SU1742681A1 - Способ измерени эффективного радиуса пор в пористых издели х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике исследований физических свойств веществ, а именно структуры пористых тел, например фильтров, строительных материалов, порошковых сорбционных про вителей дл  капилл рной дефектоскопии. Измер ют длину столба жидкости в капилл ре до соприкосновени  с исследуемым пористым изделием и после установлени  капилл рного равновеси  между капилл ром и пористым изделием. Эффективный радиус пор гэф определ етс  как ($)-&роп)/((Ь- ), где1 2 a/(2acos0+PaR); a - коэффициент поверхностного нат жени  жидкости; в- краевой угол смачивани  рабочей жидкостью материала капилл ра; Ра- атмосферное давление; fc - длина капилл ра; R - радиус капилл ра; &ipon - длина столба жидкости до приведени  в контакт с пористым телом; Ёзст - длина столба жидкости после установлени  капилл рного равновеси . Способ можно примен ть дл  измерени  эффективного радиуса пор непосредственно в готовых издели х сложной формы и больших размеров. 2 ил. СП С

Description

Изобретение относитс  к технике исследований физических свойств веществ, а именно к исследовани м структуры пористых тел, и может быть использовано в област х техники, где наход т применение пористые тела, например фильтры, строительные материалы, порошковые сорбцион- ные про вители дл  капилл рной дефектоскопии.

Известен способ определени  эффективного радиуса пор в пористых материалах при наличии разности гидростатических давлений. Использу  результаты измерений , по уравнению Пуазейл  наход т эффективный радиус пор пористого материала.

Недостатками этого способа  вл ютс  недостаточна  точность и длительность измерений , особенно при малых значени х проницаемости.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ с р дом операций дл  построени  зависимости объема пор от их радиуса путем пропитки эталонного и измер емого образцов, выдержки дл  установлени  капилл рного равновеси , взвешивани  каждого образца. На основании взвешивани , определив предварительно зависимость объема пор эталонного образца от радиуса пор, строитс  крива  распределени  пор измер емого образца по радиусам (r), где УИЗМ - объем пор измер емого образца; г- радиус пор. Из полученной зависимости может быть рассчитан эффективный радиус пор как

vl

4 ГО О 00

rcf

COS i/n

где rcp - средний радиус пор (из зависимости (r);

9п - краевой угол смачивани  жидкостью пористого материала.

Недостатком данного способа  вл етс  невозможность его применени  дл  измерений радиусов пор непосредственно на готовых пористых издели х, особенно издели х сложной формы и больших размеров , Это обусловлено тем, что дл  измерени  по известному способу требуетс  два образца (измер емый и эталонный) одинаковых размеров с поверхност ми, обеспечивающими хороший контакт двух образцов.

Ко многим пористым издели м предъ вл ютс  требовани  по величинам пористости и размеров пор. Поэтому представл етс  важным измерение эффективного радиуса пор непосредственно в го- товых издели х (фильтры, лопатки газотурбинных двигателей, турбонагнетатели ).

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей способа .

На фиг.1 представлено измерительное устройство; на фиг.2 - зависимость эффективного радиуса гэф от длины вэст столба жидкости, оставшейс  в капилл ре.

Цилиндрический сквозной капилл р 1 длиной |Ь 20-25 см и радиусом R 5-100 мкм заполн ют рабочей жидкостью 2 на (0,5-0,8) длины. Причем заполнение капилл ра производ т в горизонтальном положении, так как при вертикальном размещении капилл ра высота подъема жидкости, обусловленна  капилл рными силами, в капилл рах радиусом 5-100 мкм может быть меньше, чем (0,5-0,8)1о за счет веса столба жидкости, оказывающего сопротивление капилл рным силам. После этого свободный от жидкости конец капилл ра герметизируетс  герметиком 3. При герметизации одного конца капилл ра второй конец должен оставатьс  в соприкосновении с рабочей жидкостью дл  предотвращени  образовани  воздушного промежутка в канале капилл ра со стороны заполнени . После герметизации капилл р выдерживают в жидкости 1-2 мин дл  установлени  капилл рного равновеси  вследствие сжати  воздуха 4 в тупиковой части капилл ра и измер ют после этого длину столба жидкости inpon. Затем открытый конец капилл ра с наход щейс  в канале жидкостью привод т в соприкосновение с поверхностью издели  5 в месте, где

необходимо провести измерени , и выдерживают в таком состо нии до момента установлени  капилл рного равновеси  между пористым изделием и капилл ром, после че- го измер ют длину оставшегос  в капилл ре столба жидкости вост. Затем рассчитывают эффективный радиус по формуле

Гэф

WR

1

to &i

проп

k-t

ост

где (2 acos 0+-PftR); a - коэффициент поверхностного нат жени  рабочей жидкости , Н/м; Ра - атмосферное давление Па; R -радиус капилл ра, м; & -длина капилл ра, м; (проп - длина столба жидкости в капилл ре перед соприкосновением с измер емым изделий, м; {ост длина столба жидкости, оставшейс  в капилл ре после установлени  капилл рного равновеси  между капилл ром и пористым изделием, м.

При герметизации свободного конца капилл ра в канале, свободном от жидкости (воздушный пузырь), создаетс  избыточное давление сжати , которое определ етс  как Рсж Рк+Ра, где Ра - атмосферное давление; a cos в /R - капилл рное давление жидкости в капилл ре (а- коэффициент поверхностного нат жени  рабочей жидкости; 9- краевой угол смачивани  жидкостью стенок капилл ра; R - радиус капилл ра). Когда капилл р привод т в соприкосновение с поверхностью издели , жидкость под действием капилл рных сил самого пористого

издели  Ркпор 2 огэф, где гэф

Гер

эф

фективный радиус пор; гср - средний радиус пор; On - краевой угол смачивани  жидкостью материала измер емого издели , впитываетс  в последнее.

Жидкость будет извлекатьс  из капилл ра до установлени  равновеси , характеризуемого условием

Ра Рк РкП°Р+Рх,(1)

где Рх - давление воздушного пузырька в капилл ре при установлении равновеси . При гэф R значение .

В процессе извлечени  жидкости из капилл ра давление запертого воздуха в канале капилл ра будет уменьшатьс  по закону Бойл -Мариотта, что выражаетс  как

5

О л

to Сп

роп

(2)

к «лроп Ь адзвл

где (Inpon - длина столба жидкости в капилл ре до приведени  капилл ра в контакт с измер емым изделием; &3вл - длина извлеченного столба жидкости (фиг.2).

В момент установлени  капилл рного равновеси  между пористым изделием и капилл ром выражением (2) запишетс  как

вд чтроп

(3)

VD VOCT

где ьзстНлроггсизвл; Рсж Рк+РаТаким образом, исход  из услови  (1) с учетом (3) и измерив длину столбика жидкости в капилл ре после достижени  капилл рного равновеси  fecr, эффективный радиус пор пористого издели  определ ют из соотношени  WR

ГэфfВ о Сп

|

проп

(4)

во ЕОСТ

где а/(а2 ); о - коэффициент поверхностного нат жени  рабочей жидкости , Н/м; Ра - атмосферное давление, Ра 10 Па; R- радиус капилл ра, м; 9- краевой угол смачивани  рабочей жидкостью материала капилл ра.

Этим способом можно определ ть эффективный радиус пор не только единого пористого издели , но и дисперсных порошков , например, порошковых про вителей дл  капилл рной дефектоскопии.

Преимущество данного способа заключаетс  в том, что дл  измерени  эффективного радиуса пор пористого материала по за вл емому способу не требуетс  изготовление специального образца дл  измерени , а измерение можно проводить непосредственно на готовом изделии независимо от его формы и размеров.

0

5

0

5

0

5

Claims (1)

1. Удобство предлагаемого способа заключаетс  в том, что при использовании капилл ров одного радиуса и длины, заполн   их на определенную глубину, можно пользоватьс  расчетной кривой (фиг.2). Этот график иллюстрирует зависимость гэф от (Ьст , мкм и 0, см. Формула изобретени  Способ измерени  эффективного радиуса пор в пористых издели х, включающий заполнение жидкостью эталонного издели , приведение его в контакт с исследуемым образцом, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей способа, измер ют радиус цилиндрического сквозного капилл ра, герметизируют после заполнени  жидкостью свободней конец капилл ра, измер ют длину столбика жидкости в капилл ре до приведени  в контакт с измер емым изделием и после контакта в момент достижени  капилл рного равновеси  определ ют эффективный радиус пор издели  из соотношени  WR

   Гэф

   1

   to Ј-проп

   to - Сюст

   rfle4r 2acos2/+RaR : ° коэффициент поверхностного нат жени  жидкости; Рц,- атмосферное давление; R - радиус капилл ра; 0- краевой угол смачивани  материала капилл ра жидкостью; (проп - длина столба жидкости до приведени  в контакт с измер емым изделием; &Ст - длина столбика жидкости после установлени  капилл рного равновеси ; fc - длина капилл ра.

   фиг.1

   10

   а

   -I

   fcutrX

   Фиг 2.