RU2795370C1 - Method for measuring the volume and determining the density of porous materials - Google Patents
Method for measuring the volume and determining the density of porous materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795370C1 RU2795370C1 RU2022128936A RU2022128936A RU2795370C1 RU 2795370 C1 RU2795370 C1 RU 2795370C1 RU 2022128936 A RU2022128936 A RU 2022128936A RU 2022128936 A RU2022128936 A RU 2022128936A RU 2795370 C1 RU2795370 C1 RU 2795370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- volume
- change
- measuring
- air
- density
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике измерения объемов и определения плотностей пористых тел произвольной формы, различной влажности, а также фракционного состава и может использоваться во всех областях исследования или применения пористых объектов.The invention relates to a technique for measuring volumes and determining the densities of porous bodies of arbitrary shape, different moisture content, as well as fractional composition, and can be used in all areas of research or application of porous objects.
Известен способ определения объема и плотности частиц грунта, включающий помещение пробы грунта в емкость для пробы, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, закрывание вентиля между измерительной емкостью и емкостью с пробой, установление давления неравновесного с атмосферным в измерительной емкости, открывание крана между измерительной емкостью и емкостью с пробой, уравновешивающего давление в емкостях, снятие показаний датчика давления, вычисление объема частиц по формуле , где - избыточное давление в емкости объемом , - избыточное давление в системе объемом . А плотность частиц грунта находят по формуле (Патент № 2397474 РФ, МПК G 01 N 9/26. Способ определения объема и плотности частиц грунта и устройство для его осуществления / Кузьмин Г.П., Чжан Р.В., Панин В.Н . №2009123698/28; Заявл.22.06.2009; Опубл. 20.08.2010; Бюл. № 23).A known method for determining the volume and density of soil particles, including placing a soil sample in a sample container connected to a measuring container and a pressure sensor by a pneumatic pipeline with a valve, closing the valve between the measuring container and the sample container, establishing a non-equilibrium pressure with atmospheric pressure in the measuring container, opening a valve between the measuring container and the container with the sample, balancing the pressure in the containers, taking readings from the pressure sensor, calculating the volume of particles according to the formula , Where - overpressure in the tank , - excess pressure in the system . And the density of soil particles is found by the formula (Patent No. 2397474 RF, IPC G 01 N 9/26. Method for determining the volume and density of soil particles and a device for its implementation / Kuzmin G.P., Zhang R.V., Panin V.N. No. 2009123698/28; Appl. June 22, 2009; Published August 20, 2010; Bulletin No. 23).
Недостатком данного способа является функционирование пневмосистемы только в режиме избыточного давления.The disadvantage of this method is the functioning of the pneumatic system only in the overpressure mode.
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения объема и определения плотности пористых материалов, предусматривающий взвешивание исследуемого тела, помещение его в сосуд для проб, который последовательно через вентили соединен с аналогичным по объему измерительным сосудом и насосом, создающий изменение давления одновременно в двух сосудах, с последующим перекрытием вентилей и последовательным обратным перепуском воздуха открыванием вентилей сначала в измерительный сосуд до достижения в нем атмосферного давления с одновременным измерением и фиксацией расходомером величины изменения объема воздуха, а затем в сосуд для проб также с измерением и фиксацией расходомером величины изменения объема воздуха, при этом объем тела определяется по формуле , где - искомый объем тела, - объем каждого сосуда, - величина изменения объема воздуха в сосуде для проб, - величина изменения объема воздуха в измерительном сосуде, плотность исследуемого пористого тела определяется по формуле (Патент № 2744281 РФ, МПК G01F 17/00, G01N 9/26. Способ измерения объема и определения плотности пористых материалов / Гайнуллин Рен.Х., Цветкова Е.М., Гайнуллин Риш.Х., Федотова А.А., Воронцова В.В. № 2020124266; Заявл. 22.07.2020; Опубл. 04.03.2021; Бюл. № 7).The closest in technical essence is a method for measuring the volume and determining the density of porous materials, which involves weighing the body under study, placing it in a sample vessel, which is connected in series through valves to a measuring vessel of the same volume and a pump that creates a pressure change simultaneously in two vessels, with subsequent closing of the valves and successive reverse bypassing of air by opening the valves first into the measuring vessel until atmospheric pressure is reached in it with simultaneous measurement and fixation by the flowmeter of the change in air volume, and then into the sample vessel also with measurement and fixation by the flowmeter of the change in air volume, while body volume is determined by the formula , Where - desired volume of the body, is the volume of each vessel, is the amount of change in the volume of air in the sample vessel, - the value of the change in the volume of air in the measuring vessel, the density of the investigated porous body is determined by the formula (Patent No. 2744281 RF, IPC G01F 17/00, G01N 9/26. Method for measuring the volume and determining the density of porous materials / Gainullin Ren.Kh., Tsvetkova E.M., Gainullin Rish.Kh., Fedotova A.A., Vorontsova V. V. No. 2020124266; Application 07/22/2020; Published 03/04/2021; Bulletin No. 7).
Недостатком данного способа является необходимость определения объема сосуда для дальнейших расчетов объема тела и его плотности.The disadvantage of this method is the need to determine the volume of the vessel for further calculations of the volume of the body and its density.
Технический результат - повышение точности измерения объема и определения плотности пористых тел произвольной формы, различной влажности и фракционного состава.The technical result is an increase in the accuracy of measuring the volume and determining the density of porous bodies of arbitrary shape, different humidity and fractional composition.
Технический результат достигается тем, что после взвешивания исследуемое тело помещают в сосуд для проб, который последовательно через вентили соединен с аналогичным по объему, снабженным датчиком абсолютного давления, измерительным сосудом и насосом, создающий изменение давления заданной величины последовательно сначала в измерительном сосуде с одновременным измерением и фиксацией расходомером величины изменения объема воздуха, а затем, после перепуска воздуха открыванием вентиля между сосудами, в обоих сосудах одновременно также с измерением и фиксацией расходомером величины изменения объема воздуха, при этом объем тела определится по формуле , где - искомый объем тела, - величина атмосферного давления, - величина изменения давления, - величина изменения объема воздуха в сосуде для проб, - величина изменения объема воздуха в измерительном сосуде; а плотность исследуемого пористого тела определится по формуле .The technical result is achieved by the fact that after weighing the test body is placed in a sample vessel, which is connected in series through valves to a measuring vessel of the same volume, equipped with an absolute pressure sensor, a measuring vessel and a pump, which creates a change in pressure of a given value in series, first in the measuring vessel with simultaneous measurement and fixing by the flow meter the amount of change in air volume, and then, after bypassing the air by opening the valve between the vessels, in both vessels simultaneously with the measurement and fixation by the flow meter of the amount of change in air volume, while the volume of the body is determined by the formula , Where - desired volume of the body, - the value of atmospheric pressure, - the magnitude of the change in pressure, is the amount of change in the volume of air in the sample vessel, - the magnitude of the change in the volume of air in the measuring vessel; and the density of the studied porous body is determined by the formula .
Предлагаемый способ позволяет измерять объем и определять плотность пористых тел произвольной формы, различной влажности и фракционного состава с большей точностью.The proposed method allows you to measure the volume and determine the density of porous bodies of arbitrary shape, different moisture content and fractional composition with greater accuracy.
В патентной и научно-технической литературе подобного способа измерения объема и определения плотности пористых тел не обнаружено.In the patent and scientific and technical literature, such a method for measuring the volume and determining the density of porous bodies has not been found.
Вышеизложенный способ иллюстрируется графически, где чертеже изображена пневматическая система, реализующая предлагаемый способ для измерения объема и определения плотности пористых тел, включающая сосуд для проб 1, который последовательно через вентили 2, 3 соединен с аналогичным по объему, снабженным датчиком абсолютного давления 4, измерительным сосудом 5, расходомер 6 и насос 7, создающий изменение давления.The above method is illustrated graphically, where the drawing shows a pneumatic system that implements the proposed method for measuring the volume and determining the density of porous bodies, including a
Согласно предложенному способу измерение объема и определение плотности пористых тел может осуществляться при работе пневматической системы в режиме избыточного давления и режиме разрежения.According to the proposed method, the measurement of the volume and determination of the density of porous bodies can be carried out when the pneumatic system is operating in the overpressure mode and the rarefaction mode.
При работе пневматической системы в режиме избыточного давления измерение объема и определение плотности пористых тел осуществляется следующим образом. Взвешивают образец 8, определяя его массу m. Для измерения объема исследуемого образца его помещают в сосуд для проб 1, при этом вентиль 2 закрыт, вентиль 3 открыт, а в сосудах 1 и 5 установлено атмосферное давление . После этого включают насос 7, который в измерительном сосуде 5 создает заданное избыточное давление величиной , фиксируемое датчиком абсолютного давления 4. Одновременно с этим расходомером 6 осуществляют измерение и фиксацию объема воздуха, перемещающегося из атмосферы в измерительный сосуд 5. Затем закрывают перепускной вентиль 3 и выключают насос 7. После этого открывают вентиль 2, что сопровождается перепуском воздуха между сосудами и установлением некоторого равновесного давления, которое по величине больше атмосферного, но меньше заданного величиной . В дальнейшем при открытом вентиле 2 открывают вентиль 3, исключая перепуск воздуха между атмосферой и сосудами, и включают насос 7, который повышает равновесное давление до величины одновременно в двух сосудах. Параллельно с этим расходомером 6 осуществляют измерение и фиксацию объема воздуха, перемещающегося из атмосферы в оба сосуда (математически и физически значение представляет собой величину объема воздуха, перемещаемого из атмосферы в сосуд для проб до достижения заданного давления ). С учетом постоянства температуры системы, ее состояние в сосудах 1 и 5 при атмосферном давлении и после создания избыточного давления можно отразить уравнениями, которые подчиняются закону Бойля-Мариотта:When the pneumatic system is operating in the overpressure mode, the measurement of volume and determination of the density of porous bodies is carried out as follows.
где – величина атмосферного давления,Where - the value of atmospheric pressure,
- величина изменения давления, - the magnitude of the change in pressure,
- объем каждого сосуда, is the volume of each vessel,
- искомый объем тела, - desired volume of the body,
- объем воздуха, перемещенный из атмосферы в сосуд для проб, is the volume of air displaced from the atmosphere into the sample vessel,
- объем воздуха, перемещенный из атмосферы в измерительный сосуд. is the volume of air displaced from the atmosphere into the measuring vessel.
После математических преобразований выражений (1) и (2), получим:After mathematical transformations of expressions (1) and (2), we obtain:
Левые части выражений (3) и (4) равны, следовательно, приравнивая правые части и решая относительно искомого объема тела , получим уравнение для расчета объема исследуемого тела 8:The left parts of expressions (3) and (4) are equal, therefore, equating the right parts and solving with respect to the desired volume of the body , we obtain an equation for calculating the volume of the investigated body 8:
Используя измеренные величины , , и можно рассчитать объем исследуемого тела 8, в свою очередь плотность определится по формуле:Using the measured values , , And it is possible to calculate the volume of the investigated
При работе пневматической системы в режиме разрежения измерение объема и определение плотности пористых тел осуществляется следующим образом. Взвешивают образец 8, определяя его массу m. Для измерения объема исследуемого образца его помещают в сосуд для проб 1, при этом вентиль 2 закрыт, вентиль 3 открыт, а в сосудах 1 и 5 установлено атмосферное давление . После этого включают насос 7, который в измерительном сосуде 5 создает заданное разрежение величиной , фиксируемое датчиком абсолютного давления 4. Одновременно с этим расходомером 6 осуществляют измерение и фиксацию объема воздуха, перемещающегося из измерительного сосуда 5 в атмосферу. Затем закрывают перепускной вентиль 3 и выключают насос 7. После этого открывают вентиль 2, что сопровождается перепуском воздуха между сосудами и установлением некоторого равновесного давления, которое по величине меньше атмосферного, но больше заданного величиной . В дальнейшем при открытом вентиле 2 открывают вентиль 3, исключая перепуск воздуха между атмосферой и сосудами, и включают насос 7, который понижает равновесное давление до величины одновременно в двух сосудах. Параллельно с этим расходомером 6 осуществляют измерение и фиксацию объема воздуха, перемещающегося из обоих сосудов в атмосферу (математически и физически значение представляет собой величину объема воздуха, перемещаемого из сосуда для проб в атмосферу до достижения заданного давления ). С учетом постоянства температуры системы, ее состояние в сосудах 1 и 5 при атмосферном давлении и после создания разрежения можно отразить уравнениями, которые подчиняются закону Бойля-Мариотта:When the pneumatic system is operating in the rarefaction mode, the measurement of volume and determination of the density of porous bodies is carried out as follows.
где – величина атмосферного давления,Where - the value of atmospheric pressure,
- величина изменения давления, - the magnitude of the change in pressure,
- объем каждого сосуда, is the volume of each vessel,
- искомый объем тела, - desired volume of the body,
- объем воздуха, перемещенный из сосуда для проб в атмосферу, is the volume of air displaced from the sample vessel to the atmosphere,
- объем воздуха, перемещенный из измерительного сосуда в атмосферу. is the volume of air displaced from the measuring vessel to the atmosphere.
После математических преобразований выражений (7) и (8), получим:After mathematical transformations of expressions (7) and (8), we get:
Левые части выражений (9) и (10) равны, следовательно, приравнивая правые части, и, решая относительно искомого объема тела , получим уравнение для расчета объема исследуемого тела 8:The left parts of expressions (9) and (10) are equal, therefore, equating the right parts, and, solving with respect to the desired volume of the body , we obtain an equation for calculating the volume of the investigated body 8:
Используя измеренные величины , , и можно рассчитать объем исследуемого тела 8, в свою очередь плотность определится по формуле:Using the measured values , , And it is possible to calculate the volume of the investigated
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2795370C1 true RU2795370C1 (en) | 2023-05-03 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811338C1 (en) * | 2023-10-18 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for measuring volume and determining density of porous materials |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2397474C1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-08-20 | Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук | Method for detection of volume and density of soil particles and device for its realisation |
RU2744281C1 (en) * | 2020-07-22 | 2021-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for measuring volume and determining density of porous materials |
RU2757167C1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method and device for measuring the volume and determining the density of porous materials |
RU2775151C1 (en) * | 2021-10-19 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method and device for measuring the volume and determining the density of porous materials |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2397474C1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-08-20 | Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук | Method for detection of volume and density of soil particles and device for its realisation |
RU2744281C1 (en) * | 2020-07-22 | 2021-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for measuring volume and determining density of porous materials |
RU2757167C1 (en) * | 2021-04-06 | 2021-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method and device for measuring the volume and determining the density of porous materials |
RU2775151C1 (en) * | 2021-10-19 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method and device for measuring the volume and determining the density of porous materials |
RU2784234C1 (en) * | 2022-06-24 | 2022-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for measuring the volume and determining the density of porous materials |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811338C1 (en) * | 2023-10-18 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Method for measuring volume and determining density of porous materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Danielson et al. | Porosity | |
Campbell | Soil water potential measurement: An overview | |
US7793552B2 (en) | High suction double-cell extractor | |
RU2744281C1 (en) | Method for measuring volume and determining density of porous materials | |
CN112485175B (en) | Rock porosity measuring method and measuring device | |
CN104501899A (en) | Device and method for precise measurement of volume and density of object | |
CN201277967Y (en) | In-situ fast detector for synthetic performance for concrete stirred mixture | |
RU2795370C1 (en) | Method for measuring the volume and determining the density of porous materials | |
US3893332A (en) | Leakage test system | |
RU2784234C1 (en) | Method for measuring the volume and determining the density of porous materials | |
RU2811338C1 (en) | Method for measuring volume and determining density of porous materials | |
RU2802169C1 (en) | Method for measuring the volume and determining the density of porous materials | |
RU2775151C1 (en) | Method and device for measuring the volume and determining the density of porous materials | |
US4062228A (en) | Powder moisture meter | |
US4154098A (en) | Volume measuring method and apparatus | |
Schneider et al. | Novel evaporation experiment to determine soil hydraulic properties | |
Galbraith et al. | Moisture permeability measurements under varying barometric pressure | |
RU2421700C1 (en) | Method of determining leakage in articles | |
Clark | Measurement of soil water potential | |
RU2097742C1 (en) | Porosimeter | |
Kaushalya et al. | Use of Chilled Mirror/Dew-Point Method (WP4C) to Develop Soil Water Characteristic Curve for Coastal Silty Sand with a Comparison of the Existing Analytical Models | |
RU2705706C1 (en) | Method of determining diffusion coefficient in solid articles from capillary-porous materials | |
RU2243536C1 (en) | Method of determining gas concentration in liquid | |
SU257057A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING VOLUMES OF CAPACITIES | |
Benado et al. | Water activity calculation by direct measurement of vapor pressure |