Способ исследования структуры засыпных сред в каналах сложной геометрии

 

Изобретение может быть использовано в тех областях науки и техники , где применяются пористые тела, (засыпки в химической технологии, рекуперативные теплообменники и т.п.). Целью изобретения является обеспечение исследования структуры образца без его разрушения. Способ заключается в выделении участка измерения распределения пористости в канале с засыпной средой. Этот участок ограничивается поверхностями затвердевших наполнителей. Сначала канал с засыпкой заполняют расплавленным наполнителем с более высокой температурой плавления, например сплавом Вуда. Заполнение производится при горизонтальном положении выделяемого участка до его нижней 11 аницы. Затем после охлаждения канала до затвердевания первого наполнителя его располагают так, чтобы следующая граница участка была также горизонтальной и находипась ниже предыдущей. После этого заполняют канал вторым наполнителем с более низкой температурой плавления, например парафином, доводя уровень до второй границы участка. После затвердевания второго наполнителя в канале образуется исследуемый участок заданных размеров. Распределение пористости в участке определяют с помощью послойного заполнения жидкостью и измерения уровня с последующим вычислением пористости. 1 з-п. ф-лы, 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А 8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3886773/24-25 (22) 19.04.85 (46) 23.09.86. Бюл, 11» 35 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (72) P.Ñ.Äåìåøåâ и А.С.Казновский (53) 624. 131 (088.8) (56) Ridgway» Tarbuck. The Random

Packing of spheres. — Brit. Chem.

Eng., 1967, 12. 384.

Ridgway, Tarbuck. Voidage Fluctuations in Randomby Packed Beds of

Spheres Adjacent to à Containing

Wall. — Chem. Eng . Sc . 1968, 23, 1147.

Benenati. Brosilow. Void Fraction Distribution in Beds of Spheres, AIC11EI» 1962, 8, 359. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ

ЗАСЫПНЫХ СРЕД В КАНАЛАХ СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИИ (57) Изобретение может быть использовано в тех областях науки и техники, где применяются пористые тела, (засыпки в химической технологии, рекуперативные теплообменники и т.п.). Целью изобретения является обеспечение исследования структуры образца без era разрушения. Способ

„„SU„„1259155 А 1 заключается в выделении участка измерения распределения пористости в канале с засыпной средой. Этот. участок ограничивается поверхностями затвердевших наполнителей. Сначала канал с засыпкой заполняют расппавленным наполнителем с более высокой температурой плавления, например сплавом Вуда. Заполнение производится при горизонтальном положении выделяемого участка до его нижней границы. Затем после охлаждения канала до эатвердевания первого наполнителя его располагают так, чтобы следующая граница участка была также горизонтальной и находилась ниже предыдущей. После этого заполняют канал вторым наполнителем с более низкой температурой плавления, например парафином, доводя уровень до второй границы участка. После эатвердевания второго наполнителя в канале образуется исследуемый участок заданных размеров. Распределение пористости в участке определяют с помощью послойного заполнения зидкостью и измерения уровня с последующим вычислением пористости.

1 з-п. ф-лы, 5 ил.

12591

20

1 Ъ /

55

Изобретение относится к исследо.— ванию физических свойств веществ, а именно к исследованию структуры засылных (пористых) сред, и может был ь использовано в тех областях науки и техники, где применяются пористые тела (засылки в химической технологии, рекуперативные теплообменники,и т ..п.) .

Цель изобретения — обеспечение !О исследования структуры образца без его разрушения.

На фиг. 1 изображена первая стадия подготовки канала с засыпной средой к измерению, на фиг. 2 — вто- 15 рая стадия на фиг. 2 — стадия определения локальной пористости путем заливки, на фиг. 4 — измерения распределения локальной лористости в крутом цилиндрическом канале с вытеснителями крутой цилиндрической формы, расположенными параллельно . оси канала," на фиг. 5 — то же, с выделением нового участка.

Пример. Для подготовки к 25 измерению канал 1, содержащий засып— ную среду 2, располагают так, чтобы граница 3 участка 4, в котором проводят измерения, была расположена горизонтально (фиг. 1). При этом 30 канал 1, содержащий пористую среду

2, прогревают до температуры плавления первого, более тугоплавкого ь наполнителя, с целью исключения эффекта усадки H образования пустот .

Первый наполнитель нагревают до плавления и заливают в канал 1, насыщая при этом пористую среду 2, до тех пор, пока уровень поверхности наполнителя .не дойдет до наме- 40 ченной границы 3 исследуемого участка 4. В этот момент подачу первого наполнителя прекращают и канал 1 с пористой средой 2 охлаждают до затвердевания первого наполнителя. Пос- 45 ле этого канал располагают так, чтобы следующая граница исследуемог a участка была расположена горизонтально. Для образования плоскопараллельного участка канал переворачивают вокруг горизонтальной оси на а

180 (фиг. 2). Таким образом, полученная при эатвердевании первого наполнителя граница 3 исследуемого участка 4 становится верхней границей, а вторую, .нижнюю границу образуют повторением тех же операций с вторым, более легкоплавким наполнителем. При этом температуру канала

1 с засыпной средой 2 поддерживают на уровне температуры плавления второго наполнителя. При достижении уровня границы 5 исследуемого участка 4 подачу второго наполнителя прекращают, и канал охлаждают до эатвердевания второго наполнителя. Для удобства проведения исследования. выбирают Hàïîëíèòåëè с температурами эатвердевания выше комнатной .

После формирования исследуемого участка канал располагают, как показано на фиг. 3. Для удобства измерения и повышения точности боковые стенки участка, образованные свободными поверхностями затвердевших наполнителей, устанавливают строго вертикально. Определение локальной лористости проводят путем заливки известного количества жидкости в исследуемый участок и вычисления объема, занимаемого этим количеством жидкости вместе с засыпной средой с помощью измерения уровня жидкости в участке. Локальную пористость определяют по формуле где m — пористость i.-ro сечения исследуемого участка, аV — объем жидкости, залитой в исследуемый участок в

i-м измерении, hV, — объем i-ro сечения исследуемого участка, определяемый как произведение фронтальной части участка между уровнями h,, и h; на протяженность участка в перпендикулярном направлении.

Формирование исследуемого участка возможно и с помощью одного наЭ полнителя., при условии сохранения образованных границ в неизменном состоянии во время формирования последующих границ. Это можно обеспечить, например, охлаждением затвердевших участков или использованием полиг ериэующихся наполнителей.

Пример 2. Проводят измерение распределения локальной пористости в засыпке стальных шаров, находящейся в круглом цилиндрическом канале с вытеснителями круглой цилиндрической формы, расположенными пати по всему сечению канала, в том числе вблизи вытеснителей.

1 . Способ исследова кия структуры засыпных сред в каналах сложной геометрии, эакпючающийся в том, что, канал с засыпной средой насыщают

t0 твердеющим наполнителем с последующим определением рас пределения пор но размерам на исследуемом локальном участке, отличающийся тем, что, с целью обеспечения иссле15 дования структуры образца без его разрушения, насьпцение осуществляют в несколько стадий, причем ка каждой стадии канал заполняют наполнителем частично и обеспечивают его

20 отверждекие, а насьпцая канал выделяют исследуемый участок, ограничивая его поверхностями затвердевшего наполнителя, после чего осуществляют его послойное заполнение жидкостью и

35 измеряют уровень жидкости, с последующим вычислением пористости.

2, Способ по и. 1, о тл и ча ю шийся тем, что насьппение осуществляют несколькими наполнителями, причем на каждой стадии используют наполнитель, температура плавления которого вьппе температуры плавления наполнителя, используемого на следующей стадии.

3 1259155 раллельно оси канала (фиг. 4 и 5) .

В канал, прогретый до температуры гзг, 0

80 С, заливается расплавленньп сплав

Вуда (t = 70 С) . Канал при этом располагается горизонтально, что контролируется с помощью уровня .

Расплавленный сплав Вуда заливается до границы исследуемого участка, „процесс контролируется через смотровое стекло. По достижении требуемого уровня канал охлаждается до о

60 С в том же положении, затем после затвердевания сплава Вуда, переворачивается вокруг продолькой о оси на 180, и в него заливается расплавленный парафин (t„„= 50 С) до второй границы исследуемого участка. Затем, после охлаждения канала до затвердевания парафина, он выставляется так, как показано на фиг. 4 и проводится измерение распределения пористости по участку.

Для этого через отверстие в торцовой стенке, сделанное в верхней части участка, заливается небольшими порциями вода и по шкале, нанесекнои на смотровое стекло с внутренней стороны, фиксируется соответствующий уровень. Затем канал прогревается о до t = 60 С и из него сливается рас- щ плавившийся парафин, после чего температура канала повышается до 80 С, и проводится выделение нового исследуемого участка (фиг. 5) .

В результате исследования получено распределение локальной пористос35

Формула изобретения

1)59155

Фиг. Е

Составитель В.Алексеев

Редактор Н.Марголина Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Заказ 5114/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4