Преобразувател на пропускливост
Преобразувател на Проницаемост
Преобразувайте между 4 различни вида единици за проницаемост с научна прецизност. Магнитната (H/m), флуидната (дарси), газовата (барер) и парната (перм) проницаемост измерват фундаментално различни физични свойства и не могат да бъдат преобразувани между видовете.
Какво е Проницаемост?
Проницаемостта измерва колко лесно нещо преминава през материал, но тази проста дефиниция крие критичен факт: има ЧЕТИРИ напълно различни вида проницаемост във физиката и инженерството, като всеки измерва различни физични величини.
Четирите Вида Проницаемост
Магнитна Проницаемост (μ)
Измерва колко лесно магнитният поток преминава през материал. Свързва плътността на магнитния поток (B) с интензитета на магнитното поле (H).
Единици: H/m, μH/m, nH/m, относителна проницаемост (μᵣ)
Формула: B = μ × H
Приложения: Електромагнити, трансформатори, магнитно екраниране, индуктори, ЯМР апарати
Примери: Вакуум (μᵣ = 1), Желязо (μᵣ = 5,000), Пермалой (μᵣ = 100,000)
Флуидна Проницаемост (k)
Измерва колко лесно флуиди (нефт, вода, газ) протичат през порести среди като скали или почва. Критично важна за петролното инженерство.
Единици: дарси (D), милидарси (mD), нанодарси (nD), m²
Формула: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Приложения: Нефтени/газови находища, поток на подпочвени води, дренаж на почви, характеризиране на скали
Примери: Шисти (1-100 nD), Пясъчник (10-1000 mD), Чакъл (>10 D)
Газова Проницаемост (P)
Измерва колко бързо специфични газове преминават през полимери, мембрани или опаковъчни материали. Използва се в опаковъчната индустрия и науката за мембраните.
Единици: барер, GPU (единица за газова проницаемост), mol·m/(s·m²·Pa)
Формула: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Приложения: Опаковки за храни, мембрани за разделяне на газове, защитни покрития, космически скафандри
Примери: HDPE (0.5 барер за O₂), Силиконов каучук (600 барер за O₂)
Проницаемост на Водни Пари
Измерва скоростта на преминаване на влага през строителни материали, тъкани или опаковки. Критично важна за контрола на влагата и строителната наука.
Единици: перм, перм-инч, g/(Pa·s·m²)
Формула: WVTR = паропропускливост × разлика в налягането на парите
Приложения: Пароизолационни бариери в сгради, дишащи тъкани, управление на влагата, опаковки
Примери: Полиетилен (0.06 перм), Шперплат (0.7 перм), Небоядисан гипсокартон (20-50 перм)
Бързи Факти
Не може да се преобразува между видовете
Магнитна проницаемост (H/m) ≠ Флуидна проницаемост (дарси) ≠ Газова проницаемост (барер) ≠ Парна проницаемост (перм). Те измерват различни физични явления!
Екстремен Диапазон
Флуидната проницаемост обхваща 21 порядъка на величина: от плътни шисти (10⁻⁹ дарси) до чакъл (10¹² дарси)
Объркване в имената на единиците
Думата 'проницаемост' се използва за всичките четири вида, но те са напълно различни величини. Винаги уточнявайте кой вид!
Специфично за материала
Газовата проницаемост зависи КАКТО от материала, ТАКА и от вида на газа. Проницаемостта за кислород ≠ проницаемостта за азот за един и същ материал!
Магнитна Проницаемост (μ)
Магнитната проницаемост описва как даден материал реагира на магнитно поле. Това е съотношението на плътността на магнитния поток (B) към интензитета на магнитното поле (H).
Формула: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = плътност на магнитния поток (T), H = интензитет на магнитното поле (A/m), μ = проницаемост (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (свободно пространство), μᵣ = относителна проницаемост (безразмерна)
Категории Материали
| Вид | Относителна Проницаемост | Примери |
|---|---|---|
| Диамагнитни | μᵣ < 1 | Бисмут (0.999834), Мед (0.999994), Вода (0.999991) |
| Парамагнитни | 1 < μᵣ < 1.01 | Алуминий (1.000022), Платина (1.000265), Въздух (1.0000004) |
| Феромагнитни | μᵣ >> 1 | Желязо (5,000), Никел (600), Пермалой (100,000) |
Флуидна Проницаемост (Дарси)
Флуидната проницаемост измерва колко лесно флуиди протичат през порести скали или почва. Дарси е стандартната единица в петролното инженерство.
Формула: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = дебит (m³/s), k = проницаемост (m²), A = площ на напречното сечение (m²), ΔP = разлика в налягането (Pa), μ = вискозитет на флуида (Pa·s), L = дължина (m)
Какво е Дарси?
1 дарси е проницаемостта, която позволява на 1 cm³/s флуид (с вискозитет 1 сантипоаз) да протече през напречно сечение от 1 cm² при градиент на налягането от 1 atm/cm.
SI еквивалент: 1 дарси = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Диапазони на пропускливост в петролното инженерство
| Категория | Пропускливост | Описание | Примери: |
|---|---|---|---|
| Ултра-плътни (Шисти) | 1-100 нанодарси (nD) | Изисква хидравлично фрактуриране за икономична продукция | Шисти Бакен, шисти Марселъс, шисти Игъл Форд |
| Плътен Газ/Нефт | 0.001-1 милидарси (mD) | Трудно за добив, нуждае се от стимулация | Плътни пясъчници, някои карбонати |
| Конвенционален Резервоар | 1-1000 милидарси | Добра продуктивност на нефт/газ | Повечето търговски пясъчникови и карбонатни резервоари |
| Отличен Резервоар | 1-10 дарси | Отлична продуктивност | Висококачествени пясъчници, напукани карбонати |
| Изключително Проницаеми | > 10 дарси | Много високи дебити | Чакъл, едър пясък, силно напукана скала |
Газова Проницаемост (Барер)
Газовата проницаемост измерва колко бързо специфични газове преминават през полимери и мембрани. Барер е стандартната единица, кръстена на физика Ричард Барер.
Формула: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = проницаемост (барер), N = количество преминал газ (cm³ при STP), L = дебелина на материала (cm), A = площ (cm²), Δp = разлика в налягането (cmHg), t = време (s)
Какво е Барер?
1 барер = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Това измерва обема газ (при стандартна температура и налягане), който преминава през единица дебелина на единица площ за единица време при единица разлика в налягането.
Алтернативни единици: 1 барер = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Пример: Силиконов каучук: H₂ (550 барер), O₂ (600 барер), N₂ (280 барер), CO₂ (3200 барер)
Приложения
| Област | Приложение | Примери |
|---|---|---|
| Опаковки за Храни | Ниската проницаемост на O₂ запазва свежестта | EVOH (0.05 барер), PET (0.05-0.2 барер) |
| Разделяне на Газове | Високата проницаемост разделя газове (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Силиконов каучук, полиимиди |
| Медицински Опаковки | Бариерните филми предпазват от влага/кислород | Блистерни опаковки, фармацевтични бутилки |
| Обшивки за Гуми | Ниската въздухопроницаемост поддържа налягането | Халобутилов каучук (30-40 барер) |
Проницаемост на Водни Пари (Перм)
Проницаемостта на водни пари измерва преминаването на влага през материали. Критично важна за строителната наука, предотвратяване на мухъл, конденз и структурни повреди.
Формула: WVTR = паропропускливост × (p₁ - p₂)
WVTR = скорост на преминаване на водни пари, паропропускливост = проницаемост/дебелина, p₁, p₂ = налягане на парите от всяка страна
Какво е Перм?
US Perm: 1 перм (САЩ) = 1 грейн/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 перм (метричен) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 перм-инч (САЩ)
Забележка: Перм-инч включва дебелината; перм е паропропускливост (вече разделена на дебелината)
Класификации на строителни материали
| Категория | Описание | Примери: |
|---|---|---|
| Пароизолационни Бариери (< 0.1 перм) | Блокират почти цялото преминаване на влага | Полиетиленово фолио (0.06 перм), алуминиево фолио (0.0 перм), винилов тапет (0.05 перм) |
| Парозабавители (0.1-1 перм) | Значително забавят влагата, но не са пълна бариера | Маслена боя (0.3 перм), крафт хартия (0.4 перм), шперплат (0.7 перм) |
| Полупроницаеми (1-10 перм) | Позволяват известно преминаване на влага | Латексова боя (1-5 перм), OSB плоскости (2 перм), строителна хартия (5 перм) |
| Проницаеми (> 10 перм) | Свободно позволяват преминаването на влага | Небоядисан гипсокартон (20-50 перм), стъклена вата (>100 перм), дишаща мембрана (>50 перм) |
Студен климат: В студени климати пароизолационните бариери се поставят от топлата (вътрешна) страна, за да се предотврати кондензацията на вътрешната влага в студените стенни кухини.
Горещ влажен климат: В горещи влажни климати пароизолационните бариери трябва да бъдат от външната страна ИЛИ да се използват проницаеми стени, за да се позволи изсушаване и в двете посоки.
Бързи Таблици за Преобразуване
Магнитна Проницаемост
| От | До |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (вакуум) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (вакуум) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (желязо) | 0.001257 H/m |
Флуидна Проницаемост (Дарси)
| От | До |
|---|---|
| 1 дарси | 1,000 милидарси (mD) |
| 1 дарси | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 милидарси | 10⁻⁶ дарси |
| 1 нанодарси | 10⁻⁹ дарси |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² дарси |
Газова Проницаемост
| От | До |
|---|---|
| 1 барер | 10,000 GPU |
| 1 барер | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ барер |
| 100 барер | Добра бариера |
| > 1000 барер | Слаба бариера (висока проницаемост) |
Проницаемост на Водни Пари
| От | До |
|---|---|
| 1 перм (САЩ) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 перм-инч | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 перм (метричен) | 57.45 перм-инч (САЩ) |
| < 0.1 перм | Пароизолационна бариера |
| > 10 перм | Паропроницаем |
Често Задавани Въпроси
Мога ли да преобразувам дарси в барер или перм?
Не! Те измерват напълно различни физични свойства. Флуидната проницаемост (дарси), газовата проницаемост (барер), парната проницаемост (перм) и магнитната проницаемост (H/m) са четири различни величини, които не могат да се преобразуват помежду си. Използвайте филтъра за категории в преобразувателя.
Защо газовата проницаемост зависи от вида на газа?
Различните газове имат различни размери на молекулите и взаимодействия с материалите. H₂ и He преминават по-бързо от O₂ или N₂. Винаги уточнявайте газа: 'проницаемост за O₂ = 0.5 барер', а не просто 'проницаемост = 0.5 барер'.
Каква е разликата между перм и перм-инч?
Перм-инч е проницаемост (свойство на материала, независимо от дебелината). Перм е паропропускливост (зависи от дебелината). Връзката е: паропропускливост = проницаемост/дебелина. Използвайте перм-инч за сравнение на материали.
Как петролните инженери използват дарси?
Проницаемостта на резервоара определя дебитите на нефт/газ. Резервоар със 100 mD може да произвежда 500 барела/ден; резервоар с плътен газ с 1 mD изисква хидравлично фрактуриране. Шистовите формации (1-100 nD) са изключително плътни.
Защо относителната проницаемост (μᵣ) е безразмерна?
Тя е съотношение, сравняващо проницаемостта на даден материал с проницаемостта на вакуума (μ₀). За да получите абсолютна проницаемост в H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. За желязо (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
Винаги ли е добра високата проницаемост?
Зависи от приложението! Високата стойност в дарси е добра за нефтени кладенци, но лоша за задържане. Високата стойност в барер е добра за дишащи тъкани, но лоша за опаковки за храни. Обмислете инженерната си цел: бариера (ниска) или поток (висока).
Какво определя поставянето на пароизолационна бариера в сградите?
Климатът! Студените климати изискват пароизолационни бариери от топлата (вътрешна) страна, за да се предотврати кондензацията на вътрешната влага в студените стени. Горещите влажни климати изискват бариери от външната страна ИЛИ проницаеми стени, за да се позволи изсушаване и в двете посоки. Грешното поставяне причинява мухъл и гниене.
Кои материали имат най-висока/най-ниска проницаемост?
Магнитна: Супермалой (μᵣ~1M) срещу вакуум (μᵣ=1). Флуидна: Чакъл (>10 D) срещу шисти (1 nD). Газова: Силикон (3000+ барер за CO₂) срещу метализирани филми (0.001 барер). Парна: Стъклена вата (>100 перм) срещу алуминиево фолио (0 перм).
Пълен Справочник с Инструменти
Всички 71 инструмента, налични в UNITS