SU894484A1 - Устройство дл определени массообменных свойств капилл рно-пористых систем - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к исследовани м физических свойств дисперсны систем и может быть использовано в мерзлотоведении, гидрогеологии, и женерной геологии, агрофизике и строительной теплофизике дл опреде лени  массообменных характеристик капилл рно-пористых тел, например, горных пород, почв. Известно устройство дл  определе ни  массообменных свойств капилл рн пористых систем, реализующих нестационарные услови  массообмена 1. Недостатками таких устройств  вл ютс  отсутствие строгого теоретичес кого обосновани  методов, принципиальна  невозможность получени  полной зависимости массообменных свойст от влагосодержани  с одного испытуемого образца, ограниченность применени  узким диапазоном определени  массообменных характеристик испытуемого образца по влагрсодержанию, необходимость наличи  и использовани  эталонных образцов с точно известными массообменными свойствами и др. Известно устройство, основанное на стационарном принципе, которое включает в себ  кассету с испытуемым образцом, воздуховод и фитили. Массообмен образца с внешней средой осуществл етс  путем испарени  влаги в воздуховод с открытой поверхности образца, а стационарность режима достигаетс  с помощью непрерывной подачи воды к противоположному торцу образца С23 . Использование в этом устройстве фитилей дл  подпитывани  образца водой не обеспечивает полного и равномерного смачивани  его торцовой поверхности , затрудн ет точное измерение плотности- миграционного потока влаги, что  вл етс  причиной недостаточной надежности устройства и : вносит существенную часть погрешностей в результаты определени  массообменных характеристик. Кроме того, в устройстве конструктивно не предусмотрена возможность достаточно быстрого демонтажа кассеты с целью незамедлительного послойного определени  характера распределени  по высоте образца влагосодержани . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  массообмеиных свойств капилл рно-пористых систем, например, горных пород и почв, содержащее предназначенный дл  размещени  образцов цилиндрический корпус с установленными по его высоте датчиками тензиометров и подсоединенную к нему через штуцер мерную трубку дл  подачи воды к образцу з;;.

Однако это устройство недостаточно надежно и не позвол ет получить необходимую точность определени  массообменных свойств капилл рно-пористых систем.

Цель изобретени  - повышение точности и надежности определени  массо обменных свойств.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  определени  массообменных свойств капилл рно-пористых систем например, горных пород и почв, содержащем предназначенный дл  размещени  образцов цилиндрический корпус с установленными по его высоте датчиками тензиометров и подсоединенную к нему через штуцер мерную трубку дл  подачи воды к образ цу , корпус выполнен из соедин емых между собой кольцевых секций, нижн   из которых снабжена установленной над дном корпуса сеткой, между которой и дном расположен штуцер дл  подсоединени  мерной трубки.

На чертеже показана схема устройства дл  определени  массообменных свойств капилл рно-пористых систем.

На основании 1 установлен цилиндрический корпус 2, штатив 3, вентил тор 4 с воздуховодом 5. Корпус предназначен дл  размещени  в нем испытуемого образца 6 и состоит из соединенных между собой кольцевых секций плексиглазовых колец 7, которые при необходимости могут свободно отдел тьс  друг от друга. В нижней секции над дном 8 корпуса 2 установле на металлическа  сетка 9, между которой и дном 8 закладываетс  слой влажного кварцевого песка. Последний предназначен дл  равномерного увлажнени  нижнего торца испытуемого образца б и подачи к нему воды из мерной капилл рной трубки 10, котора -подсоединена к корпусу 2 через штуцер 11, располол енный между дном 8 и сеткой 9. .Сетка 9 предохран ет попадание песка в мерную трубку 10. С помощью трубки 10 можно достаточно точно по скорости движени  мениска воды определить плотность миграционного потока влаги в образце б. В корпусе 2 предусмотрены отверсти  дл  ввода тонкопористых керамических датчиков 12 тензиометра, который состоит из прозрачных гибких соединительных трубок 13, заполненных вакуумированной водой, газовых ловушек 14 и вакуумглетров 15, закрепленных на штативе 3. Корпус с испытуемым образцом установлен на домкратике 16 ,с помощью которого верхний торец образца б вводитс  в ответ)стие воздуховода 5. Вентил тор 4, установленна  после него заслонка 17, воздуховод 5, в котором установлены нагреватель 18, термометр 19 и анемометр 20, предназначены, в целом,дл  создани , регулировани  и контрол  над испар ющей поверхностью образца потока воздуха заданной скорости и температуры.

Устройство работает следующим образом .

Опыт проводитс  в три этапа.

Подготовительный этап заключаетс  в том, что дно 8 корпуса 2, расположенного на опущенном домкратике 1& ,эй ло;1ЯМатс  слоем отмытого кварцевого песка, капилл рнонасыщенного водой, С помощью резинового патрубка к штуцеру 11 подсоедин етс  мерна  трубка 10, имеюща  сливной и налив 1Ой краники. Через наливной кран, при закрытом сливном кране, мерна  трубка 10 и соединительный патрубок со штуцером заполн ютс  водой, после чего наливной кран закрываетс . Дале на дно 8 став тс  соединенные между собой кольца 7 с вставленным в них образцом 6, высота и диаметр которог совпадают с высотой цилиндрического корпуса 2 и его внутренним диаметром Верхний торец образца 6 в подготовительном этапе закрыт влагонепроницаемой пленкой. После введени  в образец б датчиков тензометрического устройства 12 домкратиком 16 корпус 2 с образцом б поднимаетс  вверх, и верхний торец образца б в результате подводитс  к отверстию в воздуховоде 5. После насыщени  образца б водой до полной капилл рной влагоемкости, что фиксируетс  по прекращению движени  мениска воды в мерной трубке 10 и нулевым показани м вакуумметров 15. Подготовительный этап завершаетс .

Claims (3)

1. Второй этап опыта заключаетс  в доведении процесса массопереноса в образце до стационарного состо ни . С верхнего торца образца 6 снимаетс  влагоизол ционна  пленка и осуществл етс  (с помощью заслонки 17) постепенное увеличение скорости воздушного потока (а при необходимости и его температуры посредством нагревател  18) дл  обеспечени  оптимального испарени  влаги с образца и:создани  соответственно, оптимальной плотности миграционного потока влаги в самом об|)азце. Во врем  опыта измер ютс  величины потенциалов влаги по показани м вакуумметров 15, скорости движени  мениска в капилл ре 10, температура и скорость потока воздуха в воздуководе 5. Поддержание посто нства термодинамических условий паровоздушного потока над верхним торцом испытуемого образца и непрерывна  подача воды к его нижнему торцу приводит к установлению стационарного режима влагопереноса, момент достижени  которого фиксируетс  по не-изменности показаний тензиометров и скорости движени  мениска в мерной капилл рной трубке. 10. Эти же показани  в дальнейшем используютс  в окончательных расчетах. Третий завершающий этап опыта состоит в нахождении распределени  влагосодерждни , объемного веса по высоте образца б на момент установлени  стационарного режима массообмена. Через нижний краник оставша с  вода сливаетс  из мерной трубки 10. Пос ледн   отсоедин етс  от корпуса. Из образца б вынимаютс  датчики 12 тензиометров . Домкратик 16 опускаетс ,и корпус 2 с образцом 6 снимаетс .Далее поочередно вынимаютс  кольца 7, образец б быстро разрезаетс  на слои,и дл  каждого сло  в отдельности опреде л етс  влагосодержание тела и его объемный вес. Затем рассчитывают гла& ные массообменные характеристики: зависимость потенциала влаги, изотермическа  массоемкость, коэффициенты . диффузии и массопровод ности от влагосодержани  капилл рно-пористой системы . По сравнению с известными предлагаемое устройство обеспечивает существенное повышение точности и на-. дежности. измерений, дает возможность одновременно определ ть с одного образца все основные массообменные характеристики его в диапазоне по влагосодержанию, составу и строению исследуемого объекта и может найти широкое эффективное применение при решении задач тепломассообмена , что позвол ет повысить качес во оценки грунтов как оснований инзйенерных сооружений, решать задачи по оценке баланса подземных вод, нефтенасыщенности пород, влажности почв и оптимизировать процессы оушки и т.п. Формула изобретени  Устгройство дл  определени  массообмённых свойств капилл рно-пористых систем, например, горных пород и прчв, содержащее предназначенный дл  размещени  образцов цилиндрический корпус с установленными по его высоте датчиками тензорезисторов и подсоединенную к нему через штуцер мерную трубку дл  подачи воды к образцу, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и надежности определени , корпус выполнен из соедин емых между собой кольцевых секций, нижн   из которых снабжена установленной над дном корпуса сеткой, между которой и дном расположен штуцер дл  подсоединени  мерной трубки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 673902, кл. G 01 N 25/56, 1978.
2. 2.Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики. Минск, изд-во, АН БССР, 1961, с. 55-67.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 669271, кл. G 01 N 15/08, 1978 (прототип) .

   сг)

   $)

   со CXI

   со