---

Результаты анализируют по уравнению

Q ^р _1_
е • Є • и ~ % Л • и ‘%

(приложение А, уравнение А.2).

Это уравнение можно переписать в виде у = ах + Ь, где

Значения х и у вычисляют для каждого уровня перепада давления и скорости течения. Соответствующие значения х и у наносят на миллиметровую бумагу и проводят прямую линию, оптимально со­единяющую эти точки.

По пересечению этой линии с осью у определяют обратную вязкостную проницаемость (1/T_F).

Тангенс угла наклона этой линии дает величину, обратную инер­ционной проницаемости (l/T,).

В случае затруднения прямая линия должна быть определена методом наименьших квадратов.

Примечание — При измерении течения в ламинарном режиме определяют только коэффициент вызкостной проницаемости (см. приложение А).

Коэффициент вязкостной проницаемости записывают в 10’¹² м² (1 мкм²), а коэффициент инерционной проницаемости в 10^-6 м (1 мкм) с точностью ±5% по отношению к их величине.

Порядок округления результатов вычисления коэффициентов прони­цаемости должен быть указан в нормативно-технической документа­ции на конкретное изделие.

Примечание — Единицу измерения коэффициента вязкостной проницае­мости (мкм²) иногда называют дарси.

2. ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ

Протокол испытаний должен включать следующую информацию: а) ссылку на настоящий стандарт;

2. все детали, необходимые для идентификации испытуемого образца;

3. тип используемого оборудования;

4. жидкость, используемая для испытания;

5. полученный результат;

6. все операции, не оговоренные настоящим стандартом или рассматриваемые как необязательные;

случайные факторы, которые могли бы повлиять на результат.ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ПОРИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ

А. 1 Вязкое течение

Эмпирическая формула течения жидкостей через пористые материалы была выве­дена впервые Дарси на основе экспериментальных данных с водой. Она устанавливает пропорциональную зависимость падения давления на единицу толщины от скорости течения на единицу площади и вязкостью. Ее можно записать в виде

А

(А. 1)

Q П
е А ■ ч»,-’

при этом потери происходят в результате сдвига по вязкости. А.2 Вязкое и инерционное течение

В действительности течение жидкости и газа через пористые материалы включает

н

ходить одновременно. Опыт

есколько механизмов, многие из которых могут п показывает, что в большинстве случаев при течении жидкостей и газов через пористые материалы действуют, как правило, только три механизма. Это вязкое, инерционное и скользящее течение. Инерционное течение сопровождается потерей энергии в результате изменений направления течения жидкости при прохождении по извилис­тым порам и возникновения местных явлений турбулентности в порах. При отсутствии скользящего течения инерционные потери были объединены Форшхаймером с поте­рями при вязком течении по Дарси и представлены уравнением

(

(А. 2)

? п On
е А 'Гу А² Т,’

которое использовано в настоящем стандарте (8.3). Однако при малых скоростях течения (Q/A) вязких жидкостей инерционность в уравнении (А.2) незначительна по сравнению с вязкостью и ею можно пренебречь, чтобы получить упрошенное уравне­ние (А. 1).

А.З Скользящее течение

У равнение (А. 1) предполагает, что размер пор больше среднего свободного пробега молекул газа для испытания. Оно не применимо для пор очень малого размера и для газов при пониженном давлении или высокой температуре. Скользящее течение имеет место, если средний свободный пробег молекул и размеры пор металла являются значениями одного порядка. При наличии скользящего течения пористый металл обладает большей проницаемостью, чем при его отсутствии. Так как при наличии скользящего течения обычно отсутствуют инерционные потери, уравнение (А.2) можно записать в виде

(А.З)

где % коэффициент проницаемости при наличии скользящего течения.Находят поправку для скользящего течения

(А.4)

где % — наблюдаемая вязкостная проницаемость при наличии скользящего тече­ния;

— коэффициент истинной вязкостной проницаемости;

В~ множитель Клинкенберга, который является постоянным для данного газа и пористого материала и имеет размерность давления.

Связь между и можно представить в виде

Р + Р1)

(А.5)

% - В Чу

Отсюда, измерив % во всем диапазоне различных давлений (т.е. Р и Л), строят

Тангенс угла наклона этой линии равен В Точка пересечения этой линии с осью % дает вязкостную проницаемость

Множитель Клинкенберга В увеличивается с уменьшением размера пор, уменьше­нием относительной молекулярной массы и увеличением температуры и вязкости газа.

А.4 Эффекты стенки и краевые

Уравнение (А.2) для течения жидкостей применимо, если пористость однородная и равномерная, в действительности же на поверхности испытуемого образца имеется неоднородность. Рассматривают два случая:

эффект стенки для испытуемых образцов, края которых уплотнены в контейнере; эффект краевой на выходной и входной поверхностях всех испытуемых образцов. Для материала из гранул эффект стенки, как правило, не учитывают, если диаметр испытуемого образца не менее чем в 100 раз превышает диаметр частиц пористого металла. Если диаметр испытуемого образца около 40 диаметров частиц, то погреш­ность менее 5%.

Краевыми эффектами можно пренебречь при толщине испытуемого образца не менее 10 диаметров частиц, составляющих пористый металл. Так же, как и в случае эффекта стенки, краевой эффект зависит от разницы между пористостью на поверх­ности и внутренней пористостью.

А.5 Длинные трубки из пористых металлов

Уравнение (А.2), вычисление площади и толщины (7.1.2) и изменение падения давления (7.2) предполагают, что давление на входе по всему образцу одинаковое. Для длинных трубок с маленькими отверстиями возможны отклонения. Чтобы установить, что погрешность, вызванная падением давления жидкости по всей длине оси трубки, менее 5%, можно воспользоваться одной из следующих методик:

1. перемещают второй отвод давления в самый дальний от входа жидкости конец и сравнивают его показание с полученным на отводе давления, расположенном у входа жидкости;

2. перекрывают с одного конца трубку приблизительно на половине площади. Измеряют проницаемость перекрытой трубки, при этом неперекрытая часть трубки находится как можно ближе или как можно дальше от конца входа жидкости. Сравнивают оба показателя проницаемости.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)

ЖИДКОСТИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

В большинстве случаев использовать газы удобнее, чем жидкости. Затруднения, возникающие при применении жидкостей, заключаются в следующем:

сложно удалить все твердые частицы, которые могут попасть в поры пористого металла и, таким образом, изменить проницаемость;

растворенные газы могут выделяться в порах, вызывая явление «блокировки газом»;

гидростатический напор жидкости может вызвать дополнительные трудности при измерении перепада давления;

жидкости более дорогие и неудобные в работе;

некоторые металлы могут вступать в реакцию адсорбции с некоторыми жидкостя­ми, вследствие чего уменьшается размер пор;

из-за эффектов капиллярности и поверхностной активности степень увлажнения поверхности пористого материала может повлиять на наблюдаемую проницаемость, особенно в случае пористых металлов с малыми размерами пор.

В редких случаях используют жидкости, если требуется определение проницаемос­ти с помощью конкретной жидкости. Если указанная жидкость является жидкостью Ньютона, необходимо соблюдать следующие условия:

в жидкости не должно быть твердых частиц и растворенных газов;

весь пористый металл должен быть пропитан жидкостью, не допускается образо­вание пузырьков газа не поверхностях и в порах испытуемого образца из пористого металла.

Когда поры имеют большой размер, результаты определения проницаемости, получаемые при использовании газов и жидкостей, как правило, совпадают. Следова­тельно, газы использовать лучше, чем жидкости.

В случае использовании газов возрастает вероятность инерционных потерь и поэтому рекомендуется пользоваться уравнением (А.2) приложения А

.УДК 669.492.8:539:006.354 ОКС 77.160 В 59 ОКСТУ 1790

Ключевые слова: материалы спеченные, проницаемость, порис­тость, испытанияРедактор Р.С. Федорова
Технический редактор ВН. Прусакова
Корректор В. И, Варенцова
Компьютерная верстка С.В. Рябовой

Изд. лиц, № 021007 от 10.08.95, Сдано в набор 15.10.96. Подписано в печать 10.12.96.

Усл. печ. л. 1,40. Уч.-изд. л. 1,15. Тираж 209 экз. С4010 Зак. 567

И П К Издательство стандартов
107076, Москва, Колодезный пер., 14.
Набрано в Издательстве на ПЭВМ
Филиал ИПК Издательство стандартов — тип. “Московский печатник”
Москва, Лялин пер., 6