Патент ссср 280042

0042

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24 1I I.1969 (№ 1326371/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.VIII,1970, Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 25.XI.1970

2k, 49/02.

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

G 01n 15/08

531.7.08:530. .217.1 (088.8) Автор изобретения

С. И. Викторов

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

СТРУКТУРЫ ПОРИСТЫХ ПРОНИЦАЕМЫХ ТЕЛ

Известен способ определения основных параметров структуры пористых проницаемых тел путем продавливания газа через пропитанное жидкостью пористое тело и снятия.характеристики расхода газа от давления. Дальнейшей математической обработкой характеристики получают величины поперечных сечений пор и кривую относительного порораспределения.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что под давлением газ пропускают через сухое или осушенное пористое тело; снимают вторую характеристику расхода газа от давления и математической обработкой двух характеристик получают значения основных параметров пористого тела.

Это позволяет определить абсолютную величину площади проницаемой эквивалентной поверхности пор и ее распределение по размерам пор, а также количество сквозных эквивалентных пор для любого промежутка значений радиу"ов пор, граничных и средних эквивалентных размеров пор.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для реализации предложенного способа; на фиг. 2 †5 †гра, поясняющие математическую обработку характеристик.

Образец 1 исследуемого проницаемого пористого тела устанавливают в герметичной камере 2. Образец пропитан смачивающей жидкостью 8. Газ по трубопроводу 4 под давлением, контролируемым манометром 5, поступает в камеру 2, проходит через поры об5 разца, вытесняя при этом жидкость из пор, и далее через расходомер б в атмосферу. При изменении давления от нуля до некоторого максимального значения поры открываются от максимальных размеров до минимальных, lo чем объясняется увеличение расхода воздуха через образец.

Затем образец в сухом виде помещают в камеру 2 или осушивают его в камере 2 с помощью подогревателя 7 и снимают характери15 стику расхода от давления.

На фиг. 2 показано: координата 8 — расход газа от давления, координата 9 — давление, кривая 10 — характеристика смоченного образца, кривая 11 — характеристика сухого

20 или осушенного образца.

Кривая 10 начинается в точке 12 при минимальном давлении Р,„„, кривая 11 — в начале координат, кончаются обе кривые в точке 18 при максимальном давлении Р„„„.

25 Для каждого промежуточного значения давления в пересчете радиус пор определяют частное от давления величины 14 на величину

15 расходов. Значения частного (см. фиг. 3) умножают на наибольший расход Q„16 в

30 точке 18 давления Р„,. Получается кривая 17

Калининское конструкторско-технологическое бюро Всесоюзного научно-исследовательского института источников тока

280042

P„ макс макс (y F„г,— мин

У2— х

Q F„. r ), алин сов 6

4«а r„ площадь где

65 изменения расхода при последовательном открывании пор в пределах от минимального радиуса 18 пор до максимального 19 в координатах 20 — расход, 21 — радиус пор.

Затем производят графическое дифференцирование 22 (см. фиг. 4) кривой 17, что дает кривую 28 производной расхода (координата 24) по изменению радиуса пор (координата 25). Кривая 28 показывает долевое участие групп пор в пропуске газа при постоянном давлении.

По специальной формуле (см. ниже) рассчитывают поверхность, приходящуюся на каждый интервал размера пор с учетом абсолютных значений величин 2б и 27 по кри- 15 вой 28, соотношения радиусов 28, 29 и 18, физических свойств газа и толщины образца.

В координатах 80 — площадь и 81 †ради пор строится кривая 82 распределения проницаемой площади пор. Средний эквивалентный 20 радиус пор 88 определяется по положению центра тяжести площади, ограниченной кривой 82, с учетом площади 84, приходящейся на радиус 18.

Теоретические основы способа поясняются на примере случая ламинарного режима течения газа по поровым каналам.

Известна зависимость Кантора для равновесного капиллярного давления:

P — —" соз9, r, гле Р†равновесн капиллярное давление, о — коэффициент поверхностного натяжения, 35

r„— радиус капилляра, Π— угол смачивания.

Средняя скорость газа по поровым каналам по Пуайзелю; 40

Рх х

2 х

8ъ а где р — коэффициент вязкости газа, о †дли порового канала, равная тол- 45 шине образца.

При другом режиме течения газа применяется - соответствующая зависимость, выражающая скорость движения газа по поровым ка- 50 налам.

Расход газа при продавливании его через пропитанный жидкостью образец при Р:

r х

F — открытая проницаемая группы пор с радиусом r» у„„— максимальный радиус пор, r„,„„— минимальный радиус пор.

Кривая 10 (см. фиг. 2) в координатах 8 — 9 отражает расход для любого значения 14 давления Р„.

Расход газа через сухой или осушенный образец для любого значения Р»: и макс макс

4х o ° Ух мин мин

Кривая 11 отражает расход Q» äëÿ любого значения 15 давления Р .

Поделив значения 14 первого уравнения расхода на значения 15 второго для каждого значения давления Р» в интервале от Р„ин 12 до Р„„, 18 (см, фиг. 2), получают интегральную кривую 17 относительного изменения расхода в зависимости только от последовательности открывания пор в интервале от r„ 18 (см. фиг. 3) до rM»«19 при постоянном давлении:

r х х

F» r„g Р

Qo макс г т мин

Д 4 — r

r макс

F„r, Р У2

r макс мин где q †элементарн относительное приращение расхода при изменении радиуса

ПОР Íà ЛУ=У» — r»

Зависимость отражает только структуру пористого тела, так как в ней дается закон относительного изменения открытой проницаемой,поверхности по мере последовательного открывания или закрывания пор в пределе от

Умин ДО Умакс

Кривая 17 может отражать приведенный расход газа для определенного значения давления при продавливании газа через сухой образец при условном последовательном открыВаиии IIOPOBbIX KBHBJIOÂ ОТ r нн ДО Умакс х

s,=q„ д„,," (г„ „мин мин

r х — Q F» гл)

r мин где Q„— расход газа при Р„18 (см. фиг. 2).

Производная этой зависимости представляет собой кривую 28 (см. фиг. 4) долевого расхода, приходящегося на определенную группу пор

d (S») 1

drх

P азмерность,производной в см2/сек.

Решая совместно уравнение расхода газа на элементарном участке от у до r, х х — 1 — (х+ » — 1)

2 и х — 1 ая = s„— s,F = Q„(g q„— ; q„j, амин мин

280042 получают (Гх + Гх1) х

Х вЂ” 2

7tI х

Фиг. 1

12 го гб гя яв в г

Фиг. 3

2с

33 иг 5 де r„— предельный наименьший радиус пор

18 (фиг. 3).

Общая абсолютная величина эквивалентной ароницаемой площади пор от гл до rmax определяется суммой:

Г

a=Q „. л

Количество эквивалентных пор на участке эта, ivor„.

Предмет изобретения

Способ определения основных параметров структуры пористых проницаемых тел путем

S пропускания газа под давлением через пропитанное жидкостью пористое тело и снятия характеристики расхода газа от давления, отличаюи ийся тем, что, с целью определения абсолютной величины площади прони цаемой

1О эквивалентной поверхности пор и ее распределения по размерам пор, количества сквозных эквивалентных пор для любого промежутка значений радиусов пор, граничных и средних эквивалентных размеров пор, под давле1s нием газ пропускают через сухое или осушенное пористое тело, снимают характеристику расхода газа от давления и математической обработкой двух указанных характеристик получают значения основных параметров по20 ристого тела.