RU2705655C1 - Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials - Google Patents

Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials Download PDF

Info

Publication number
RU2705655C1
RU2705655C1 RU2019106967A RU2019106967A RU2705655C1 RU 2705655 C1 RU2705655 C1 RU 2705655C1 RU 2019106967 A RU2019106967 A RU 2019106967A RU 2019106967 A RU2019106967 A RU 2019106967A RU 2705655 C1 RU2705655 C1 RU 2705655C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solvent
diffusion coefficient
galvanic
converter
signal
Prior art date
Application number
RU2019106967A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Павлович Беляев
Павел Серафимович Беляев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority to RU2019106967A priority Critical patent/RU2705655C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2705655C1 publication Critical patent/RU2705655C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082Investigating permeability by forcing a fluid through a sample

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and can be used in investigation of mass transfer processes in capillary-porous materials for determination of diffusion coefficients of solvents in construction materials and structures. Method of determining the diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials involves creating in the analyzed sample a uniform initial content of a solvent distributed in a solid phase, bringing the flat surface of the sample into contact with a solvent dose source, pulse dampening in the specified direction of the analyzed orthotropic material along a straight line with a constant solvent constant flow source, performing electrodes of a galvanic converter in the form of rectilinear sections and their arrangement on both sides of a pulse humidification line on direct parallel lines of pulse moistening and located at the same specified distance from it, measuring time variation of EMF of galvanic converter, wherein measurement of diffusion coefficient is carried out under condition of achievement in experiment of maximum signal of galvanic sensor Emax, which is 0.75–0.95 of maximum possible value of given signal Ee, corresponding to transition of solvent from region associated with solid phase of analyzed material into free state region, fixing time moments τ1 and τ2, at which identical values of signals of galvanic sensor E1 and E2 are achieved from range (0.7–0.9) Ee respectively, on the ascending and descending branches of the signal variation curve in time, and the diffusion coefficient is calculated by the formula: D=r0 221)/[4τ2τ1ln(τ21)], where r0 is distance between electrodes of galvanic converter and point of action of solvent dose on surface of controlled article.
EFFECT: high accuracy of measuring diffusion coefficient of solvents in solid articles from orthotropic capillary-porous materials.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

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 конструкциях, а также в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Ортотропные материалы характеризуются существенным различием свойств в перпендикулярных направлениях, например, вдоль и поперек волокон.The invention relates to measuring technique and can be used in the study of mass transfer processes in capillary-porous materials to determine the diffusion coefficients of solvents in building materials and structures, as well as in the food, chemical and other industries. Orthotropic materials are characterized by a significant difference in properties in perpendicular directions, for example, along and across the fibers.

Известен способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов (патент РФ 2492457, МПК11 G01N 27/26, G01N 13/00, 10.09.2013, Бюл. №25.). В массивном изделии из капиллярно-пористых материалов, имеющего по крайней мере одну плоскую поверхность (например, цементные или гипсовые плиты), создают равномерное начальное распределение растворителя. Затем производят импульсное точечное соприкосновение плоской поверхности исследуемого изделия с источником растворителя, после чего гидроизолируют эту поверхность, располагают электроды гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки подачи дозы растворителя, измеряют изменение во времени ЭДС гальванического преобразователя и рассчитывают искомый коэффициент диффузии по установленной зависимости.A known method for determining the diffusion coefficient of solvents in bulk products from capillary-porous materials (RF patent 2492457, IPC 11 G01N 27/26, G01N 13/00, 09/10/2013, Bull. No. 25.). In a massive product made of capillary-porous materials having at least one flat surface (for example, cement or gypsum boards), a uniform initial distribution of solvent is created. Then, a pulsed point contact is made between the flat surface of the test article and the solvent source, then this surface is waterproofed, the electrodes of the galvanic converter are placed on this surface along a concentric circle relative to the solvent dose point, the time-dependent change in the EMF of the galvanic converter is measured, and the sought diffusion coefficient is calculated from the established dependence .

Недостатками этого способа являются низкая точность определения коэффициента диффузии растворителей в изделиях из ортотропных материалов вследствие неадекватности используемого математического описания процесса массопереноса в массивном изделии при точечном импульсном воздействии из-за существенного различия свойств материала в различных направлениях; отсутствие возможности определения коэффициента диффузии в различных направлениях ортотропного капиллярно-пористого материала, например, древесины вдоль и поперек волокон.The disadvantages of this method are the low accuracy of determining the diffusion coefficient of solvents in products made of orthotropic materials due to the inadequacy of the mathematical description used for the mass transfer process in a massive product with point-like pulsed action due to a significant difference in material properties in different directions; the inability to determine the diffusion coefficient in different directions of an orthotropic capillary-porous material, for example, wood along and across the fibers.

Наиболее близким является способ определения коэффициента растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов (патент РФ 2549613, МПК11 G01N 27/26, G01N 13/00, 27.04.2015, Бюл. №12). В массивном изделии из ортотропных капиллярно-пористых материалов, имеющего по крайней мере одну плоскую поверхность (например, цементные или гипсовые плиты), создают равномерное начальное распределение растворителя. Затем осуществляют импульсное воздействие на плоскую поверхность исследуемого изделия дозой растворителя по прямой линии в заданном направлении ортотропного материала, выполняют электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и располагают их с обеих сторон линии импульсного воздействия на прямых, параллельных линии импульсного воздействия и расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, определяют момент времени, соответствующий максимуму ЭДС преобразователя, и рассчитывают искомый коэффициент по установленной зависимости.The closest is a method for determining the coefficient of solvents in bulk products from orthotropic capillary-porous materials (RF patent 2549613, IPC 11 G01N 27/26, G01N 13/00, 04/27/2015, Bull. No. 12). In a massive article made of orthotropic capillary-porous materials having at least one flat surface (for example, cement or gypsum boards), a uniform initial distribution of solvent is created. Then, an impulse action is performed on the flat surface of the test article with a dose of solvent in a straight line in a given direction of the orthotropic material, electrodes of the galvanic converter are made in the form of straight sections and they are placed on both sides of the impulse action line on straight lines parallel to the impulse action line and located at the same given distance from it, determine the point in time corresponding to the maximum emf of the Converter, and calculate the desired coefficient according to the established dependence.

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.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the moment of reaching the maximum EMF, where the time derivative of the converter signal is close to zero, and there is insufficient sensitivity of the measured parameter to the time change.

Техническая задача предлагаемого технического решения предполагает повышение точности измерения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов.The technical problem of the proposed technical solution involves improving the accuracy of measuring the diffusion coefficient of solvents in bulk products from orthotropic capillary-porous materials.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов, имеющих по крайней мере одну плоскую поверхность, с существенными различием свойств материала в перпендикулярных направлениях (например, пиломатериал из различных сортов древесины), включающем создание в исследуемом образце равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя (в том числе и нулевого), приведении плоской поверхности образца в контакт с источником дозы растворителя, импульсном увлажнении в заданном направлении исследуемого ортотропного материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности, выполнении электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и размещении их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, измерении изменения во времени ЭДС гальванического преобразователя.The technical problem is achieved in that in a method for determining the diffusion coefficient of solvents in bulk products from orthotropic capillary-porous materials having at least one flat surface, with a significant difference in material properties in perpendicular directions (for example, lumber from different types of wood), including the creation of in the test sample the uniform initial content of the solvent distributed in the solid phase (including zero), bringing the flat surface of the sample in contact with the source of the dose of the solvent, pulsed wetting in the given direction of the studied orthotropic material in a straight line with a moving solvent source of constant productivity, performing electrodes of the galvanic converter in the form of straight sections and placing them on both sides of the pulsed humidification line on straight lines parallel to the pulsed humidification line located on the same specified distance from it, measuring the change in time of the EMF of a galvanic converter.

В отличие от прототипа (патент РФ 2549613, МПК11 G01N 27/26, G01N 13/00, 27.04.2015, Бюл. №12) измерение коэффициента диффузии осуществляют при условии достижения в эксперименте максимума сигнала гальванического датчика Emax, составляющего 0,75-0,95 от максимально возможного значения данного сигнала Ее, соответствующего переходу растворителя из области связанного с твердой фазой исследуемого материала в область свободного состояния, фиксируют моменты времени τ1 и τ2, при которых достигаются одинаковые значения сигналов гальванического датчика Е1 и Е2 из диапазона (0,7-0,9) Ее соответственно на восходящей и нисходящей ветвях кривой изменения сигнала во времени, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:In contrast to the prototype (RF patent 2549613, IPC 11 G01N 27/26, G01N 13/00, 04/27/2015, Bull. No. 12), the diffusion coefficient is measured provided that the maximum signal of the galvanic sensor E max of 0.75 is reached in the experiment -0.95 from the maximum possible value of this signal E e corresponding to the transition of the solvent from the region of the material under study connected with the solid phase to the region of the free state, time instants τ 1 and τ 2 at which the same values of the signals of the galvanic sensor E 1 and E are achieved 2 of dia azone (0.7-0.9) E e, respectively on the ascending and descending branches of the curve of the signal changes over time, and the calculation of diffusion coefficient by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где r0 - расстояние между электродами гальванического преобразователя и линией воздействия дозой растворителя на поверхность контролируемого изделия.where r 0 is the distance between the electrodes of the galvanic converter and the line of exposure to a dose of solvent on the surface of the controlled product.

Причем, если после нанесения импульса дозой растворителя максимальное значение сигнала гальванического преобразователя Emax наблюдается за пределами диапазона (0,75-0,95)Ee, то ожидают снижение сигнала преобразователя до начального значения, а затем осуществляют новое импульсное воздействие увеличенной или уменьшенной дозой растворителя, причем эту процедуру повторяют до вхождения максимального значения сигнала преобразователя в указанный диапазон, после чего рассчитывают искомый коэффициент диффузии.Moreover, if after applying the pulse with a dose of solvent, the maximum value of the signal of the galvanic converter E max is observed outside the range (0.75-0.95) E e , then the signal of the converter is expected to decrease to the initial value, and then a new pulse effect with an increased or decreased dose solvent, and this procedure is repeated until the maximum value of the converter signal falls within the specified range, after which the desired diffusion coefficient is calculated.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем к плоской поверхности массивного изделия с равномерным начальным распределением растворителя (в том числе и нулевым) прижимается зонд с импульсным линейным источником массы и расположенными с обеих сторон линии импульсного воздействия на прямых, параллельных линии импульсного воздействия, на одинаковом заданном расстоянии от нее электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков.The essence of the proposed method consists in the following: a probe with a pulsed linear mass source and located on both sides of the pulse line on straight lines parallel to the pulse line at the same given distance is pressed onto the flat surface of a massive product with a uniform initial distribution of solvent (including zero) from it the electrodes of the galvanic converter in the form of straight sections.

Зонд имеет прямолинейный паз, в котором размещают линейный импульсный источник растворителя. После подачи импульса дозой растворителя источник 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 - дозы растворителя (мгновенного «увлажнения» линии поверхности изделия) фиксируют изменение ЭДС гальванического преобразователя во времени.The probe has a straight groove in which a linear pulsed solvent source is placed. After applying a pulse with a dose of solvent, the source is removed from the probe, the straight groove is sealed with a plug, and the probe itself provides waterproofing of the sample surface in the source area and the adjacent solvent distribution control area. After applying the pulse - the dose of the solvent (instantly “moisturizing” the surface line of the product), the EMF of the galvanic converter is fixed over time.

Для обеспечения контроля коэффициента диффузии растворителя в различных направлениях ортотропного материала линию импульсного воздействия ориентируют в заданном направлении материала (например, при исследовании пиломатериала - вдоль и поперек волокон древесины). 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 коэффициента диффузии растворителей в различных направлениях ортотропного капиллярно-пористого материала.To ensure control of the diffusion coefficient of the solvent in different directions of the orthotropic material, the impulse line is oriented in the given direction of the material (for example, when examining lumber - along and across the wood fibers). This provides unidirectional mass transfer in the desired direction, not distorted by mass transfer in the direction perpendicular to the studied direction. Due to this, the control accuracy and the ability to determine the diffusion coefficient of solvents in various directions of the orthotropic capillary-porous material are increased.

Размеры плоского участка изделия вдоль и поперек волокон ортотропного материала, а также длину линии, по которой наносится импульсное воздействие, выбирают из условия превышения величины (20 r0+r1), где r0 - расстояние от линии расположения электродов гальванического преобразователя до линии нанесения импульсного воздействия; r1 - размер прямолинейных отрезков электродов гальванического преобразователя, контактирующих с поверхностью изделия на линиях, параллельных линии импульсного воздействия. При толщине изделия больше 10 r0 процесс распространения растворителя в массивном изделии после нанесения такого импульса описывается краевой задачей массопереноса в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от линейного источника массы. Изменение концентрации растворителя U(r0, τ) на расстоянии го от источника описывается уравнением:The dimensions of the flat section of the product along and across the fibers of the orthotropic material, as well as the length of the line along which the pulsed action is applied, is selected from the condition of exceeding the value (20 r 0 + r 1 ), where r 0 is the distance from the line of electrodes of the galvanic converter to the line of application pulse exposure; r 1 - the size of the rectilinear segments of the electrodes of the galvanic converter in contact with the surface of the product on lines parallel to the pulse line. When the thickness of the product is more than 10 r 0, the process of propagation of the solvent in a massive product after applying such an impulse is described by the boundary-value problem of mass transfer in an unlimited medium when applying a pulsed action from a linear mass source. The change in the solvent concentration U (r 0 , τ) at a distance r from the source is described by the equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

где W - мощность «мгновенного» источника массы, подействовавшего в начале координат r=0, вычисляемая как отношение дозы растворителя (подведенной к контролируемому изделию) к длине линии импульсного воздействия L; D - коэффициент диффузии растворителя; ρ0 - плотность абсолютно сухого исследуемого материала; τ - время.where W is the power of the “instantaneous” mass source, acting at the origin r = 0, calculated as the ratio of the dose of the solvent (summed up to the controlled product) to the length of the pulse line L; D is the diffusion coefficient of the solvent; ρ 0 is the density of the absolutely dry test material; τ is the time.

Коэффициент диффузии растворителя связан соотношением:The diffusion coefficient of the solvent is related by the ratio:

Figure 00000003
Figure 00000003

где τmax - время, соответствующее максимуму на кривой U(r0, τ) изменения влагосодержания на расстоянии го от источника.where τ max is the time corresponding to the maximum on the curve U (r 0 , τ) of the moisture content at a distance r from the source.

Расчетная зависимость для определения искомого коэффициента диффузии получена на основании следующих исследований. После импульсного воздействия дозой растворителя на заданном расстоянии r0 от линейного 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):The calculated dependence for determining the desired diffusion coefficient is obtained on the basis of the following studies. After pulsed exposure with a solvent dose at a given distance r 0 from a linear source, a change in concentration is observed in the form of characteristic curves having an ascending branch from the beginning of the pulsed exposure to the moment τ max and a descending branch observed after the moment τ max . In this case, the same concentration values U * achieved at time instants τ 1 and τ 2 respectively on the ascending and descending branches of the concentration variation curve in time can be determined from expression (1) taking into account (2):

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Деление (3) на (4) приводит к следующему выражению:Dividing (3) by (4) leads to the following expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

Из(5) полученоFrom (5) we obtained

Figure 00000007
Figure 00000007

Из (6) с учетом (2) получено расчетное выражение для определения искомого коэффициента диффузии:From (6), taking into account (2), a calculated expression is obtained to determine the desired diffusion coefficient:

Figure 00000008
Figure 00000008

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. Для повышения точности необходимо, чтобы в данные моменты времени τ1 и τ2 измеряемое значение ЭДС находилось на среднем (рациональном) участке статической характеристики, характеризующегося стабильным сигналом преобразователя и высокой чувствительностью к изменению концентрации. Исследования показывают, что рациональный участок статической характеристики соответствует изменению ЭДС преобразователя в диапазоне:To determine the desired diffusion coefficient in the proposed method, the measurement at time instants τ 1 and τ 2 is not subject to the concentration U (r 0 , τ), but the associated emf of the used galvanic converter in the absence of a static characteristic previously found as a result of calibration. To increase the accuracy, it is necessary that at these times τ 1 and τ 2 the measured EMF value should be on the middle (rational) section of the static characteristic, characterized by a stable converter signal and high sensitivity to concentration changes. Studies show that a rational section of the static characteristic corresponds to a change in the converter EMF in the range:

Figure 00000009
Figure 00000009

где Ee - сигнал преобразователя, соответствующий переходу растворителя из области связанного с твердой фазой исследуемого материала в область свободного состояния.where E e is the converter signal corresponding to the transition of the solvent from the region of the investigated material bound to the solid phase to the region of the free state.

На фигуре 1 представлены кривые изменения ЭДС преобразователя на расстоянии 4 мм при диффузии влаги в цементно-стружечной плите (в относительных единицах к максимально возможной ЭДС преобразователя Ee при температуре контроля) при различных внесенных дозах импульса растворителя (воды). Исследования показывают, что значения моментов времени τ1 и τ2, соответствующие значениям ЭДС преобразователя из диапазона (8), надежно фиксируются при условии достижения в эксперименте максимума сигнала гальванического датчика Emax, составляющего приблизительно 0,75-0,95 от максимально возможного значения сигнала Ее (фигура 1, кривые 2, 3). На кривой 2 (фигура 3) это моменты времени τ1' и τ2', на кривой 3 - это моменты времени τ1'' и τ2''.The figure 1 shows the curves of the change in the EMF of the converter at a distance of 4 mm during the diffusion of moisture in the cement-bonded particleboard (in relative units to the maximum possible EMF of the converter E e at the control temperature) at various introduced doses of the solvent pulse (water). Studies show that the values of time instants τ 1 and τ 2 corresponding to the EMF values of the transducer from the range (8) are reliably fixed provided that in the experiment the maximum signal of the galvanic sensor E max is approximately 0.75-0.95 of the maximum possible value signal E e (figure 1, curves 2, 3). On curve 2 (figure 3) these are time instants τ 1 'and τ 2 ', on curve 3 these are instants of time τ 1 '' and τ 2 ''.

При реализации предлагаемого способа наносят первый импульс дозой растворителя и фиксируют изменение ЭДС гальванического преобразователя на заданном расстоянии от линии нанесения импульса. Если достигаемое в эксперименте максимальное значение ЭДС Emax, составляет приблизительно 0,75-0,95 от максимально возможного значения сигнала Ее, то эксперимент завершают в момент времени τ2 достижения в опыте значения ЭДС преобразователя из диапазона (8), равного значению ЭДС в момент времени τ1, после чего по формуле (7) рассчитывают значение искомого коэффициента диффузии.When implementing the proposed method, the first pulse is applied with a dose of solvent and the change in the EMF of the galvanic converter is recorded at a predetermined distance from the pulse application line. If the maximum emf value E max achieved in the experiment is approximately 0.75-0.95 of the maximum possible signal value E e , then the experiment is completed at time τ 2 when the experiment reaches the emf value of the converter from the range (8) equal to the emf value at time τ 1 , after which the value of the desired diffusion coefficient is calculated by the formula (7).

Если после нанесения первого импульса максимальное значение сигнала преобразователя Emax наблюдается за пределами диапазона (0,75-0,95)Ee, то ожидают снижение сигнала преобразователя до начального значения, а затем осуществляют новое импульсное воздействие увеличенной или уменьшенной дозой растворителя, причем эту процедуру повторяют до вхождения достигаемого после нанесения нового импульса максимального значения сигнала преобразователя в указанный диапазон (0,75-0,95)Ee.If, after applying the first pulse, the maximum value of the converter signal E max is observed outside the range (0.75-0.95) E e , then the converter signal is expected to decrease to the initial value, and then a new pulsed action is carried out with an increased or decreased dose of the solvent, and this the procedure is repeated until the maximum value of the converter signal reached after applying a new pulse falls within the specified range (0.75-0.95) E e .

После этого эксперимент завершают в момент времени τ2 достижения в опыте значения ЭДС преобразователя из диапазона (8), равного значению ЭДС в момент времени τ1, а затем по формуле (7) рассчитывают значение искомого коэффициента диффузии.After this, the experiment is completed at time τ 2 when the experiment reaches the value of the EMF of the converter from the range (8) equal to the value of the EMF at time τ 1 , and then, by the formula (7), the value of the desired diffusion coefficient is calculated.

В таблице в качестве примера представлены результаты 20 - кратных измерений коэффициента диффузии влаги поперек волокон цементно-стружечной плиты толщиной 36 мм плотностью в сухом состоянии 1320 кг/м. куб.As an example, the table shows the results of 20-fold measurements of the diffusion coefficient of moisture across the fibers of a cement-bonded particleboard 36 mm thick with a dry density of 1320 kg / m. cube

Figure 00000010
Figure 00000010

Расстояние от линейного источника дозы растворителя до расположения электродов гальванического преобразователя - 4 мм. Расчетное значение ЭДС, соответствующее моментам времени τ1 и τ2, приблизительно равно 0,7The distance from the linear source of the dose of the solvent to the location of the electrodes of the galvanic converter is 4 mm. The calculated value of the EMF corresponding to time instants τ 1 and τ 2 is approximately 0.7

Ее; Emax≈0,75 Ее.E e ; E max ≈0.75 E e .

Погрешность результата измерения равна половине доверительного интервала и определялась следующим образом:The error of the measurement result is equal to half the confidence interval and was determined as follows:

Figure 00000011
Figure 00000011

где

Figure 00000012
- математическое ожидание случайной величины; tα,n - коэффициент Стьюдента при доверительной вероятности α и количестве измерений n; Sn - среднеквадратическая погрешность отдельного измерения:Where
Figure 00000012
- mathematical expectation of a random variable; t α, n is the Student's coefficient with confidence probability α and the number of measurements n; S n - the standard error of an individual measurement:

Figure 00000013
Figure 00000013

Проведенные экспериментальные исследования показали, что случайная погрешность результата определения коэффициента диффузии влаги в цементно-стружечной плите при двадцатикратных испытаниях (tα,n=2,1 при α=0,95) составляет 6,6≈7%. Длительность эксперимента не превышала 88 минут.Experimental studies showed that the random error in determining the moisture diffusion coefficient in a cement-bonded particleboard during twenty-time tests (t α, n = 2.1 at α = 0.95) is 6.6≈7%. The duration of the experiment did not exceed 88 minutes.

Claims (4)

1. Способ определения коэффициента диффузии в массивных изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов, заключающийся в создании в исследуемом образце равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, приведении плоской поверхности образца в контакт с источником дозы растворителя, импульсном увлажнении в заданном направлении исследуемого ортотропного материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности, выполнении электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и размещении их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения и расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, измерении изменения во времени ЭДС гальванического преобразователя, отличающийся тем, что измерение коэффициента диффузии осуществляют при условии достижения в эксперименте максимума сигнала гальванического датчика Emax, составляющего 0,75-0,95 от максимально возможного значения данного сигнала Ee, соответствующего переходу растворителя из области связанного с твердой фазой исследуемого материала в область свободного состояния, фиксируют моменты времени τ1 и τ2, при которых достигаются одинаковые значения сигналов гальванического датчика Е1 и Е2 из диапазона (0,7-0,9) Ее соответственно на восходящей и нисходящей ветвях кривой изменения сигнала во времени, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:1. The method of determining the diffusion coefficient in bulk products from orthotropic capillary-porous materials, which consists in creating a uniform initial content of the solvent distributed in the solid phase in the test sample, bringing the flat surface of the sample into contact with the solvent dose source, and pulsed wetting in the specified direction of the studied orthotropic material in a straight line with a moving solvent source of constant productivity, performing electrodes of galvanic conversion in the form of rectilinear segments and placing them on both sides of the pulse humidification line on straight lines parallel to the pulse humidification line and located at the same predetermined distance from it, measuring the time variation of the emf of the galvanic converter, characterized in that the diffusion coefficient is measured provided that the experiment of the maximum signal of the galvanic sensor E max of 0.75-0.95 of the maximum possible value of this signal E e corresponding to the transition solution For example, from the region of the material under study connected with the solid phase to the region of the free state, the time instants τ 1 and τ 2 are fixed at which the same values of the signals of the galvanic sensor E 1 and E 2 are achieved from the range (0.7-0.9) E e, respectively on the ascending and descending branches of the curve of the signal in time, and the diffusion coefficient is calculated by the formula:
Figure 00000014
Figure 00000014
где r0 - расстояние между электродами гальванического преобразователя и точкой воздействия дозой растворителя на поверхность контролируемого изделия.where r 0 is the distance between the electrodes of the galvanic converter and the point of exposure to a dose of solvent on the surface of the controlled product. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при достижении максимального значения сигнала гальванического преобразователя Emax после нанесения импульса дозой растворителя за пределами диапазона (0,75-0,95)Ee ожидают снижение сигнала преобразователя до начального значения, а затем осуществляют новое импульсное воздействие движущимся источником растворителя постоянной производительности с увеличенной или уменьшенной дозой растворителя, причем эту процедуру повторяют до вхождения максимального значения сигнала преобразователя в указанный диапазон, после чего рассчитывают искомый коэффициент диффузии.2. The method of claim. 1, characterized in that when the maximum value signal of the electrochemical converter E max after applying the pulse of the solvent dose not within range (0,75-0,95) E e expected to decrease transmitter signal to the initial value, and then carry out a new pulsed action with a moving solvent source of constant productivity with an increased or decreased dose of the solvent, and this procedure is repeated until the maximum value of the converter signal enters the specified range azone, after which the desired diffusion coefficient is calculated.
RU2019106967A 2019-03-13 2019-03-13 Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials RU2705655C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019106967A RU2705655C1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019106967A RU2705655C1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2705655C1 true RU2705655C1 (en) 2019-11-11

Family

ID=68579474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019106967A RU2705655C1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2705655C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739749C1 (en) * 2020-04-28 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials
RU2795424C1 (en) * 2022-04-27 2023-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for determining moisture diffusion coefficient in capillary-porous materials

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1224839A (en) * 1998-12-31 1999-08-04 清华大学 Fast evaluation method for relative permeability of concrete
RU2269777C1 (en) * 2004-05-31 2006-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский центр "Строительство" (ФГУП "НИЦ "Строительство") Method for determining diffusion penetrability of concrete
RU2492457C1 (en) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from capillary-porous materials
RU2659195C1 (en) * 2017-07-17 2018-06-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method for the solvents in solid products made of capillary-porous materials diffusion coefficient determination

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1224839A (en) * 1998-12-31 1999-08-04 清华大学 Fast evaluation method for relative permeability of concrete
RU2269777C1 (en) * 2004-05-31 2006-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский центр "Строительство" (ФГУП "НИЦ "Строительство") Method for determining diffusion penetrability of concrete
RU2492457C1 (en) * 2012-04-03 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from capillary-porous materials
RU2659195C1 (en) * 2017-07-17 2018-06-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method for the solvents in solid products made of capillary-porous materials diffusion coefficient determination

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739749C1 (en) * 2020-04-28 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials
RU2795424C1 (en) * 2022-04-27 2023-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for determining moisture diffusion coefficient in capillary-porous materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2492457C1 (en) Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from capillary-porous materials
RU2549613C1 (en) Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from orthotropic capillary-porous materials
Wang et al. Ultrasonic measurement of viscoelastic shear modulus development in hydrating cement paste
Trtnik et al. Measurement of setting process of cement pastes using non-destructive ultrasonic shear wave reflection technique
RU2705655C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials
RU2659195C1 (en) Method for the solvents in solid products made of capillary-porous materials diffusion coefficient determination
RU2497099C1 (en) Method to determine coefficient of moisture conduction of sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2643174C1 (en) Method for determining diffusion coefficient of solvents in sheet capillary-porous materials
Belyaev et al. Implementation of nondestructive testing of massive products in measuring the diffusivity of solvents
RU2677259C1 (en) Diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials determining method
RU2782850C1 (en) Method for determining the diffusion coefficient in massive products made of orthotropic capillary-porous materials
RU2784198C1 (en) Method for determining the diffusion coefficient in massive products made of capillary-porous materials
RU2682837C1 (en) Solvents diffusion coefficient in the sheet capillary-porous materials determining method
RU2739749C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials
RU2705651C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2782682C1 (en) Method for determining the diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2705706C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in solid articles from capillary-porous materials
RU2797140C1 (en) Method for determining diffusion coefficient in massive products capillary-porous materials
RU2661447C1 (en) Method for determining diffusion coefficient of solvent in sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2798688C1 (en) Method for determining diffusion coefficient in massive products of capillary-porous materials
RU2613191C2 (en) Solvent diffusion coefficient determining method in capillary porous material massive items
Freitas et al. Time Domain Reflectometry (TDR) technique–A solution to monitor moisture content in construction materials
RU2199106C2 (en) Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material
RU2737065C1 (en) Method of determining diffusion coefficient of solvents in capillary-porous sheet material
RU2797137C1 (en) Method for determining diffusion coefficient in sheet capillary-porous materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210314