Устройство для определения паропроницаемости и сорбционной емкости материалов

(21) 3395340/1 (22) 22.02.82 (46) 30.08.83. (72) О.В.Цирли (71) Научно-ис тут строительн СССР юл, Р 32 о ССС53.СССР9.СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ САНИЕ ИЗО ледовательский инстй Физики Госстроя 8. 8)идетельств15/08, 19етельство5/04, 196етельство18-25,81 (прототип 53) 625, 85: 620. 1(0 56) 1. Авторское св 102719,.кл, С 01 М 2. Авторское свид 241083, кл. О, 01 М 3. Авторское свид о заявке М 3305290/ л, С 01 М 15/08, 19(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПАРОПРОНИЦАЕМОСТИ И СОРБЦИОННОЙ ЕМКОСТИ МАТЕРИАЛОВ содержащее двекамеры, разделенйые испытуемым образцом,одна из которых заполнена жидкостью и снабжена уровнемером, адругая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящейиз образца, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиопределения сорбционной емкости, камера с жидкостью снабжена барботером,входной патрубок которого соединенс паровоздушной полостью камеры сжидкостью, в выходной введен в еедноИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, в строительной физике для определения влажностных характеристик конструкционных материалов (коэффициентов сорб ции) паропроницаемости и диффузии).Известно устройство для определения паропроницаемости пористых материалов, которое представляет собой емкость с жидкостью - источник 10 паров, на торец которой помещен образец, герметично перекрынающий источник паров, и поглотитель влаги, по изменению веса которого определяется количество прошедшей через образец 5 влаги 1 .Однако указанное устройство обладает малой точностью определения коэффициента паропроницаемостии не обладает возможностью определения сорбционной емкости материала.Известно также устройство для определения кинетики паровлагопередачи через текстильные материалы, содержащие дне камеры, Разделенные испытуемым образом, при этом одна иэ камер (нижняя) частично заполнена жидкостью и снабжена капилляром для регистрации ее уровня, а вторая (верхняя) снабжена емкостью с поглотителем и средством определения количества поглощенной им влаги 1.21Недостатками данного устройстваявляется низкая точность н определении сорбционной емкости материалов, так как количество поглощаемой мате риалом влаги определяют по показаниям капиляра, регистрирующего количество жидкости в нижней камере, и коэффициента паропроницаемости, так как концентрацию пара на поверх ностях образца приравнивают к концентрации над поверхностями источника и поглотителя влагипренебрегая сопротивлением переноса пара.Наиболее близким к предлагаемому 45 по технической сущности является устройство для определения паропроницаемости и сорбционной емкости пористых материалов, содержащее две камеры, разделенные испытуемым образцом, одна из которых заполнена жидкостью и снабжена уровнемером, а другая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящей из образца. Над образцом и под ним установлены чувствительные 55 элементы, выполненные из синтетического моноволокна и установленные у поверкностей образца на расстоянии, соизмеримом с диаметром моноволокна ГЗ. 60Недостатком известного устройства является низкая точность в определении сорбционной емкости материалов, так как малдму изменению уровня жидкости в нижней камере соответствует большое изменение количествавлаги, попадающей н образец.Цель изобретения - повышение точности определения сорбционной емкости.Поставленная Цель достигаетсятем, что в устройстве для определенияпаронепроницаемости исорбционной емкости материалов, содержащем две камеры,разделенные испытуемым образцом,однаиз которых заполнена жидкостью иснабжена уровнемером, а другая снабжена средством для регистрации количества влаги, выходящей иэ образца,камера с жидкостью снабжена барботером, входной патрубок которого соединен с паровоэдушной полостью камеры с жидкостью, а выходной нведен нее дно,На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - зависимость массыпотока пара от времени.Устройство содержит климатическуюкамеру 1, в рабочем объеме которойразмещены аналитические весы 2 сдатчиком 3 положения коромысел весов 3, механизм 4 наложения раэновесок, регистрирующий прибор 5, сосуд б с прозрачными стенками 7 и рабочей жидкостью 8, генерирующийпар, барботер 9, образец 10 исследуемого материала, оптический уроннемер11, состоящий из источника 12, приемника 13 света и регистрирующего прибора 14.Устройство работает следующимоб:разом.В рабочем объеме климатическойкамеры 1 создается постоянная температураи относительная влажностьвоздуха У, которой соответствуетпарциальное давление нодяных паровР непоСреДСтвенНО над.верхней.поверхностью образца.Парогазовая смесь в полости сосуда6 непосредственно под образцом 10 стемпературой ф, относительной влажностью воздуха Ч и парциальным давлением Р образуется посредством бар-.ботажа воздуха, эабираемого непосредственно из полости сосуда б подобразцом 10 и пропускаемого черезстолб жидкости 8 с помощью барботера9. По мере всплытия пузырьки воздуханасыщаютоя парами жидкости 8, Причемвремя насыщения пузырей меньше времени задержки их в жидкости, определяемой скоростью нсплытия пузырей( 20 см/с). Небольшой объем полостисосуда 6 под образцом 10 и непрерывная работа барботера 9 обеспечиваютмногократную смену паровоздушной смеси у нижней поверхности образца10, подцерживая на ней постоянными температуруи парциональное давлвние пара Р. РазниЦа парциальныхдавлений водяного пара аР = (Р -Р)"ст 3 Ж дГаС оСбр бобр где Эст"ст"оф югф по торцам образца 10 вызывает фильтрационный поток массыЭпара через образец 10 за счет процесса диффузии, который происходит одновременно с накоплением материалом образца 10 влаги - процессом сорбции. Количество 5 входящего в образец пара йбв за промежуток времени дГ определяется с помощью уровнемера 11, регистрирующего изменение АН уровня жидкости 8 в сосуде б. 10Для повышения точности определения 6необходимо выполнить сосуд б с наименьшим поперечным сечением 5 и большой высотой, что автоматически приведет к снижению площади (5 зеркала испарения, которая при испытании значительно паропроницаемых материалов не обеспечит необходимого парциального давления водяного пара Р под образцом 10. Применение барботажа обеспечивает создание доста- точной поверхности испарения в виде поверхностей пузырей непосредственно в жидкости 8.Вынужденные конвективные токи парогазовой смеси, образуемые вентиляторами климатической камеры 1 (не показан) над верхней поверхностью образца 10 и барботером 9 под нижней, практически полностью уничтожают сопротивление паролроницаемости воздушных слоев, прилегающих к образцу 10, позволяя принять на его поверхностях значения давления парциальных Р и Р 2, что приводит к более точному определению паропроницае- З мости рУравнемер 11 выполнен по типу оптического и позволяет регистрировать большие изменения уровня Н жидкости. При повороте источника 12 40 и приемника 13 светового излучения на фиксируемый угол р, луч света, пройдя через светопроэрачную стенку 7 сосуда б, отражается от.поверхности 8 и.попадает на фотоприемник 13,. Электрический сигнал на приемнике 13 регистрируется прибором 14, Величина уровня жидкости. (м) определяется иэ соотношениян р, (мгде Й - полурасстояние между осямиисточника 12 и приемника 13излучения. Количество выходящего иэ образца 10 пара а 6 эа промежуток времениехЛ, вызванный процессом его диффузии в воздух с парциальным давлением водяных паров Р 2, регистрируется дистанционно-управляемыми апалитическими. весами 2. Сигнал об изменении положения коромысел весов (т.е. об изменении веса системы, состоящей из сосуда б, жидкости 8 и образца 10) поступает от датчика на регистрирующий прибор 5, управляющий механизмами 4 наложения разновесок. Коэффициент паропроницаемости и сорбционную емкость определяют согласно выражениям поток массы пара через образец стационарной стадии процесса влагопереноса, г/чфтолщина образца, м; приращение веса образца за счет процесса диффузии, г; вес сухого образца, г; поток массы пара, входящий в образец (вычисляется по величинев );поток массы пара, выходящий из образца (вычисляется по величинеЦ );время наступления стационарного режима влагопереноса, ч 1 время появления потока массы пара на выходе из образца,ч; коэффициент паропроницае-а- мости, г/м ч мм рт.ст.; Использование предлагаемого усть. ройства позволяет одновременно с определением коэффициента паропроницаемости (диффузии) материала более точно определить его сорбционную емкость. ВНИИПИ Заказ 6221/50Тираж 873 Подписное филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная,4