Распределение проницаемых поровых каналов пористой среды по размерам из пневматических характеристик

Abstract

Развитие сельского хозяйства в Украине предусматривает широкое использование материалов стойких к агрессивной среде, в том числе пористых полимерных материалов. Одной из существенных тенденций в области полимерного материаловедения является разработка и изучение пористых материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЕ). Важнейшими эксплуатационными характеристиками фильтрующих материалов являются их тонкость очистки и проницаемость . Проницаемость фильтроматериала – интегральная характеристика, отражающая пропускную способность и количество поровых каналов определенного диаметра. В фильтроматериалах имеет место распределение поровых каналов по их проницаемости. Для практических целей в указанном распределении целесообразно выделить группу поровых каналов, на которую приходится основной поток фильтруемой среды. Отметим, что эта группа определяет и тонкость очистки фильтра. Для изучения распределения проницаемости поровых каналов и выделения интервала диаметров поровых каналов, обеспечивающих основной поток фильтруемой среды, целесообразно использовать метод вытеснения жидкости из пор . Ранее данным методом было установлено распределение поровых каналов по их диаметрам, которое лишь косвенным образом позволяет судить о фильтрующей способности этого материала. Отметим, что при анализе этих данных авторы методом “секущих” через точки кривой вытеснения аналитически определяли приращение расхода газа, вызванное открывающимися новыми поровыми каналами,. Однако, такой подход не вполне корректен, так как не отражает физическую сущность процесса вытеснения жидкости из пор с последующей продувкой открывшихся поровых каналов сжатым газом, что, в конечном счете, приводит к резкому искажению данных о распределении поровых каналов по их диаметрам. Предложен метод оценки распределения коэффициентов проницаемости по размерам поровых каналов фильтроматериалов на основе анализа параметров касательных к кривой вытеснения. Получено распределение коэффициентов проницаемости по размерам поровых каналов в полимерном фильтрующем материале с тонкостью фильтрования 3 мкм. Показано, что в указанном фильтроматериале наиболее проницаемые поровые каналы, через которые проходит основной поток (более 75% общего расхода газа) имеют диаметры в интервале 13,8 – 22,4 мкм.

Запропоновано метод оцінки розподілу коефіцієнтів проникності за розмірами порових каналів фільтроматеріалів на основі аналізу параметрів дотичних до кривої витіснення. Отримано розподіл коефіцієнтів проникності за розмірами порових каналів в полімерному фільтруючому матеріалі з тонкістю фільтрування 3 мкм. Показано, що в зазначеному фільтроматеріалі найбільш проникні порові канали, через які проходить основний потік (понад 75% загальної витрати газу) мають діаметри в інтервалі 13,8 - 22,4 мкм. Розвиток сільського господарства в Україні передбачає широке використання матеріалів стійких до агресивного середовища, в тому числі пористих полімерних матеріалів. Однією з істотних тенденцій в області полімерного матеріалознавства є розробка і вивчення пористих матеріалів на основі політетрафторетилену (ПТФЕ). Найважливішими експлуатаційними характеристиками фільтруючих матеріалів є їх тонкість очищення і проникність [1]. Проникність фільтроматеріала - інтегральна характеристика, що відображає пропускну здатність і кількість порових каналів певного діаметру. У фільтроматеріали має місце розподіл порових каналів по їх проникності. Для практичних цілей в зазначеному розподілі доцільно виділити групу порових каналів, на яку припадає основний потік фільтрованої середовища. Відзначимо, що ця група визначає і тонкість очищення фільтра. Для вивчення розподілу проникності порових каналів і виділення інтервалу діаметрів порових каналів, що забезпечують основний потік фільтрованої середовища, доцільно використовувати метод витіснення рідини з пор [2]. Раніше [3] даним методом було встановлено розподіл порових каналів по їх діаметрам, яке лише непрямим чином дозволяє судити про здатності, що фільтрує цього матеріалу. Відзначимо, що при аналізі цих даних автори [4] методом "січних" через точки кривої витіснення аналітично визначали приріст витрати газу, викликане відкриваються новими поровимі каналами ,. Однак, такий підхід не зовсім коректним, оскільки не відображає фізичну сутність процесу витіснення рідини з пір з наступною продувкою відкрилися порових каналів стисненим газом, що, в кінцевому рахунку, призводить до різкого спотворення даних про розподіл порових каналів по їх діаметрами.

A method for estimation of the permeability coefficients distribution by the sizes of the pore channels of filter materials based on the analysis of parameters tangent to the displacement curve is proposed. The distribution of permeability coefficients by the sizes of pore channels in a polymer filtering material with a filtration fineness of 3 μm is obtained. It is shown that in the specified filter material, the most permeable pores through which the main stream passes (more than 75% of the total gas flow) are in the range of their diameters 13.8 - 22.4 μm. The development of agriculture in Ukraine provides for the widespread use of materials resistant to aggressive media, including porous polymeric materials. One of the significant trends in the field of polymer materials is the development and study of porous materials based on polytetrafluoroethylene (PTFE). The most important performance characteristics of filter materials are their fineness and permeability [1]. The permeability of the filter material is an integral characteristic reflecting the capacity and the number of pore channels of a certain diameter. In the filter materials there is a distribution of pore channels according to their permeability. For practical purposes in the specified distribution it is advisable to allocate a group of pore channels, which accounts for the main stream of the filtered medium. Note that this group also determines the fineness of cleaning the filter. To study the distribution of permeability of the pore channels and the selection of the interval of pore channel diameters that provide the main flow of the medium being filtered, it is advisable to use the method of liquid displacement from the pores [2]. Earlier [3], this method established the distribution of pore channels according to their diameters, which only indirectly allows us to judge the filtering ability of this material. Note that when analyzing these data, the authors [4] using the method of “crossing” through points of the displacement curve analytically determined the gas flow increment caused by the opening new pore channels. However, this approach is not completely correct, because it does not reflect the physical essence of the process of displacing fluid from the pores with subsequent purging of the opened pore channels with compressed gas, which ultimately leads to a sharp distortion of data on the distribution of pore channels in their diameters.