SU1155913A1 - Способ и устройство дл определени проницаемости пористых материалов - Google Patents

Abstract

1. Способ определени  проницаемости пористых материалов, включающий приведение в контакт исследуемого образца с жидкостью, пропитку образца под действием капилл рных сил и расчет величины проницаемости по максимальной высоте подъема жидкости.отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности путем приближени  условий эксперимента к натурным и расширени  технологических возможностей, после пропитки производ т поэтапно локальный нагрев образца на заданньгх высотах, увеличива  тепловую мощность до критического значени , соответствующего пересыхани  образца , затем определ ют проницаемость по формуле h P«p(h), K{h): .-h И. MdKC где K(h) - проницаемость на высоте h; - в зкость жидкocтиJ Р - плотность жидкости, S - площадь поперечного сечени  образца; У - скрыта  теплота парообразовани ; - ускорение свободного падени ; млкс максимальна  высота подъема жидкости; h - высота, на которой сл производ т нагрев; Р (h) - критическое значение модности на высотеh. 2. Устройство дл  определени  проницаемости пористых материалов, включающее корпус с кареткой, выполненной с емкостью дл  жидкости и ел сл снабженной держателем образца,причем корпус устройства подсоединен к электрической схеме, отлисо чающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности определени  пу тем приближени  условий эксперимента к натурным и расширени  технологических возможностей, оно снабжено нагревателем, установленным на держателе образца, выполненньм в виде биметаллического кольца с прорезью, причем с обоих торцов и внутренней поверхности нагреватель покрыт слоем теплоизолирующего материала .

Description

1 Изобретение относитс  к технической физике в частности, к способам и устройствам дл  определени  проницаемости пористых материалов, примен емых в качестве капилл рных структур различных тештообменных аппаратов-испарителей, конденсаторо тепловых труб, капилл рных насосов и т.д. Известен способ дл  определени  проницаемости пористых материалов, включающий создание перепада давлени  газа или жидкости на образце исследуемого материала, измерение при этом расхода и расчет искомой величины. Способ осуществл етс  в устройстве , включающем патрон дл  креплени  исследуемого образца, источник регулируемого давлени , манометр и расходомер U1. Недостатком данных способа и устройства  вл етс  то, что они дают только интегральную проницаемость пористого материала, котора  не может характеризовать изменение проницаемости по высоте при движении жидкости через материал под действием капилл рных сил. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  способ определени  проницаемости пористых материалов, включаюгщй приведение в контакт исследуемого образца с жидкостью,пропитку образца под дей ствием капилл рных сил и расчет ве личины проницаемости по максимальной высоте подъема жидкости. Способ осуществл етс  в устройстве , включающем корпус с кареткой вьтолненной с емкостью дл  жидкости и снабженной держателем образца причем корпус устройства подсоединен к электрической схеме 23. Недостатками известных способа и устройства  вл етс  низка  точность определени , обусловленна  тем, что услови  эксперимента дале ки от натурных, и ограниченные технологические возможности. Так, например, в тепловых трубах транспорт жидкости происходит при повышенной температуре.При этом мен ют с  физико-химические свойства жидкости , такие как поверхностное нат жение, в зкость, а значит, и прони цаемость . Реализовать измерени  по 32 известным способу и устройству в услови х повьшенной температуры не изменив технической сущности нельз . Цель изобретени  - повышение точности путем приближени  условий эксперимента к натурным и расширение технологических возможностей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  проницаемости пористых материалов , включающему приведение в контакт исследуемого образца с жидкостью , пропитку образца под действием капилл рных сил и расчет величины проницаемости по максимальной высоте подъема жидкости, после пропитки производ т поэтапно локальный нагрев образца на заданных высотах , увеличива  тепловую мощность до критического значени , соответствующего пересыханию образца, затем определ ют проницаемость по формуле М. h hmux-h где Ki(h) - проницаемость на высоте h, Ц - в зкость жидкости; р - плотность жидкости} S - площадь поперечного сечени  образца; У - скрыта  теплота парообразовани  ; - ускорение свободного падени ; , тл максимальна  высота подъема жидкости; h - высота, на которой производ т нагрев; Ркр1) - критическое значение мощности на высоте tli Поставленна  цель достигаетс также тем, что дл  реализации способа известное устройство дл  определени  проницаемости пористых материалов , включающее корпус с кареткой , выполненной с емкостью дл  жидкости и снабженной держателем образца , причем корпус устройства подсоединен к электрической схеме , снабжено нагревателем, установленным на держателе образца, выполненным в виде биметаллического кольца с прорезью, причем с обоих торцов и внутренней поверхности нагреватель покрыт слоем теплоизолирующего материала.

3

в качестве теплоизолирующего материала можно использовать наприме асбест, тефлон,эмаль и т.п.

На фиг.1 представлено устройств дл  определени  проницаемости поритых материалов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство состоит из каретки 1 на которой закреплен исследуемый образец 2. Каретка выполнена с емкостью дл  жидкости 3 таким образом , что нижний край исследуемого образца после закреплени  в каретке оказьшаетс  смоченным. Уровень  отдкости в емкости поддер мваетс  посто нным специальньм устройством .

Каретка 1 установлена в направл ющих 4 с возможностью перемещени  в вертикальном направлении, причем ход каретки больше длины закрепленного на ней образца.Перемещение каретки осуществл етс  от редуктора 5 вручную или от электродвигател . На полом стержне 6 установлен нагреватель 7 в виде разре .занного биметаллического кольца. Оба торца и внутренн   поверхность кольца покрыты слоем теплоизолирующего материала, например асбеста, тефлона, эмали и т.п., с целью практически полного отвода подводимого тепла в образец.

В нормальных услови х диаметр нагревател  меньше внутреннего диаметра образца, что обеспечивает свободное перемещение их один относительно другого. Снаружи к поверхности образца на одном уровне с нагревателем прижат датчик 8 температуры, установленный на плоской пружине 9. В качестве датчика температуры может использоватьс  термопара, терморезистор и т.п. Пружина с датчиком подводитс  к поверхности образца винтом 10. Внесто винта может использоватьс  также электромагнит. Все элементы устройства собраны в корпусе 11. Нагреватель подключен к регулируемому блоку 12 нагрева и ваттметру 13, а датчик температуры - к показьшающему прибору.

Устройство работает следующим образом.

Каретку 1 опускают в крайнее нижнее положение. Емкость в каретке заполн ют жидкостью 3 и уста559134

навливают исследуемой образец 2. Затем каретку с оЬразцом поднимают в крайнее верхнее положение. При этом нагреватель 7 входит внутрь 5 образца. В этом положенго к внешней поверхности образца подвод т датчик 8 температуры. После вьщержки , достаточной дл  пропитки образца на высоту выше зоны нагреtO ва (4-5 мин),включают регулируемый блок 12 нагрева и постепенно увеличивают подводимую мощность, одновременно след т за температурой поверхности исследуемого образца в

15 зоне нагрева.

/

Пока в порах образца в зоне нагрева находитс  жидкость, температура поверхности не превьшает

20 температуры кипени  жидкости. При достижении подводимой мощностью критического значени  Р. происходит пересыхание образца в месте нагрева и резкое увеличение температуры. Определив значение критической мопщости, блок 12 нагрева выключают. Так как нагреватель 7 вьтолнен в виде разрезного биметаллического кольца, то при нагреве

3Q он увеличивает свой диаметр,плотно прилега  к образцу и обеспечива  этим эффективную теплопередачу, а при охлаждении уменьшает свой диаметр, обеспечива  свободное перемещение нагревател  относительно образца. Отвод  от поверхности образца датчик 8 температуры, каретку с образцом опускают на нужную высоту и производ т определение

Q критической мощности в следующей зоне образца. Таким образом, получают зависимость критической тепловой мощности от высоты подъема жидкости в образце.

Затем определ ют максимальную высоту подъема жидкости как высоту, при приближении к которой критическа  мощность стремитс  к нулю. После 50 чего по формуле рассчитывают проницаемость образца пористого материала на нужной высоте.

Предлагаемые способ и устройст5 .во позвол ют повысить точность определени  проницаемости пористых материалов за счет создани  реальных условий и устранени  погрешнос

Claims (2)

1. Способ определения проницаемости пористых материалов, включающий приведение в контакт исследуемого образца с жидкостью, пропитку образца под действием капиллярных сил и расчет величины проницаемости по максимальной высоте подъема жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем приближения условий эксперимента к натурным и расширения технологических возможностей, после пропитки производят поэтапно локальный нагрев образца на заданных высотах, увеличивая тепловую мощность до критического значения, соответствующего пересыхания образ ца, затем определяют проницаемость по формуле где

K(h)= рг

K(h)

Sr ^rlMdKC ^п проницаемость на высоте h;

ft - вязкость жидкости;

Р - плотность жидкости, S - площадь поперечного сечения образца;

Y - скрытая теплота парообразования ;

Зг - ускорение свободного падения;

Uakc ~ максимальная высота подъема жидкости;

h - высота, на которой производят нагрев;

Р_р(М - критическое значение модности на высотеИ.

2. Устройство для определения проницаемости пористых материалов, включающее корпус с кареткой, выполненной с емкостью для жидкости и снабженной держателем образца,причем корпус устройства подсоединен к электрической схеме, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности определения путем приближения условий эксперимента к натурным и расширения технологических возможностей, оно снабжено нагревателем, установленным на держателе образца, выполненным в виде биметаллического кольца с прорезью, причем с обоих торцов и внутренней поверхности нагреватель покрыт слоем теплоизолирующего материала .