Канвэртар пранікальнасці
Канвэртар Пранікальнасці
Канвертуйце паміж 4 рознымі тыпамі адзінак пранікальнасці з навуковай дакладнасцю. Магнітная (Гн/м), флюідная (дарсі), газавая (барар) і паравая (перм) пранікальнасці вымяраюць прынцыпова розныя фізічныя ўласцівасці і не могуць быць пераўтвораны паміж тыпамі.
Што такое Пранікальнасць?
Пранікальнасць вымярае, наколькі лёгка нешта праходзіць праз матэрыял, але гэта простае вызначэнне хавае крытычны факт: у фізіцы і інжынерыі існуе ЧАТЫРЫ цалкам розныя тыпы пранікальнасці, кожны з якіх вымярае розныя фізічныя велічыні.
Чатыры Тыпы Пранікальнасці
Магнітная Пранікальнасць (μ)
Вымярае, наколькі лёгка магнітны паток праходзіць праз матэрыял. Суадносіць шчыльнасць магнітнага патоку (B) з напружанасцю магнітнага поля (H).
Адзінкі: Гн/м, мкГн/м, нГн/м, адносная пранікальнасць (μᵣ)
Формула: B = μ × H
Прымяненні: Электрамагніты, трансфарматары, магнітнае экранаванне, індуктары, апараты МРТ
Прыклады: Вакуум (μᵣ = 1), Жалеза (μᵣ = 5,000), Пермалой (μᵣ = 100,000)
Флюідная Пранікальнасць (k)
Вымярае, наколькі лёгка вадкасці (нафта, вада, газ) працякаюць праз порыстыя асяроддзя, такія як парода або глеба. Крытычна важна для нафтавай інжынерыі.
Адзінкі: дарсі (Д), мілідарсі (мД), нанадарсі (нД), м²
Формула: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Прымяненні: Нафтавыя/газавыя радовішчы, плынь грунтовых вод, дрэнаж глебы, характарыстыка пароды
Прыклады: Сланец (1-100 нД), Пясчанік (10-1000 мД), Жвір (>10 Д)
Газавая Пранікальнасць (P)
Вымярае, наколькі хутка пэўныя газы праходзяць праз палімеры, мембраны або ўпаковачныя матэрыялы. Выкарыстоўваецца ў ўпакоўцы і навуцы аб мембранах.
Адзінкі: барар, GPU (gas permeation unit), моль·м/(с·м²·Па)
Формула: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Прымяненні: Харчовая ўпакоўка, мембраны для падзелу газаў, ахоўныя пакрыцці, скафандры
Прыклады: HDPE (0,5 барар для O₂), Сіліконавы каўчук (600 барар для O₂)
Пранікальнасць Вадзяной Пары
Вымярае хуткасць перадачы вільгаці праз будаўнічыя матэрыялы, тканіны або ўпакоўку. Крытычна важна для кантролю вільготнасці і будаўнічай навукі.
Адзінкі: перм, перм-цаля, г/(Па·с·м²)
Формула: WVTR = пранікальнасць × розніца ціску пары
Прымяненні: Будаўнічыя параізаляцыйныя бар'еры, дыхаючыя тканіны, кіраванне вільготнасцю, упакоўка
Прыклады: Поліэтылен (0,06 перм), Фанера (0,7 перм), Неафарбаваны гіпсакардон (20-50 перм)
Кароткія Факты
Нельга Канвертаваць Паміж Тыпамі
Магнітная пранікальнасць (Гн/м) ≠ Флюідная пранікальнасць (дарсі) ≠ Газавая пранікальнасць (барар) ≠ Паравая пранікальнасць (перм). Яны вымяраюць розныя фізічныя з'явы!
Экстрэмальны Дыяпазон
Флюідная пранікальнасць ахоплівае 21 парадак велічыні: ад шчыльнага сланца (10⁻⁹ дарсі) да жвіру (10¹² дарсі)
Блытаніна ў Назвах Адзінак
Слова 'пранікальнасць' выкарыстоўваецца для ўсіх чатырох тыпаў, але гэта цалкам розныя велічыні. Заўсёды ўказвайце, які тып!
Спецыфічна для Матэрыялу
Газавая пранікальнасць залежыць АДНАЧАСОВА ад матэрыялу І тыпу газу. Пранікальнасць для кіслароду ≠ пранікальнасці для азоту для таго ж матэрыялу!
Магнітная Пранікальнасць (μ)
Магнітная пранікальнасць апісвае, як матэрыял рэагуе на магнітнае поле. Гэта суадносіны шчыльнасці магнітнага патоку (B) да напружанасці магнітнага поля (H).
Формула: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = шчыльнасць магнітнага патоку (Тл), H = напружанасць магнітнага поля (А/м), μ = пранікальнасць (Гн/м), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Гн/м (свабодная прастора), μᵣ = адносная пранікальнасць (безразмерная)
Катэгорыі Матэрыялаў
| Тып | Адносная Пранікальнасць | Прыклады |
|---|---|---|
| Дыямагнетык | μᵣ < 1 | Вісмут (0.999834), Медзь (0.999994), Вада (0.999991) |
| Парамагнетык | 1 < μᵣ < 1.01 | Алюміній (1.000022), Плаціна (1.000265), Паветра (1.0000004) |
| Ферамагнетык | μᵣ >> 1 | Жалеза (5,000), Нікель (600), Пермалой (100,000) |
Флюідная Пранікальнасць (Дарсі)
Флюідная пранікальнасць вымярае, наколькі лёгка вадкасці працякаюць праз порыстую пароду або глебу. Дарсі - стандартная адзінка ў нафтавай інжынерыі.
Формула: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = хуткасць патоку (м³/с), k = пранікальнасць (м²), A = плошча папярочнага сячэння (м²), ΔP = розніца ціску (Па), μ = вязкасць вадкасці (Па·с), L = даўжыня (м)
Што такое Дарсі?
1 дарсі - гэта пранікальнасць, якая дазваляе 1 см³/с вадкасці (вязскасцю 1 сантыпуаз) працякаць праз папярочнае сячэнне 1 см² пры градыенце ціску 1 атм/см.
SI эквівалент: 1 дарсі = 9.869233 × 10⁻¹³ м²
Дыяпазоны пранікальнасці ў нафтавай інжынерыі
| Катэгорыя | Пранікальнасць | Апісанне | Прыклады: |
|---|---|---|---|
| Ультра-шчыльны (Сланец) | 1-100 нанадарсі (нД) | Патрабуе гідраўлічнага разрыву для эканамічнай здабычы | Баккенаўскі сланец, сланец Марцэлус, сланец Ігл-Форд |
| Шчыльны Газ/Нафта | 0.001-1 мілідарсі (мД) | Цяжка здабываць, патрабуе стымуляцыі | Шчыльныя пясчанікі, некаторыя карбанаты |
| Звычайны Рэзервуар | 1-1000 мілідарсі | Добрая прадукцыйнасць нафты/газу | Большасць камерцыйных пясчанікавых і карбанатных рэзервуараў |
| Выдатны Рэзервуар | 1-10 дарсі | Выдатная прадукцыйнасць | Высакаякасныя пясчанікі, трэшчынаватыя карбанаты |
| Надзвычай Пранікальны | > 10 дарсі | Вельмі высокая хуткасць патоку | Жвір, буйны пясок, моцна трэшчынаватая парода |
Газавая Пранікальнасць (Барар)
Газавая пранікальнасць вымярае, наколькі хутка пэўныя газы прапускаюцца праз палімеры і мембраны. Барар - стандартная адзінка, названая ў гонар фізіка Рычарда Барэра.
Формула: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = пранікальнасць (барар), N = колькасць прапушчанага газу (см³ пры STP), L = таўшчыня матэрыялу (см), A = плошча (см²), Δp = розніца ціску (см рт. сл.), t = час (с)
Што такое Барар?
1 барар = 10⁻¹⁰ см³(STP)·см/(с·см²·см рт. сл.). Гэта вымярае аб'ём газу (пры стандартнай тэмпературы і ціску), які пранікае праз адзінку таўшчыні на адзінку плошчы за адзінку часу на адзінку розніцы ціску.
Альтэрнатыўныя адзінкі: 1 барар = 3.348 × 10⁻¹⁶ моль·м/(с·м²·Па)
Прыклад: Сіліконавы каўчук: H₂ (550 барар), O₂ (600 барар), N₂ (280 барар), CO₂ (3200 барар)
Прымяненні
| Галіна | Прымяненне | Прыклады |
|---|---|---|
| Харчовая Ўпакоўка | Нізкая пранікальнасць O₂ захоўвае свежасць | EVOH (0,05 барар), PET (0,05-0,2 барар) |
| Падзел Газаў | Высокая пранікальнасць падзяляе газы (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Сіліконавы каўчук, полііміды |
| Медыцынская Ўпакоўка | Бар'ерныя плёнкі абараняюць ад вільгаці/кіслароду | Блістэрныя ўпакоўкі, фармацэўтычныя бутэлькі |
| Укладышы для Шын | Нізкая пранікальнасць паветра падтрымлівае ціск | Галабутылавы каўчук (30-40 барар) |
Пранікальнасць Вадзяной Пары (Перм)
Пранікальнасць вадзяной пары вымярае прапусканне вільгаці праз матэрыялы. Крытычна важна для будаўнічай навукі, прадухілення цвілі, кандэнсацыі і структурных пашкоджанняў.
Формула: WVTR = пранікальнасць × (p₁ - p₂)
WVTR = хуткасць прапускання вадзяной пары, пранікальнасць = пранікальнасць/таўшчыня, p₁, p₂ = ціск пары з кожнага боку
Што такое Перм?
US Perm: 1 перм (ЗША) = 1 гран/(г·фут²·цаля рт. сл.) = 5.72135 × 10⁻¹¹ кг/(Па·с·м²)
Metric Perm: 1 перм (метрычны) = 1 г/(Па·с·м²) = 57.45 перм-цаля (ЗША)
Заўвага: Перм-цаля ўключае таўшчыню; перм - гэта пранікальнасць (ужо падзеленая на таўшчыню)
Класіфікацыя будаўнічых матэрыялаў
| Катэгорыя | Апісанне | Прыклады: |
|---|---|---|
| Паравыя Бар'еры (< 0.1 перм) | Блакуюць амаль усю перадачу вільгаці | Поліэтыленавая плёнка (0,06 перм), алюмініевая фольга (0,0 перм), вінілавыя шпалеры (0,05 перм) |
| Запавольнікі Пары (0.1-1 перм) | Значна запавольваюць вільгаць, але не з'яўляюцца поўным бар'ерам | Алейная фарба (0,3 перм), крафт-папера (0,4 перм), фанера (0,7 перм) |
| Паўпранікальныя (1-10 перм) | Дазваляюць некаторую перадачу вільгаці | Латексная фарба (1-5 перм), пліты OSB (2 перм), будаўнічая папера (5 перм) |
| Пранікальныя (> 10 перм) | Свабодна дазваляюць перадачу вільгаці | Неафарбаваны гіпсакардон (20-50 перм), шкловалакно (>100 перм), будаўнічая абгортка (>50 перм) |
Халодны клімат: У халодным клімаце паравыя бар'еры размяшчаюцца на цёплым (унутраным) баку, каб прадухіліць кандэнсацыю ўнутранай вільгаці ў халодных паражнінах сцен.
Гарачы вільготны клімат: У гарачым вільготным клімаце паравыя бар'еры павінны быць на знешнім баку АБО выкарыстоўваць пранікальныя сцены, каб дазволіць высыханне ў абодвух напрамках.
Хуткія Табліцы Канвертацыі
Магнітная Пранікальнасць
| Ад | Да |
|---|---|
| 1 Гн/м | 1,000,000 мкГн/м |
| 1 Гн/м | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (вакуум) | 1.257 × 10⁻⁶ Гн/м |
| μ₀ (вакуум) | 1.257 мкГн/м |
| μᵣ = 1000 (жалеза) | 0.001257 Гн/м |
Флюідная Пранікальнасць (Дарсі)
| Ад | Да |
|---|---|
| 1 дарсі | 1,000 мілідарсі (мД) |
| 1 дарсі | 9.869 × 10⁻¹³ м² |
| 1 мілідарсі | 10⁻⁶ дарсі |
| 1 нанадарсі | 10⁻⁹ дарсі |
| 1 м² | 1.013 × 10¹² дарсі |
Газавая Пранікальнасць
| Ад | Да |
|---|---|
| 1 барар | 10,000 GPU |
| 1 барар | 3.348 × 10⁻¹⁶ моль·м/(с·м²·Па) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ барар |
| 100 барар | Добры бар'ер |
| > 1000 барар | Дрэнны бар'ер (высокая пранікальнасць) |
Пранікальнасць Вадзяной Пары
| Ад | Да |
|---|---|
| 1 перм (ЗША) | 5.72 × 10⁻¹¹ кг/(Па·с·м²) |
| 1 перм-цаля | 1.459 × 10⁻¹² кг·м/(Па·с·м²) |
| 1 перм (метрычны) | 57.45 перм-цаля (ЗША) |
| < 0.1 перм | Паравы бар'ер |
| > 10 перм | Парапранікальны |
Часта Задаваемыя Пытанні
Ці магу я канвертаваць дарсі ў барар або перм?
Не! Гэта вымярае цалкам розныя фізічныя ўласцівасці. Флюідная пранікальнасць (дарсі), газавая пранікальнасць (барар), паравая пранікальнасць (перм) і магнітная пранікальнасць (Гн/м) - гэта чатыры розныя велічыні, якія нельга канвертаваць адна ў адну. Выкарыстоўвайце фільтр катэгорый у канвэртары.
Чаму газавая пранікальнасць залежыць ад газу?
Розныя газы маюць розныя малекулярныя памеры і ўзаемадзеянні з матэрыяламі. H₂ і He пранікаюць хутчэй, чым O₂ або N₂. Заўсёды ўказвайце газ: 'пранікальнасць O₂ = 0.5 барар', а не проста 'пранікальнасць = 0.5 барар'.
У чым розніца паміж перм і перм-цаляй?
Перм-цаля - гэта пранікальнасць (уласцівасць матэрыялу, незалежная ад таўшчыні). Перм - гэта пранікальнасць (залежыць ад таўшчыні). Суадносіны: пранікальнасць = пранікальнасць/таўшчыня. Выкарыстоўвайце перм-цалю для параўнання матэрыялаў.
Як нафтавыя інжынеры выкарыстоўваюць дарсі?
Пранікальнасць рэзервуара вызначае хуткасць патоку нафты/газу. Рэзервуар 100 мД можа даваць 500 барэляў у дзень; шчыльны газавы рэзервуар 1 мД патрабуе гідраўлічнага разрыву. Сланцавыя фармацыі (1-100 нД) надзвычай шчыльныя.
Чаму адносная пранікальнасць (μᵣ) безразмерная?
Гэта суадносіны, якія параўноўваюць пранікальнасць матэрыялу з пранікальнасцю вакууму (μ₀). Каб атрымаць абсалютную пранікальнасць у Гн/м: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ Гн/м. Для жалеза (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 Гн/м.
Ці заўсёды высокая пранікальнасць добрая?
Залежыць ад прымянення! Высокі дарсі добры для нафтавых свідравін, але дрэнны для ўтрымання. Высокі барар добры для дыхаючых тканін, але дрэнны для харчовай упакоўкі. Улічвайце вашу інжынерную мэту: бар'ер (нізкая) або паток (высокая).
Што вызначае размяшчэнне паравога бар'ера ў будынку?
Клімат! У халодным клімаце патрабуюцца паравыя бар'еры на цёплым (унутраным) баку, каб прадухіліць кандэнсацыю ўнутранай вільгаці ў халодных сценах. У гарачым вільготным клімаце патрабуюцца бар'еры на знешнім баку АБО пранікальныя сцены, каб дазволіць высыханне ў абодвух напрамках. Няправільнае размяшчэнне выклікае цвіль і гніенне.
Якія матэрыялы маюць самую высокую/нізкую пранікальнасць?
Магнітная: Супермалой (μᵣ~1M) супраць вакууму (μᵣ=1). Флюідная: Жвір (>10 Д) супраць сланца (1 нД). Газавая: Сілікон (3000+ барар для CO₂) супраць металізаваных плёнак (0.001 барар). Паравая: Шкловалакно (>100 перм) супраць алюмініевай фольгі (0 перм).
Поўны Даведнік Інструментаў
Усе 71 інструменты, даступныя на UNITS