Способ измерения эффективного радиуса пор в пористых изделиях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (1 42681 А 1 01 К 15/08 Е ТЕЛЬС ке иссеств, апорио вобенение строи- рбцион- ярной относится к техниских свойств вещваниям структурбыть использоваде находят примпример фильтрыы, порошковые со.и для капил ся зГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ С(71) Институт прикладной физики АН БССР (72) П.П,Прохоренко, Г.И.Довгялло, А.П.Корнев и Н.П.Мигун(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО РАДИУСА ПОР В ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЯХ(57) Изобретение относится к технике исследований физических свойств веществ, а именно структуры пористых тел, например фильтров, строительных материалов, порошковых сорбционных проявителей для капиллярной дефектоскопии. Измеряют Изобретение ледований физиче именно к исследо стых тел, и может ластях техники, г пористые тела, на тельные материал ные проявител дефектоскопии. Известен спос тивного радиуса по при наличии раз давлений. Исполь ний, по уравнению тивный радиус пор Недостатками недостаточная точоб определения эффекр в пористых материалах ости гидростатических зуя результаты измереПуазейля находятэффекпористого материала. этого способа являют ость и длительность и длину столба жидкости в капилляре до соприкосновения с исследуемым пористым изделием и после установления капилляр- ного равновесия между капилляром и пористым изделием. Эффективный радиус пор гзф определяется как гзф=ЧВ:1-4 роп)/(ЬЬст)1, где Ч =2 о/(2 осозд+Рй); 0 - коэффициент поверхностного натяжения жидкости; О - краевой угол смачивания рабочей жидкостью материала капилляра; Ра - атмосферное давление; Ь - длина капилляра; Й - радиус капилляра: Ьроп - длина столба жидкости до приведения в контакт с пористым телом: Ьст - длина столба жидкости после установления капиллярного равновесия. Способ можно применять для измерения эффективного радиуса пор непосредственно в готовых изделиях сложной формы и больших размеров. 2 ил,мерении, особенно при малых значениях проницаемости,Наиболее близким к предлагаемому является способ с рядом операций для построения зависимости объема пор от их радиуса путем пропитки эталонного и измеряемого образцов, выдержки для установления капиллярного равновесия, взвешивания каждого образца. На основании взвешивания, определив предварительно зависимость объема пор эталонного образца от радиуса пор, строится кривая распределения пор измеряемого образца по радиусам чизм=т(г), где чизм - объем пор измеряемого образца; г - радиус пор. Из полученной зависимости может быть рассчитан эффективный радиус пор как(2) Рх=Рсж де Вроп - д яре до при измеряемым енного сто Гссовгде гор - средний радиус пор (из зависи- МОСТИ Чиэм=т(Г);с 7 п - . краевой угол смачивания жидкостью пористого материала.Недостатком данного способа является невозможность его применения для измерений радиусов пор непосредственно на готовых пористых изделиях, особенно изделиях сложной формы и больших размеров, Это обусловлено тем, что для измерения по известному способу требуется два образца (измеряемый и эталонный) одинаковых размеров с поверхностями, обеспечивающими хороший контакт двух образцов.Ко многим пористым изделиям предъявляются требования по величинам пористости и размеров пор. Поэтому представляется важным измерение эффективного радиуса пор непосредственно в готовых изделиях (фильтры, лопатки газотурбинных двигателей, турбонагнетатели).Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа,На фиг.1 представлено измерительное устройство; на фиг.2 - зависимость эффективного радиуса гэф от длины Кт столба жидкости, оставшейся в капилляре,Цилиндрический сквозной капилляр 1 длиной 5=20-25 см и радиусом Я=5-100 мкм заполняют рабочей жидкостью 2 на (0,5-0,8) длины. Причем заполнение капилляра производят в горизонтальном положении, так как при вертикальном размещении капилляра высота подъема жидкости, обусловленная капиллярными силами, в капиллярах радиусом 5-100 мкм может быть меньше, чем (0,5-0,8) О за счет веса столба жидкости, оказывающего сопротивление капиллярным силам. После этого свободный от жидкости конец капилляра герметизируется герметиком 3. При герметизации одного конца капилляра второй конец должен оставаться в соприкосновении с рабочей жидкостью для предотвращения образования воздушного промежутка в канале капилляра со стороны заполнения. После герметизации капилляр выдерживают в жидкости 1-2 мин для установления капиллярного равновесия вследствие сжатия воздуха 4 в тупиковой части капилляра и измеряют после этого длину столба жидкости дроп,. Затем открытый конец капилляра с находящейся в канале жидкостью приводят в соприкосновение с поверхностью изделия 5 в месте, где 15 20 25 30 35 40 45 50 необходимо провести измерения, и выдерживают в таком состоянии до момента установления капиллярного равновесия между пористым изделием и капилляром, после чего измеряют длину оставшегося в капилляре столба жидкости ст, Затем рассчитывают эффективный радиус по формуле где Ч=2 о/(2 асов О+Р,Я); и - коэффициент поверхностного натяжения рабочей жидкости, Н/м; Ра - атмосферное давление Па; Я - радиус капилляра, м;- длина капилляра, м; Зроп - длина столба жидкости в капилляре перед соприкосновением с измеряемым изделий, м; Юст - длина столба жидкости, оставшейся в капилляре после установления капиллярного равновесия между капилляром и пористым изделием, м.При герметизации свободного конца капилляра в канале, свободном от жидкости (воздушный пузырь), создается избыточное давление сжатия, которое определяется как Рсж=Рк+Ра ГДЕ Ра аТМОСфЕРНОЕ ДаВЛЕНИЕ; Рк=2 и сов О /Я - капиллярное давление жидкости в капилляре (ст- коэффициент поверхностного натяжения рабочей жидкости;0- краевой угол смачивания жидкостью стенок капилляра; Я - радиус капилляра). Когда капилляр приводят в соприкосновение с поверхностью изделия, жидкость под действием капиллярных сил самого пористого изделия Рк =2 отэф, где гэф -пор Гср- эфсоз фективный радиус пор; гср - средний радиус пор; Оп - краевой угол смачивания жидкостью материала измеряемого изделия, впитывается в последнее,Жидкость будет извлекаться из капилляра до установления равновесия, характеризуемого условиемРа=Рк=Рк +Рх, (1) где Рх - давление воздушного пузырька в капилляре при установлении равновесия.При гэф Я значение РхРа,В процессе извлечения жидкости из капилляра давление запертого воздуха в канале капилляра будет уменьшаться по законуБойля-Мариотта, что выражается как ина столба жидкости в капиледения капилляра в контакт с изделием; Сэва - длина извлеа жидкости (фиг,2),У добство предлагаемоггаемо о способа запилляров одногом, что при испоользовании каих на определенго радиуса и лд ины,заполняя 5 ваться расчетненную глубин му, ожно пользон гфиг.2). Этот тканой кривой и .20 В 50ирует зависиммкм и 6)Способ измеризобретен 0 ыю поерения эристых изделиизаполнение жидкостью этад иях, Включдющ иилия, приведе ние его в контаэталонного издемым образцомакт с исследуе,отличаючто, с целью ра сширения тщи йс я темвозможностейехнологическихи способа, измеилиндрическо ГО СКВОЗНОГО Керяют радиуссле заполнениявободный конеия жидкостьюу столбика жиц капилля ар, измеряютдлиидкости в капилляения в контактляредо привеосле контаккт с изме яетавмомент ор мым изделием ирного рав новесия оп е едостижения капи- лпор изделия из соотношения9 Й(4) 15 где Ч=2 о/(о 2 созО+Р, К; о -Ц де Ч, К); о - коэффициентрабочей жиДкО"го натяженияа - атмосферное давление, Р ф- радиус капилля а мугол смачивания б дкостью матеия рабочей жиЭтим способом можно опля фективный радино определять эф- ныЕ И ОЛЬКО ЕДИНОГОиус пор не телия, но идиспд персных порош для капиллярнойер, порошковых проявителейи дефектоскопии.чается в томреимущество данного способа заклю д, что для изме рения ффщю- пор пористогопов заявляемому сп босо унет е"материала по 30атм ление специ ального об азр буется изготов- ра; ния, а изме рение можно и ов др зца.для измеренепосредственно нано проводить жид висимо от его фоГОТОВОМ изделии незаормы и размеров.. ряе35 жидравн оэффициент кости; Ра. - ус капилляматериала ина столба акт с изместолбика иллярного 1742681В момент установления к равновесия межкапиллярного пилляром выраду пористым и жением (2) запишзделием и капишется как(3) ст роп-Ьзвлг Рсж=Рк+Ра. (3) змерив длину с олбика жидкор д стижения ап яре после о вновесия Вст, эилфф аГэф 2(тт 62 ттттаяерхностного натяже ос ежения жидрное давление я - О- краевои угол смачивания илляра жидкостью; ) костироп дл до приведения в клием; овесия; Ь - л сле установления кап- длина капилляра17426"1 30 35 50 Редактор Л.Гратилло Заказ 2279 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101