G01N 15/08, 27.10.2013, Бюл. №30) фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:
где х0 - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линии расположения электродов гальванического преобразователя.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: исследуемый образец из листового ортотропного капиллярно-пористого материала с равномерным начальным распределением растворителя (в том числе и нулевым) помещают на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, например фторопласта. К поверхности образца прижимается зонд с импульсным линейным источником растворителя и расположенными с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, и на заданном расстоянии от нее электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков. Зонд имеет прямолинейный паз, в котором может перемещаться движущийся источник растворителя постоянной производительности. После подачи линейного импульса растворителя источник растворителя удаляется из зонда, прямолинейный паз герметизируется заглушкой, а сам зонд обеспечивает гидроизоляцию поверхности образца в зоне действия источника и прилегающей к ней области контроля распространения растворителя. После подачи импульса растворителя (мгновенного увлажнения линии 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.
Для обеспечения контроля коэффициента диффузии 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.
Процесс распространения растворителя в плоском изделии из листового материала после нанесения линейного импульса при условии, что минимальные размеры линии импульсного воздействия превышают (20х0+), а минимальные размеры плоскости изделия относительно линии импульсного воздействия превышают (20х0+)×(20х0+), где х0 - расстояние от линии импульсного источника до прямой, на которой расположены электроды гальванического преобразователя, - суммарная длина электродов гальванического преобразователя и расстояния между ними, аналогичен распространению диффузанта в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от плоского источника массы. При этом массоперенос может описываться краевой задачей:
где U(x,τ) - концентрация растворителя в исследуемом изделии на расстоянии х от линейного источника импульса массы в момент времени τ; D - коэффициент диффузии; - дельта-функция Дирака; ρ0 - плотность абсолютно сухого исследуемого материала; W - мощность «мгновенного» источника растворителя, подействовавшего в начале координат х=0, вычисляемая как отношение количества растворителя к произведению длины полосы импульсного воздействия L на толщину h исследуемого материала; U0 - начальная концентрация растворителя 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 х0 коэффициент диффузии может быть определен по расчетному соотношению:
где τmax - время, соответствующее максимуму на кривой U(x0, τ) изменения концентрации на расстоянии х0 от линейного источника.
Расчетная зависимость для определения искомого коэффициента диффузии получена на основании следующих исследований. После импульсного воздействия дозой растворителя на заданном расстоянии х0 от линейного источника наблюдается изменение концентрации в виде характерных кривых, имеющих восходящую ветвь от начала импульсного воздействия до момента τmах и нисходящую ветвь, наблюдаемую после наступления момента τmах. 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(x0,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*(x0,τ1) и U*(x0,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 листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах, заключающийся в том, что в исследуемом листовом материале создают равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя, затем исследуемый материал помещают на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, гидроизолируют верхнюю поверхность материала, в начальный момент времени осуществляют импульсное увлажнение исследуемого материала по прямой линии движущимся источником растворителя 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, отличающийся тем, что фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:
- где х0 - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линии расположения электродов гальванического преобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125634A RU2661447C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125634A RU2661447C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2661447C1 true RU2661447C1 (ru) | 2018-07-16 |
Family
ID=62917296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125634A RU2661447C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661447C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2199106C2 (ru) * | 2000-12-04 | 2003-02-20 | Тамбовский государственный технический университет | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов |
CN101319979A (zh) * | 2007-06-05 | 2008-12-10 | 中国科学院化学研究所 | 利用毛细管电泳仪速测物质在液相中扩散系数的方法 |
JP2013033016A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-02-14 | Nippon Soken Inc | 酸素拡散係数測定装置および酸素拡散係数測定方法 |
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 |
RU2497099C1 (ru) * | 2012-05-29 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных 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 |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125634A patent/RU2661447C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2199106C2 (ru) * | 2000-12-04 | 2003-02-20 | Тамбовский государственный технический университет | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов |
CN101319979A (zh) * | 2007-06-05 | 2008-12-10 | 中国科学院化学研究所 | 利用毛细管电泳仪速测物质在液相中扩散系数的方法 |
JP2013033016A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-02-14 | Nippon Soken Inc | 酸素拡散係数測定装置および酸素拡散係数測定方法 |
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 |
RU2497099C1 (ru) * | 2012-05-29 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных 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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014514093A5 (ja) | 検体センサを較正する方法及び該方法を実施するべく構成されたセンサシステム | |
RU2549613C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
RU2492457C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
Belyaev et al. | The design of a measuring instrument for determining the diffusion coefficient of solvents in thin articles made of capillary-porous materials | |
RU2497099C1 (ru) | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
RU2659195C1 (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 | |
RU2677259C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2436066C1 (ru) | Способ измерения коэффициента диффузии влаги в капиллярно-пористых листовых материалах | |
RU2643174C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах | |
Chauffaille et al. | Liquid diffusion in polymeric adhesives by electrochemical-impedance spectroscopy (EIS) | |
RU2705655C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
RU2782682C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2705651C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2782850C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов | |
RU2822302C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
Peng et al. | A method to determine Young’s modulus of soft gels for cell adhesion | |
RU2797138C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах | |
RU2784198C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов | |
RU2756665C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в листовых капиллярно-пористых материалах | |
Low et al. | Thermal conductivity of soils by the needle probe method, for energy foundation applications | |
RU2199106C2 (ru) | Способ определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов | |
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 | |
RU2797140C1 (ru) | Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190718 |