Способ определения объема задерживающих пор фильтрующего материала

 

Способ определения объема задерживающих пор фильтрующих материалов относится к области фильтрации, в частности к оценке показателей качества фильтрующих материалов. Целью изобретения является повышение точности определения объема задерживающих пор путем устранения ошибок, связанных с неопределенностью формы ка-: пилляров в фильтрующих материалах. Способ заключается в пропускании газа под давлением через сухой и пропитанный жидкостью образец. Затем снимают характеристики проницаемости сухого и пропитанного жидкостью образца . Дополнительно замеряют расход газа через единичную пору пропитанного жидкостью образца при давлении, соответствующем раскрытию данной поры , и дальнейшей математической обработкой полученных характеристик определяют объем задерживающих пор на единице поверхности материала. 1 табл. 3 ил. о сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дй 4 С 01 М 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2)) 3856308/29-25 (22) 19.02.85 (46) 07.05.88. Бюл. ¹ 17 (72) Л.Л.Шарипова, В.А. Алешин и Г.И.Сазонова (53) 539.217.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 413407, кл. G 01 N 15/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 280042, кл. G 01 N 15/08, 1969, I (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ЗАДЕРЖИВАЮЩИХ ПОР ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА (57) Способ определения объема задерживающих пор фильтрующих материалов относится к области фильтрации, в частности к оценке показателей качества фильтрующих материалов. Целью

„„SU„„1394109 А 1 изобретения является повышение точности определения объема задерживающих пор путем устранения ошибок, связанных с неопределенностью формы ка- пилляров в фильтрующих материалах.

Способ заключается в пропускании газа под давлением через сухой и пропитанный жидкостью образец. Затем снимают характеристики проницаемости сухого и пропитанного жидкостью образца. Дополнительно замеряют расход газа через единичную пору пропитанного жидкостью образца при давлении, соответствующем раскрытию данной поры, и дальнейшей математической обработкой полученных характеристик . определяют объем задерживающих пор на единице поверхности материала.

1 табл. 3 ил.

1394109

Изобретение относится к контрольно измерительной технике, а именно к бласти изучения фильтрационных свойств, и может быть использовано для определения грязеемкости фильтрувщих материалов.

Целью изобретения является повышейие точности определения путем устра ения ошибок, связанных с неопреде"10 ле ностью формы капилляров в фильтр щем материале.

На фиг,1 показана схема устройства для определения зависимости расхо а газа от давления через образец; 15 на фиг.2 — схема устройства для нэме ения расхода газа через единичную по у; на фиг.3. — зависимости расхода га а от давления.

Устройство содержит зажимное при- 20 способление 2, газовый баллон 3, воз" д ный фильтр 4, редуктор 5, ротом тр 6, пьезометр 7, емкость 8 с жидк стью 9, мерный колпак 10, 25

Способ осуществляется следующим ! образом, В устройство закрепляют сухой образец 1 исследуемого фильтрующего материала, устанавливают в эажимное 30 приспособление 2, в полость которого пОдается газ из баллона 3, предварительно очищенный воздушным фильтром 4, при пониженном (редуктором 6) давлении. Пропускают газ через образец 1 и снимают зависимость расхода газа от давления (характеристика проницаемости сухого образца), Затем образец 1 пропитывают смачивающей жидкостью и медленно повы- 40 шают давление под образцом до появления первого пузырька. При дальнейшем увеличении перепада давления на пропитанном образце фильтрующего материала открываются сквозные поры от мак симальных до минимальных значений в соответствии с приведенной выше зависимостью для равновесного капилляр- ного давления.

Давление газа увеличивают ступенчато, при каждом фиксированном зна.ении давления производят считывание данных по показаниям ротометра 6 и пьеэометра 7.

Характеристику проницаемости пропитанного образца снимают с момента появления первого пузырька цо состояния сухого (или почти сухого) образца, ру

 — Ьк — аРнп !

0(Н ж

I и< атмосферное давление; — высота подъема жидкости 9 в мерном колпаке;

h — высота жидкости 9 над образцом; где В„

h относительная плотность жидкости 9 (по отношению к воде) давление насыщенных аров жидкости 9.

В процессе математической обработки иэ полученных результатов исключают данные, кратные наименьшим полученным величинам, т.е. исключают результаты замера расходов газа через несколько соседних пор одного размера (спаренные струйки газа).

По полученным данным вычерчиваются графики (фиг.3) где кривая 1 характеристика сухого образца, кривая 2 — характеристика проницаемости пропитанного образца.

С целью дополнительного замера расхода газа через единичную пору исследуемого материала зажимное приспособление 2 (фиг.2) с образцом I опускают в емкость 8 с жидкостью 9 на глубину h и медленно повышают давление газа до dP до появления отдельных струек газа, проникающих через единичные поры исследуемого материала и слой рабочей жидкости

h . Необходимость эта вызвана тем обстоятельством, что при пропускании газа через пропитанный жидкостью образец замер расхода газа при давлении появления первого пузырька зачастую определяет данные истечения через несколько пор одного размера, что подтверждается многолетним опытом анализа данных исследований.

Накрывая отдельно самые тонкие струйки градуированным стеклянным колпаком, заполненным жидкостью 9, при фиксированном значении перепада давления 8Р на образце, соответствующем моменту появления этих струек, замеряют время ь вытеснения единицы объема v жидкости из-под мерного колпака 10.

Расход воздуха через единичную по1394109

При математической обработке характеристики проницаемости сухого образца исследуемого материала используют известные законы гидравлики.

Прямолинейная зависимость перепада давления от расхода газа описывается уравнением Пуазейля для ламинарного течения., 10

Р.ДР - — -- q ч ° где с

-F — удельная пропускная, способность единицы поверхности исследуемого образца;

Q — расход газа;

F — площадь поверхности образца;

К вЂ” коэффициент удельной пропускной способности; — коэффициент динамичес- . кой вязкости.

При увеличении скоростей протекающего потока режим течения через по-25 ровые каналы переходит в турбулентный и описывается уравнение Грина

50 определяется по данным прямолинейного участка характеристики проницаемости сухого образца 1 исследуемого материала.

По данным криволинейного участка той же характеристики (в области максимальных скоростей ) из эависи55 р а

ДР = — — ч + (m +8)p

К

30 где р — плотность потока;

m и 6 — характеристические постоянные (по результатам исследований (m+8) 1,19 — при единицах измерения параметров потока, принятых в С1ПА, в случае измерения Р в мм

2 вод.ст., и в л/мин.см, у в (m+8) = 0,098), м

z — количество поровых каналов на единице поверхности исследуемого образца материала;

М вЂ” площадь проходного сечения 45 пор на единице поверхности материала.

Тогда постоянный коэффициент удельной пропускной способности (2) Далее, принимая, что при давлении, когда через гропитанный образец продавливается половина расхода сухого образца (кривая 3, фиг.2), раскрывается пора среднегеометрического размера d по данным фиг.2 определяют значение d P . Тогда характеристику проницаемости сухого образца можно рассматривать как зависимость суммарного расхода газа, протекающего через (f(z) F) поровые каналы среднегеометрического размера Й, от перепада давления

Q,„..„„0,„„z F = f(aP) Учитывая, что при одинаковом значении перепада давления (dP ) на су1 хом и пропитанном образце скорости течения в порах одинаковы, отношение расходов газа через единичные поры размеров d р(f ) и d;(f,) Q ед р

f е Оу

Ъ 1

<ед едпр где Q „„, — значение расхода газа по характеристике проницаемости сухого образца (фиг.3 ) при значении перепада давления лР;, соответствующем замеру расхода газа через единичную пору исследуемого материала; расход газа через единичед прГ ную пору исследуемого материала (определяется путем выделения из общего потока единичной струйки и замера его гидравлических параметров).

Тогда, используя зависимость Кантора

1«аР;

»

d. аР р определяют количество сквозных пор на единице поверхности исследуемого образца материала мости Грина определяется площадь проходного сечения пор на единице поверхности материала

1 394109

0 0 111 Рсо 2!!в --à====== (==== ) (Ç) 1

По полученным параметрам поровой структуры определяется объем задерживающих пор исследуемого материала

rro соотношению (fс )

«!

8я зК (4) Пример, Математическая обраотка результатов испытания по опреелению гряэеемкости образца сетки

О/720 (d0 -" 30 мм; Р 7,07 см ).

Р;, мм вод.ст. v см

50 0,0012

92 0,0006

98 0,00055

314

330

329

345

354

370

112 О, 0005

359

375

С учетом высоты подъема жидкости в мерном колпакеЬ для замеров в эти"

35 ловом спирте расход воздуха определяют по зависимости

В-700

В+(л„Ь, + ЛР,.)

40

Из анализов полученных результатов следует, что величина расхода воздуха через единичные поры размера

d. при давлении от 345 до 375 мм вод. ст. составляет 0,0005-0,0006 л/мин. 45

Величину Ое и 0,0012 л/мин иэ дальнейшей обработки исключают, как результат замера параметров спаренной струйки (вдвое больше расхода через единичную пору). 50 !

По данным прямолинейного участка характеристики 1 (фиг.3) определяют удельную пропускную способность по зависимости (1) К 0,27 .10 л/см

По данным криволинейного участка характеристики 1 при максимальных скоростях определяют площадь проходного сечения пор на единице поверхСтруйки DP; + и . Ь„, мм вод,ст условия испытания: В 10330 мм вод,ст.; t 18 С (291 К).

Данные результатов испытаний по снятию характеристик проницаемости представляют в виде графических зависимостей фиг,З (характеристики проницаемости сухого 1 и пропитанного

2 смесью жидкостей ТС-l u ANT-10 (i:1) образца сетки 80/720).

Результаты замера гидравлических параметров струек, продавливаемых через.единичные поры образца сетки

80/720, погруженного в этиловый спирт на глубину h + 20 мм, сводят в таблицу. ности сетки 80/720 по зависимости (2) (fr) 0,189.

По графикам фиг.З при Я пР определяют давление продавливаемых. жидкостей из поры среднегеометрического размера >Рсп 555 мм вод.ст.

Из зависимости Кантора по данным появления первого пузырька воздуха .над образцом (раскрывается пора наибольшего размера d<) определяют соотношение констант равновесия для пересчета данных при испытании в различных жидкостях, в частности для смеси жидкостей Т(-1-ANT-10(1:1) и этилового спирта

С,„а. D Pceo йФ -- - - Зй

У

Сэт.сп

do > т,сп.о

Количество сквозных пор на 1 см сетки 80/720 определяют по зависимости (3) счх i дРср ю =«===««=«(1

Чед пР- дР „„, 1394109

10 где дР— условие раскрытия поры см размера d< при пропитке смесью ТС-1-АМТ-10; дP dP — — — 406 мм вод.ст, "Ссм см 1 f

Ger,сп г 65400.

Объем задерживающих пор (грязеемкость) единицы площади сетки 80/720 определяют по соотношению (4) (g в)з ммз

Ч= — — — - 1,5 ——

8Л zK см

Формула изобретения

Способ определения объема задерживающих пор фильтрующего материала, заключающийся- в пропускании газа под давлением через сухой и пропитанный жидкостью образец, снятии зависимости расхода газа от давления в обоих случаях и вычислении объема пор, о тл и ч а þ ö H é с я тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно измеряют расход газа через единичную пору пропитанного жидкостью образца при давлении, соответствующем раскрытию данной поры, и учитывают полученное значечие при вычислении объема пор.

1394109

Составитель А.Кощеев

Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор М Максимишинец

Заказ 2214/40 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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