Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2505796C2 - Method of determination of porous permeable material mass conductivity - Google Patents

Method of determination of porous permeable material mass conductivity Download PDF

Info

Publication number
RU2505796C2
RU2505796C2 RU2011123467/28A RU2011123467A RU2505796C2 RU 2505796 C2 RU2505796 C2 RU 2505796C2 RU 2011123467/28 A RU2011123467/28 A RU 2011123467/28A RU 2011123467 A RU2011123467 A RU 2011123467A RU 2505796 C2 RU2505796 C2 RU 2505796C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
mass transfer
increment
driving force
conductivity
Prior art date
Application number
RU2011123467/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011123467A (en
Inventor
Юрий Валентинович Светлов
Дмитрий Олегович Светлов
Анна Евгеньевна Моксина
Original Assignee
ФГОУ ВПО "Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГОУ ВПО "Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности" filed Critical ФГОУ ВПО "Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности"
Priority to RU2011123467/28A priority Critical patent/RU2505796C2/en
Publication of RU2011123467A publication Critical patent/RU2011123467A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2505796C2 publication Critical patent/RU2505796C2/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: proposed method comprises defining the magnitudes of kinetic law of mass conductivity, that is, mass of substance, mass transfer motive force *difference of potentials of media) on both sides of material and process period.Note here that at the same process parameters said values are measured for two or more specimens of one origin but different in thickness. Then, unknown factor of mass conductivity is calculated by the formula obtained analytically:
Figure 00000015
 where δ1, δ2 are thickness of specimens, m ΔM1, ΔM2 are increment of moisture weight in experimenting, kg; Δ is total motive force of mass transfer, Pa; F is specimen surface area, m2; Δτ is increment of time corresponding to moisture weight increment, s. Said formula describes quantitative difference of potentials on material surface, that is motive force of mass transfer by mass conductivity mechanism of total motive force of mass transfer from one medium to another one via permeable material.
EFFECT: higher precision, simplified procedure.
2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии сушки и термовлажностной обработки пористых проницаемых (например, теплоизоляционных, а также дисперсных) материалов, в том числе в текстильной промышленности.The invention relates to a technology for drying and heat-moisture treatment of porous permeable (for example, heat-insulating, as well as dispersed) materials, including in the textile industry.

Известен способ определения коэффициента массопроводности на основе использования уравнения массопередачи [1-4], включающий определение разности потенциалов (движущей силы) не только сред, омывающих материал с внутренней и наружной сторон, но также потенциалов на стенках материала.A known method for determining the mass conductivity coefficient based on the use of the mass transfer equation [1-4], including determining the potential difference (driving force) of not only media washing the material from the inside and outside, but also potentials on the walls of the material.

Недостатком известного способа является трудность, а порой и невозможность измерения потенциалов (парциального давления паров влаги, концентраций и др.), низкая точность этих измерений на мягких пористых, ворсистых и т.п. поверхностях тел.The disadvantage of this method is the difficulty, and sometimes the impossibility of measuring potentials (partial pressure of moisture vapor, concentrations, etc.), the low accuracy of these measurements on soft porous, fluffy, etc. tel surfaces

Техническим результатом предлагаемого способа является его упрощение за счет исключения измерений потенциалов на поверхностях и повышение точности определяемого коэффициента массопроводности.The technical result of the proposed method is its simplification by eliminating potential measurements on surfaces and increasing the accuracy of the determined mass conductivity coefficient.

Этот результат достигается тем, что в способе определения величин, входящих в кинетический закон массопередачи, а именно: массы вещества, движущей силы процесса массопередачи (разности потенциалов сред) с обеих сторон материала, поверхности материала, времени процесса, согласно изобретению, одновременно выражена количественная доля разности потенциалов на поверхностях материала, т.е. движущей силы массопереноса механизмом массопроводности, к общей движущей силе процесса массопередачи Δ от одной среды к другой через проницаемую стенку.This result is achieved by the fact that in the method for determining the values included in the kinetic law of mass transfer, namely: the mass of the substance, the driving force of the mass transfer process (potential difference of the media) on both sides of the material, the surface of the material, the process time, according to the invention, the quantitative fraction is simultaneously expressed potential differences on the surfaces of the material, i.e. the driving force of mass transfer by the mass conduction mechanism, to the total driving force of the mass transfer process Δ from one medium to another through a permeable wall.

Это позволяет значительно упростить проведение опытов за счет исключения измерений потенциалов движущей силы на поверхностях материала и обеспечить высокую точность определяемого коэффициента массопроводности.This makes it possible to greatly simplify the experiments by eliminating measurements of the potentials of the driving force on the surfaces of the material and to ensure high accuracy of the determined mass conductivity coefficient.

Соответственно отличительной особенностью полученной формулы, дающую новую информацию о процессе, является то, что она выражает количественную долю движущей силы процесса массопроводности в материале от общей движущей силы массопередачи Δ. Зная величину этой доли и значение Δ можно точно определить коэффициент массопроводности без каких либо допущений и косвенных способов.Accordingly, a distinctive feature of the obtained formula, which gives new information about the process, is that it expresses the quantitative fraction of the driving force of the mass conductivity process in the material from the total driving force of the mass transfer Δ. Knowing the magnitude of this fraction and the Δ value, one can accurately determine the mass conductivity coefficient without any assumptions and indirect methods.

Предлагаемый способ реализуют в устройстве, схема которого показана на чертеже. Основным элементом устройства является термогигростатированная камера 1 с рециркулирующим потоком влажного воздуха. Камера разделена продольной горизонтальной перегородкой 2 на две зоны, в которых на специальных подставках 3 размещены стаканчики 4 с исследуемыми образцами 5. В камере имеется сорбент (серная кислота, цеолит и др.). Циркуляцию воздуха осуществляют вентилятором 6 в комплекте с задатчиком температуры - электроконтактным термометром 14. Скорость воздуха в зонах, а соответственно производительность вентилятора, определяют по числу оборотов рабочего колеса и регулируют автотрансформатором 7. Нагрев воздуха производят электронагревателем 8, мощность которого, а следовательно, и температуру воздуха, регулируют автотрансформатором 9.The proposed method is implemented in a device, a diagram of which is shown in the drawing. The main element of the device is a thermo-hygrostatic chamber 1 with a recirculating flow of moist air. The chamber is divided by a longitudinal horizontal partition 2 into two zones, in which cups 4 with test samples 5 are placed on special supports 3. The chamber has a sorbent (sulfuric acid, zeolite, etc.). The air is circulated by the fan 6 complete with a temperature setter - an electrocontact thermometer 14. The air speed in the zones, and accordingly the fan performance, is determined by the number of revolutions of the impeller and regulated by an autotransformer 7. The air is heated by an electric heater 8, the power of which, and therefore the temperature air regulate autotransformer 9.

Замер температуры воздуха производят сухим 10 и мокрым 11 термометрами. По их показаниям определяют относительную влажность воздуха. Скорость и циркуляцию потока воздуха замеряют переносным анемометром 12.Measurement of air temperature is carried out with dry 10 and wet 11 thermometers. According to their testimony, the relative humidity of the air is determined. The speed and circulation of the air flow is measured with a portable anemometer 12.

Для опыта подбирают два образца ткани (кожи) одной природы, но разной толщины. Одновременно исследуют 2-4 пары образцов различных материалов или структуры.For the experiment, two samples of tissue (skin) of the same nature, but of different thicknesses, are selected. At the same time, 2-4 pairs of samples of various materials or structures are examined.

Рабочий объем стаканчиков 4 заполняют на 30-50% водой, устанавливают в их пазы исследуемые образцы 5, производят уплотнение прижимной гайкой 13. Стаканчиками с образцами нумеруют, взвешивают на аналитических весах и загружают в камеру 1 на подставку 3. Регулируя нагрузку ЛАТром 7, устанавливают необходимую скорость воздуха в камере 1, а затем, постоянно увеличивая нагрузку, устанавливают заданную температуру циркулирующего воздуха. Параметры воздуха поддерживают неизменными в течении всего опыта. Через каждые 0,5…1 часа производят взвешивание стаканчиков и фиксацию параметров воздуха.The working volume of the cups 4 is filled with 30-50% water, the test samples 5 are installed in their grooves, the compression is carried out with the clamping nut 13. The cups with the samples are numbered, weighed on an analytical balance and loaded into the chamber 1 on the stand 3. Adjusting the load with LATR 7, set the necessary air speed in the chamber 1, and then, constantly increasing the load, set the desired temperature of the circulating air. Air parameters are kept constant throughout the experiment. Every 0.5 ... 1 hour weigh the cups and fix the parameters of the air.

Опыт заканчивают после того, как стабилизируется убыль влаги в стаканчике. Этому условию соответствует 2-3х кратное повторение одной и той же убыли влаги за одинаковые промежутки времени.The experiment is completed after the loss of moisture in the glass is stabilized. This condition corresponds to 2-3 fold repetition of the same moisture loss over the same time intervals.

Таким образом, предлагаемый способ, благодаря исключению измерений на поверхности материала, имеет следующие преимущества: высокая точность определяемых коэффициентов массопроводности λm, относительная простота проведения опытов и обработки результатов, сокращение длительности процессов, исключение травматичности материала, а значит - лучшая воспроизводимость результатов, расширение класса исследуемых материалов и быстрейшее накопление экспериментальных данных.Thus, the proposed method, due to the exclusion of measurements on the surface of the material, has the following advantages: high accuracy of the determined mass conductivity coefficients λ m , relative ease of conducting experiments and processing the results, reducing the duration of the processes, eliminating the invasiveness of the material, which means better reproducibility of the results, expanding the class studied materials and the fastest accumulation of experimental data.

Расчетное выражение выведено на основе закона массопередачи [1]. При выводе искомого уравнения и преобразованиях использованные в современной литературе, общеупотребительные обозначения [1, 4]. В частности, в учебнике А.Г. Касаткина «Основные процессы и аппараты химической технологии» (издание восьмое, переработанное, изд. «Химия», 1971 г.) в гл. 8 «Основы массопередачи» изложены понятия, формулировки, обозначения и базовые уравнения массопередачи, коэффициента массопередачи - стр.428, а также зависимость между коэффициентами массопередачи и массоотдачи - стр.429-430; уравнение массопроводности - стр. 454. Нами использованы следующие обозначения: λm - коэффициент массопроводности пористого материала, кг/(м·с·Па); δ1, δ2 - толщина образцов, м; ΔМ1, ΔМ2 - приращении е массы влаги в процессе опыта,

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000002
кг; Δ - общая движущая сила процесса массопереноса, Па; F - площадь поверхности образца, м2; Δτ - приращение времени, соответствующее приращению массы влаги, с; Km1, Km2 - коэффициенты массопередачи в сравнительных опытах, кг/(м2·с·Па) β1=β2=β - коэффициенты массоотдачи между средой и поверхностью материала, кг/(м2·с·Па); α=δ1/δ2 - отношение толщины образцов одной и той же природы в опыте.The calculated expression is derived based on the law of mass transfer [1]. When deriving the desired equation and transformations, the commonly used notation used in modern literature is [1, 4]. In particular, in the textbook A.G. Kasatkina "Basic processes and apparatuses of chemical technology" (the eighth edition, revised, published by "Chemistry", 1971) in Ch. 8 “Fundamentals of mass transfer” describes the concepts, formulations, designations and basic equations of mass transfer, mass transfer coefficient - p. 428, as well as the relationship between mass transfer and mass transfer coefficients - p. 429-430; mass conductivity equation - page 454. We used the following notation: λm - coefficient of mass conductivity of the porous material, kg / (m · s · Pa); δone, δ2 - thickness of samples, m; ΔMone, ΔM2 - increment e of the mass of moisture during the experiment,
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000002
  kg; Δ is the total driving force of the mass transfer process, Pa; F is the surface area of the sample, m2; Δτ is the increment of time corresponding to the increment of the mass of moisture, s; Km1, Km2 - mass transfer coefficients in comparative experiments, kg / (m2S Pa) β1 = β2= β - mass transfer coefficients between the medium and the surface of the material, kg / (m2· S · Pa); α = δone/ δ2- the ratio of the thickness of the samples of the same nature in the experiment.

Кинетика переноса двух процессов массопередачи в стационарных условиях, отличающихся между собой толщиной пористых образцов одной и той же природы при прочих равных условиях, описываются уравнениями:The kinetics of transfer of two mass transfer processes under stationary conditions, differing among themselves in the thickness of porous samples of the same nature, all other things being equal, are described by the equations:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

В этом случае выразим через

Figure 00000005
суммы внешнего и внутреннего диффузионных сопротивлений процессов массоотдачи. Тогда диффузионное сопротивление массопередачи можно представить выражением:In this case, we express through
Figure 00000005
 the sum of the external and internal diffusion resistances of the processes of mass transfer. Then the diffusion resistance of mass transfer can be represented by the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

Диффузионные сопротивления двух образцов связаны между собой соотношением:The diffusion resistances of the two samples are interconnected by the ratio:

Figure 00000007
Figure 00000007

Выражения (1) и (2), с учетом Δ·F·Δτ=idem и (3), можно представить равенством:Expressions (1) and (2), taking into account Δ · F · Δτ = idem and (3), can be represented by the equality:

Figure 00000008
Figure 00000008

илиor

Figure 00000009
,
Figure 00000009
 ,

откудаwhere from

Figure 00000010
Figure 00000010

или с учетом (3)or subject to (3)

Figure 00000011
Figure 00000011

Выразив коэффициент массопердачи Km через (1) и подставив его значение в последнее равенство, после преобразования получим в конечном виде расчетную зависимость для определения коэффициента массопроводности:Expressing the mass transfer coefficient K m through (1) and substituting its value in the last equality, after the conversion, we obtain in the final form the calculated dependence for determining the mass conductivity coefficient:

Figure 00000012
Figure 00000012

Источники информации:Information sources:

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971 г.1. Kasatkin A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. - M .: Chemistry, 1971

2. Дубницкий В.И. Методика определения влагокоэффициентов. - М.: Энергоиздат, 1954 г.2. Dubnitsky V.I. Methodology for determining moisture coefficients. - M.: Energoizdat, 1954.

3. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных телах. - М.: Энергия, 1968 г.3. Nikitina L. M. Thermodynamic parameters and mass transfer coefficients in wet bodies. - M .: Energy, 1968

4. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. - М.: Химия, 1980 г.4. Rudobashta S.P. Mass transfer in solid phase systems. - M.: Chemistry, 1980.

Claims (1)

Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов, включающий определение величин, входящих в кинетический закон массопередачи, а именно: массы вещества, движущей силы процесса массопередачи (разности потенциалов сред) с обеих сторон материала и времени процесса, отличающийся тем, что одновременно при одних и тех же параметрах процесса проводят измерения указанных величин для двух или более образцов одной и той же природы, но разной толщины, а затем рассчитывают искомый коэффициент массопроводности по полученной аналитическим путем формуле:
Figure 00000013
где δ1, δ2 - толщина образцов, м; ΔM1, ΔM2 - приращение массы влаги в процессе опыта, кг; Δ - общая движущая сила процесса массопереноса, Па; F - площадь поверхности образца, м2; Δτ - приращение времени, соответствующее приращению массы влаги, с, при этом в данной формуле выражена количественная доля разности потенциалов на поверхностях материала, т.е. движущей силы массопереноса механизмом массопроводности, от общей движущей силы процесса массопередачи от одной среды к другой через проницаемый материал. A method for determining the mass conductivity coefficient of porous permeable materials, including determining the quantities included in the kinetic law of mass transfer, namely: the mass of the substance, the driving force of the mass transfer process (medium potential difference) on both sides of the material and the process time, characterized in that at the same time for the same the same process parameters measure the indicated values for two or more samples of the same nature, but of different thicknesses, and then calculate the desired mass conductivity coefficient by analytical radiation by the formula:
Figure 00000013
where δ 1 , δ 2 is the thickness of the samples, m; ΔM 1 , ΔM 2 - increment of the mass of moisture during the experiment, kg; Δ is the total driving force of the mass transfer process, Pa; F is the surface area of the sample, m 2 ; Δτ is the increment of time corresponding to the increment of the mass of moisture, s, while in this formula the quantitative fraction of the potential difference on the surfaces of the material is expressed, i.e. the driving force of mass transfer by the mass conduction mechanism, from the general driving force of the mass transfer process from one medium to another through permeable material.
RU2011123467/28A 2011-06-09 2011-06-09 Method of determination of porous permeable material mass conductivity RU2505796C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123467/28A RU2505796C2 (en) 2011-06-09 2011-06-09 Method of determination of porous permeable material mass conductivity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123467/28A RU2505796C2 (en) 2011-06-09 2011-06-09 Method of determination of porous permeable material mass conductivity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011123467A RU2011123467A (en) 2012-12-20
RU2505796C2 true RU2505796C2 (en) 2014-01-27

Family

ID=49256258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123467/28A RU2505796C2 (en) 2011-06-09 2011-06-09 Method of determination of porous permeable material mass conductivity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2505796C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566726C1 (en) * 2014-06-27 2015-10-27 ФГБОУ ВО Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет) Method to determine mass-transfer factor of porous permeable materials

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU174005A1 (en) * Уральский научно исследовательский институг железобетона METHOD OF DETERMINING COEFFICIENTS OF MASSOPROVOD- ^ '^^ AJJTfKf
JPS55125433A (en) * 1979-03-22 1980-09-27 Agency Of Ind Science & Technol Method of measuring diameter of hole of porous film
SU873046A1 (en) * 1980-02-29 1981-10-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" Device for determination of porous material mass transfer characteristics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU174005A1 (en) * Уральский научно исследовательский институг железобетона METHOD OF DETERMINING COEFFICIENTS OF MASSOPROVOD- ^ '^^ AJJTfKf
JPS55125433A (en) * 1979-03-22 1980-09-27 Agency Of Ind Science & Technol Method of measuring diameter of hole of porous film
SU873046A1 (en) * 1980-02-29 1981-10-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" Device for determination of porous material mass transfer characteristics

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Antonio J. et al. Artificial Neural Networks - Application, Edited by Dr. Chi Leung Patrick Hui, 26 Application of Artificial Neural Networks and Hybrid Methods in the Solution of Inverse Problems, с.541-565, 11.04.2011. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011123467A (en) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kowalski et al. Energy consumption and quality aspect by intermittent drying
Klomfar et al. Surface tension measurements with validated accuracy for four 1-alkyl-3-methylimidazolium based ionic liquids
Howell et al. Intrinsic and extrinsic temperature-dependency of viscosity-sensitive fluorescent molecular rotors
Kowalski et al. Intermittent drying of initially saturated porous materials
Qin et al. Nonisothermal moisture transport in hygroscopic building materials: modeling for the determination of moisture transport coefficients
López et al. Inter-laboratory variability results of porous building materials hygrothermal properties
Gilliland et al. The drying of solids. VI. Diffusion equations for the period of constant drying rate
RU2505796C2 (en) Method of determination of porous permeable material mass conductivity
RU2492398C1 (en) Method of predicting temperature of fines containing free and bound moisture, in convective drying process
RU2566726C1 (en) Method to determine mass-transfer factor of porous permeable materials
Johannesson et al. Test of four different experimental methods to determine sorption isotherms
RU2568983C1 (en) Method to determine coefficient of heat conductivity of liquid heat insulation in laboratory conditions
Jhider et al. Investigation of the effect of temperature on Tunisian clay product during drying process
Tavukçuoğlu et al. Determination of critical moisture content in porous materials by IR thermography
Nikitsin et al. Methods of determination of liquid transfer coefficient in building materials
Assaad et al. Effect of moisture migration on the thermal conductivity measurement of wet isolating materials during an HFM test
Martines-Lopez et al. Application of the Luikov’s model in the moisture content measurement of solid materials by the drying method
Łapka et al. Development of the experimental stand for investigation of the drying process in moist walls
Dedic Determination of coefficients in the analytical solution of coupled differential equations of heat and mass transfer during convective drying of heat-treated wood
RU2439543C1 (en) Method for complex determination of thermophysical characteristics of materials
Ojanen et al. Moisture measurement setup for wood based materials
RU2527128C2 (en) Measurement of heat conductivity and heat resistance of construction structure
RU2018117C1 (en) Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2447822C2 (en) Method for determining relative humidity of leather and footwear blanks
Cadelano et al. Thermal evaluation of envelope materials in historical buildings through Non-Destructive thermographic Moisture Analysis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140610

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20151110

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20151111

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200610