የመተላለፍ ችሎታ መለወጫ
የመተላለፍ ችሎታ መለወጫ
በ4 የተለያዩ የመተላለፍ ችሎታ ክፍሎች መካከል በሳይንሳዊ ትክክለኛነት ይለውጡ። መግነጢሳዊ (H/m)፣ ፈሳሽ (darcy)፣ ጋዝ (barrer)፣ እና እንፋሎት (perm) የመተላለፍ ችሎታዎች በመሠረቱ የተለያዩ አካላዊ ባህርያትን የሚለኩ ሲሆን በአይነቶች መካከል ሊለወጡ አይችሉም።
የመተላለፍ ችሎታ ምንድን ነው?
የመተላለፍ ችሎታ አንድ ነገር በቁስ ውስጥ ምን ያህል በቀላሉ እንደሚያልፍ ይለካል፣ ነገር ግን ይህ ቀላል ፍቺ ወሳኝ እውነታን ይደብቃል፦ በፊዚክስ እና ምህንድስና ውስጥ አራት ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ የመተላለፍ ችሎታ ዓይነቶች አሉ፣ እያንዳንዳቸው የተለያዩ አካላዊ መጠኖችን ይለካሉ።
አራቱ የመተላለፍ ችሎታ ዓይነቶች
መግነጢሳዊ የመተላለፍ ችሎታ (μ)
መግነጢሳዊ ፍሰት በቁስ ውስጥ ምን ያህል በቀላሉ እንደሚያልፍ ይለካል። መግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት (B) ከመግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ (H) ጋር ያዛምዳል።
ክፍሎች: H/m, μH/m, nH/m, አንጻራዊ የመተላለፍ ችሎታ (μᵣ)
ቀመር: B = μ × H
አፕሊኬሽኖች: ኤሌክትሮማግኔቶች፣ ትራንስፎርመሮች፣ መግነጢሳዊ መከላከያ፣ ኢንዳክተሮች፣ MRI ማሽኖች
ምሳሌዎች: ቫክዩም (μᵣ = 1)፣ ብረት (μᵣ = 5,000)፣ ፐርማሎይ (μᵣ = 100,000)
የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ (k)
ፈሳሾች (ዘይት፣ ውሃ፣ ጋዝ) እንደ ዓለት ወይም አፈር ባሉ ቀዳዳማ አካላት ውስጥ ምን ያህል በቀላሉ እንደሚፈሱ ይለካል። ለፔትሮሊየም ምህንድስና ወሳኝ ነው።
ክፍሎች: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
ቀመር: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
አፕሊኬሽኖች: የዘይት/ጋዝ ማጠራቀሚያዎች፣ የከርሰ ምድር ውሃ ፍሰት፣ የአፈር ፍሳሽ፣ የዓለት ባህሪ ጥናት
ምሳሌዎች: ሼል (1-100 nD)፣ የአሸዋ ድንጋይ (10-1000 mD)፣ ጠጠር (>10 D)
የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ (P)
የተወሰኑ ጋዞች በፖሊመሮች፣ በሽፋኖች ወይም በማሸጊያ ቁሳቁሶች ውስጥ ምን ያህል በፍጥነት እንደሚተላለፉ ይለካል። በማሸጊያ እና በሽፋን ሳይንስ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
ክፍሎች: barrer, GPU (gas permeation unit), mol·m/(s·m²·Pa)
ቀመር: P = (N × L) / (A × Δp × t)
አፕሊኬሽኖች: የምግብ ማሸጊያ፣ የጋዝ መለያያ ሽፋኖች፣ የመከላከያ ሽፋኖች፣ የጠፈር ልብሶች
ምሳሌዎች: HDPE (0.5 barrer ለ O₂), የሲሊኮን ላስቲክ (600 barrer ለ O₂)
የውሃ እንፋሎት የመተላለፍ ችሎታ
የእርጥበት ማስተላለፊያ መጠንን በግንባታ ቁሳቁሶች፣ በጨርቆች ወይም በማሸጊያዎች በኩል ይለካል። ለእርጥበት ቁጥጥር እና ለግንባታ ሳይንስ ወሳኝ ነው።
ክፍሎች: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
ቀመር: WVTR = permeanță × የእንፋሎት ግፊት ልዩነት
አፕሊኬሽኖች: የግንባታ የእንፋሎት መከላከያዎች፣ አየር የሚያስገቡ ጨርቆች፣ የእርጥበት አያያዝ፣ ማሸጊያ
ምሳሌዎች: ፖሊ polyethylene (0.06 perm), ፕሊዉድ (0.7 perm), ያልተቀባ ደረቅ ግድግዳ (20-50 perm)
ፈጣን እውነታዎች
በአይነቶች መካከል መለወጥ አይቻልም
መግነጢሳዊ የመተላለፍ ችሎታ (H/m) ≠ የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ (darcy) ≠ የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ (barrer) ≠ የእንፋሎት የመተላለፍ ችሎታ (perm)። እነዚህ የተለያዩ ፊዚክስ ይለካሉ!
ከፍተኛ ክልል
የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ 21 የክብደት ቅደም ተከተሎችን ይሸፍናል፦ ከጠባብ ሼል (10⁻⁹ darcy) እስከ ጠጠር (10¹² darcy)
የክፍል ስም ግራ መጋባት
‘የመተላለፍ ችሎታ’ የሚለው ቃል ለአራቱም ዓይነቶች ጥቅም ላይ ይውላል፣ ነገር ግን እነሱ ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ መጠኖች ናቸው። ሁልጊዜ የትኛውን ዓይነት እንደሆነ ይግለጹ!
የቁስ ልዩ
የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ በቁስ እና በጋዝ ዓይነት ላይ የተመሰረተ ነው። የኦክስጅን የመተላለፍ ችሎታ ≠ የናይትሮጅን የመተላለፍ ችሎታ ለተመሳሳይ ቁስ!
መግነጢሳዊ የመተላለፍ ችሎታ (μ)
መግነጢሳዊ የመተላለፍ ችሎታ አንድ ቁስ ለመግነጢሳዊ መስክ እንዴት ምላሽ እንደሚሰጥ ይገልጻል። የመግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት (B) እና የመግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ (H) ጥምርታ ነው።
ቀመር: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = መግነጢሳዊ ፍሰት ጥግግት (T), H = መግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ (A/m), μ = የመተላለፍ ችሎታ (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (ነጻ ቦታ), μᵣ = አንጻራዊ የመተላለፍ ችሎታ (ልኬት የሌለው)
የቁስ ምድቦች
| ዓይነት | አንጻራዊ የመተላለፍ ችሎሎታ | ምሳሌዎች |
|---|---|---|
| ዳያማግኔቲክ | μᵣ < 1 | ቢስмут (0.999834)፣ መዳብ (0.999994)፣ ውሃ (0.999991) |
| ፓራማግኔቲክ | 1 < μᵣ < 1.01 | አሉሚኒየም (1.000022)፣ ፕላቲነም (1.000265)፣ አየር (1.0000004) |
| ፌሮማግኔቲክ | μᵣ >> 1 | ብረት (5,000)፣ ኒኬል (600)፣ ፐርማሎይ (100,000) |
የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ (Darcy)
የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ ፈሳሾች በቀዳዳማ ዓለት ወይም አፈር ውስጥ ምን ያህል በቀላሉ እንደሚፈሱ ይለካል። Darcy በፔትሮሊየም ምህንድስና ውስጥ መደበኛ ክፍል ነው።
ቀመር: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = የፍሰት መጠን (m³/s), k = የመተላለፍ ችሎታ (m²), A = የክፍተት ስፋት (m²), ΔP = የግፊት ልዩነት (Pa), μ = የፈሳሽ ዝልግልግነት (Pa·s), L = ርዝመት (m)
Darcy ምንድን ነው?
1 darcy 1 cm³/s ፈሳሽ (1 centipoise ዝልግልግነት) በ 1 cm² የክፍተት ስፋት በ 1 atm/cm የግፊት ቅልመት እንዲፈስ የሚፈቅድ የመተላለፍ ችሎታ ነው።
SI እኩል: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
በፔትሮሊየም ኢንጂነሪንግ ውስጥ የፐርሚአቢሊቲ ክልሎች
| ምድብ | ፐርሚአቢሊቲ | መግለጫ | ምሳሌዎች: |
|---|---|---|---|
| እጅግ ጠባብ (ሼል) | 1-100 nanodarcy (nD) | ለኢኮኖሚያዊ ምርት ሃይድሮሊክ ፍራክቸሪንግ ያስፈልገዋል | ባከን ሼል፣ ማርሴለስ ሼል፣ ኢግል ፎርድ ሼል |
| ጠባብ ጋዝ/ዘይት | 0.001-1 millidarcy (mD) | ለማምረት ፈታኝ፣ ማነቃቂያ ያስፈልገዋል | ጠባብ የአሸዋ ድንጋዮች፣ አንዳንድ ካርቦኔቶች |
| የተለመደ ማጠራቀሚያ | 1-1000 millidarcy | ጥሩ የዘይት/ጋዝ ምርታማነት | አብዛኛዎቹ የንግድ የአሸዋ ድንጋይ እና የካርቦኔት ማጠራቀሚያዎች |
| እጅግ ጥሩ ማጠራቀሚያ | 1-10 darcy | እጅግ ጥሩ ምርታማነት | ከፍተኛ ጥራት ያላቸው የአሸዋ ድንጋዮች፣ የተሰነጠቁ ካርቦኔቶች |
| እጅግ በጣም የመተላለፍ ችሎታ ያለው | > 10 darcy | በጣም ከፍተኛ የፍሰት መጠኖች | ጠጠር፣ ሻካራ አሸዋ፣ በጣም የተሰነጠቀ ዓለት |
የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ (Barrer)
የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ የተወሰኑ ጋዞች በፖሊመሮች እና ሽፋኖች ውስጥ ምን ያህል በፍጥነት እንደሚተላለፉ ይለካል። Barrer በፊዚክስ ሊቅ ሪቻርድ ባሬር የተሰየመ መደበኛ ክፍል ነው።
ቀመር: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = የመተላለፍ ችሎታ (barrer), N = የተላለፈው የጋዝ መጠን (cm³ at STP), L = የቁስ ውፍረት (cm), A = ስፋት (cm²), Δp = የግፊት ልዩነት (cmHg), t = ጊዜ (s)
Barrer ምንድን ነው?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). ይህ በአንድ ክፍል ውፍረት፣ በአንድ ክፍል ስፋት፣ በአንድ ክፍል ጊዜ እና በአንድ ክፍል የግፊት ልዩነት የሚያልፈውን የጋዝ መጠን (በመደበኛ ሙቀት እና ግፊት) ይለካል።
አማራጭ ክፍሎች: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
ምሳሌ: የሲሊኮን ላስቲክ፡ H₂ (550 barrer)፣ O₂ (600 barrer)፣ N₂ (280 barrer)፣ CO₂ (3200 barrer)
አተገባበር
| መስክ | አተገባበር | ምሳሌዎች |
|---|---|---|
| የምግብ ማሸጊያ | ዝቅተኛ የ O₂ የመተላለፍ ችሎታ ትኩስነትን ይጠብቃል | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| የጋዝ መለያየት | ከፍተኛ የመተላለፍ ችሎታ ጋዞችን ይለያል (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | የሲሊኮን ላስቲክ፣ ፖሊኢሚዶች |
| የህክምና ማሸጊያ | የመከላከያ ፊልሞች ከእርጥበት/ኦክስጅን ይከላከላሉ | ብሊስተር ፓኮች፣ የመድሃኒት ጠርሙሶች |
| የጎማ ውስጠኛ ክፍል | ዝቅተኛ የአየር የመተላለፍ ችሎታ ግፊትን ይጠብቃል | ሃሎቡቲል ላስቲክ (30-40 barrer) |
የውሃ እንፋሎት የመተላለፍ ችሎታ (Perm)
የውሃ እንፋሎት የመተላለፍ ችሎታ የእርጥበት ማስተላለፍን በቁሶች በኩል ይለካል። ለግንባታ ሳይንስ፣ ለሻጋታ መከላከል፣ ለኮንደንስሽን እና ለግንባታ ጉዳት ወሳኝ ነው።
ቀመር: WVTR = permeanță × (p₁ - p₂)
WVTR = የውሃ እንፋሎት ማስተላለፊያ መጠን, permeanță = የመተላለፍ ችሎታ/ውፍረት, p₁, p₂ = በእያንዳንዱ ጎን ያለው የእንፋሎት ግፊት
Perm ምንድን ነው?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metric) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (US)
ማስታወሻ: Perm-inch ውፍረትን ያካትታል፤ perm permeanță ነው (ቀድሞውኑ በውፍረት የተካፈለ)
የግንባታ ቁሳቁሶች ምደባዎች
| ምድብ | መግለጫ | ምሳሌዎች: |
|---|---|---|
| የእንፋሎት መከላከያዎች (< 0.1 perm) | ሁሉንም የእርጥበት ማስተላለፍን ይከላከላሉ | የፖሊ polyethylene ሉህ (0.06 perm)፣ የአልሙኒየም ፎይል (0.0 perm)፣ የቪኒል ልጣፍ (0.05 perm) |
| የእንፋሎት መከላከያዎች (0.1-1 perm) | የእርጥበት ፍሰትን በእጅጉ ያዘገያሉ፣ ነገር ግን ሙሉ በሙሉ መከላከያ አይደሉም | በዘይት ላይ የተመሰረተ ቀለም (0.3 perm)፣ የክራፍት ወረቀት (0.4 perm)፣ ፕሊዉድ (0.7 perm) |
| ከፊል-የሚያስተላልፍ (1-10 perm) | የተወሰነ የእርጥበት ማስተላለፍን ይፈቅዳሉ | የላቴክስ ቀለም (1-5 perm)፣ OSB ሽፋን (2 perm)፣ የግንባታ ወረቀት (5 perm) |
| የሚያስተላልፍ (> 10 perm) | የእርጥበት ማስተላለፍን በነፃነት ይፈቅዳሉ | ያልተቀባ ደረቅ ግድግዳ (20-50 perm)፣ የፋይበርግላስ መከላከያ (>100 perm)፣ የቤት መጠቅለያ (>50 perm) |
ቀዝቃዛ የአየር ጠባይ: በቀዝቃዛ የአየር ጠባይ፣ የእንፋሎት መከላከያዎች በሞቃት (ውስጣዊ) በኩል ይቀመጣሉ፣ ይህም የቤት ውስጥ እርጥበት በቀዝቃዛ የግድግዳ ክፍተቶች ውስጥ እንዳይከማች ይከላከላል።
ሙቅ እርጥብ የአየር ጠባይ: በሞቃት እርጥበት አዘል የአየር ጠባይ፣ የእንፋሎት መከላከያዎች በውጫዊው በኩል መሆን አለባቸው ወይም በሁለቱም አቅጣጫዎች እንዲደርቅ የሚያስችሉ የሚያስተላልፉ ግድግዳዎችን መጠቀም አለባቸው።
ፈጣን የመለወጫ ሰንጠረዦች
መግነጢሳዊ የመተላለፍ ችሎታ
| ከ | ወደ |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (ቫክዩም) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (ቫክዩም) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (ብረት) | 0.001257 H/m |
የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ (Darcy)
| ከ | ወደ |
|---|---|
| 1 darcy | 1,000 millidarcy (mD) |
| 1 darcy | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 millidarcy | 10⁻⁶ darcy |
| 1 nanodarcy | 10⁻⁹ darcy |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² darcy |
የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ
| ከ | ወደ |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | ጥሩ መከላከያ |
| > 1000 barrer | ደካማ መከላከያ (ከፍተኛ የመተላለፍ ችሎታ) |
የውሃ እንፋሎት የመተላለፍ ችሎታ
| ከ | ወደ |
|---|---|
| 1 perm (US) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (metric) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 perm | የእንፋሎት መከላከያ |
| > 10 perm | እንፋሎት የሚያስተላልፍ |
ተደጋግመው የሚጠየቁ ጥያቄዎች
darcyን ወደ barrer ወይም perm መለወጥ እችላለሁ?
አይ! እነዚህ ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ አካላዊ ባህርያትን ይለካሉ። የፈሳሽ የመተላለፍ ችሎታ (darcy)፣ የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ (barrer)፣ የእንፋሎት የመተላለፍ ችሎታ (perm)፣ እና መግነጢሳዊ የመተላለፍ ችሎታ (H/m) አራት የተለያዩ መጠኖች ሲሆኑ እርስ በርስ ሊለወጡ አይችሉም። በመለወጫው ውስጥ የምድብ ማጣሪያውን ይጠቀሙ።
ለምንድን ነው የጋዝ የመተላለፍ ችሎታ በጋዙ ላይ የተመሰረተው?
የተለያዩ ጋዞች የተለያዩ ሞለኪውላዊ መጠኖች እና ከቁሶች ጋር ያላቸው ግንኙነት አላቸው። H₂ እና He ከ O₂ ወይም N₂ በበለጠ ፍጥነት ያልፋሉ። ሁልጊዜ ጋዙን ይግለጹ፡ 'የO₂ የመተላለፍ ችሎታ = 0.5 barrer' ብቻ ሳይሆን 'የመተላለፍ ችሎታ = 0.5 barrer'።
በ perm እና perm-inch መካከል ያለው ልዩነት ምንድን ነው?
Perm-inch የመተላለፍ ችሎታ ነው (ከውፍረት ነጻ የሆነ የቁስ ባህሪ)። Perm permeanță ነው (በውፍረት ላይ የተመሰረተ)። ግንኙነት፡ permeanță = የመተላለፍ ችሎታ/ውፍረት። ቁሶችን ለማነጻጸር perm-inch ይጠቀሙ።
የፔትሮሊየም መሐንዲሶች darcyን እንዴት ይጠቀማሉ?
የማጠራቀሚያው የመተላለፍ ችሎታ የዘይት/ጋዝ ፍሰት መጠኖችን ይወስናል። 100 mD ማጠራቀሚያ በቀን 500 በርሜል ሊያመርት ይችላል፤ 1 mD ጠባብ የጋዝ ማጠራቀሚያ ሃይድሮሊክ ፍራክቸሪንግ ያስፈልገዋል። የሼል ቅርጾች (1-100 nD) እጅግ በጣም ጠባብ ናቸው።
ለምንድን ነው አንጻራዊ የመተላለፍ ችሎታ (μᵣ) ልኬት የሌለው?
የቁስን የመተላለፍ ችሎታ ከቫክዩም የመተላለፍ ችሎታ (μ₀) ጋር የሚያነጻጽር ጥምርታ ነው። ፍጹም የመተላለፍ ችሎታን በH/m ለማግኘት፡ μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m። ለብረት (μᵣ = 5000)፣ μ = 0.00628 H/m።
ከፍተኛ የመተላለፍ ችሎታ ሁልጊዜ ጥሩ ነው?
በአተገባበሩ ላይ የተመሰረተ ነው! ከፍተኛ darcy ለዘይት ጉድጓዶች ጥሩ ነው ነገር ግን ለመያዣ መጥፎ ነው። ከፍተኛ barrer ለመተንፈስ ለሚችሉ ጨርቆች ጥሩ ነው ነገር ግን ለምግብ ማሸጊያ መጥፎ ነው። የምህንድስና ግብዎን ግምት ውስጥ ያስገቡ፡ መከላከያ (ዝቅተኛ) ወይም ፍሰት (ከፍተኛ)።
የግንባታ የእንፋሎት መከላከያ አቀማመጥን የሚወስነው ምንድን ነው?
የአየር ንብረት! ቀዝቃዛ የአየር ጠባይ የእንፋሎት መከላከያዎች በሞቃት (ውስጣዊ) በኩል እንዲሆኑ ይፈልጋል፣ ይህም የቤት ውስጥ እርጥበት በቀዝቃዛ ግድግዳዎች ውስጥ እንዳይከማች ይከላከላል። ሞቃት እርጥበት አዘል የአየር ጠባይ በውጫዊው በኩል መከላከያዎችን ወይም በሁለቱም መንገዶች እንዲደርቅ የሚያስችሉ የሚያስተላልፉ ግድግዳዎችን ይፈልጋል። የተሳሳተ አቀማመጥ ሻጋታ እና መበስበስን ያስከትላል።
ከፍተኛ/ዝቅተኛ የመተላለፍ ችሎታ ያላቸው ቁሶች የትኞቹ ናቸው?
መግነጢሳዊ፡ ሱፐርማሎይ (μᵣ~1M) ከ ቫክዩም (μᵣ=1)። ፈሳሽ፡ ጠጠር (>10 D) ከ ሼል (1 nD)። ጋዝ፡ ሲሊኮን (3000+ barrer ለ CO₂) ከ ብረታማ ፊልሞች (0.001 barrer)። እንፋሎት፡ ፋይበርግላስ (>100 perm) ከ አልሙኒየም ፎይል (0 perm)።
Գործիքների Ամբողջական Տեղեկատու
UNITS-ում առկա բոլոր 71 գործիքները