Převodník propustnosti
Převodník Propustnosti
Převádějte mezi 4 odlišnými typy jednotek propustnosti s vědeckou přesností. Magnetická (H/m), fluidní (darcy), plynová (barrer) a parní (perm) propustnost měří zásadně odlišné fyzikální vlastnosti a nelze je mezi typy převádět.
Co je Propustnost?
Propustnost měří, jak snadno něco prochází materiálem, ale tato jednoduchá definice skrývá klíčový fakt: ve fyzice a inženýrství existují ČTYŘI zcela odlišné typy propustnosti, z nichž každý měří různé fyzikální veličiny.
Čtyři Typy Propustnosti
Magnetická Permeabilita (μ)
Měří, jak snadno magnetický tok prochází materiálem. Vztahuje hustotu magnetického toku (B) k intenzitě magnetického pole (H).
Jednotky: H/m, μH/m, nH/m, relativní permeabilita (μᵣ)
Vzorec: B = μ × H
Aplikace: Elektromagnety, transformátory, magnetické stínění, induktory, přístroje MRI
Příklady: Vakuum (μᵣ = 1), Železo (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Propustnost pro Tekutiny (k)
Měří, jak snadno tekutiny (ropa, voda, plyn) proudí porézními médii, jako jsou horniny nebo půda. Klíčové pro ropné inženýrství.
Jednotky: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Vzorec: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplikace: Ropná/plynová ložiska, tok podzemní vody, odvodnění půdy, charakterizace hornin
Příklady: Břidlice (1-100 nD), Pískovec (10-1000 mD), Štěrk (>10 D)
Propustnost pro Plyny (P)
Měří, jak rychle specifické plyny pronikají polymery, membránami nebo obalovými materiály. Používá se v obalovém průmyslu a vědě o membránách.
Jednotky: barrer, GPU (jednotka pro propustnost plynu), mol·m/(s·m²·Pa)
Vzorec: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplikace: Balení potravin, membrány pro separaci plynů, ochranné nátěry, skafandry
Příklady: HDPE (0.5 barreru pro O₂), Silikonová pryž (600 barrerů pro O₂)
Propustnost pro Vodní Páru
Měří rychlost přenosu vlhkosti stavebními materiály, tkaninami nebo obaly. Klíčové pro kontrolu vlhkosti a stavební vědu.
Jednotky: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Vzorec: WVTR = permeance × rozdíl tlaků par
Aplikace: Stavební parozábrany, prodyšné tkaniny, řízení vlhkosti, balení
Příklady: Polyetylen (0.06 permu), Překližka (0.7 permu), Nenatřený sádrokarton (20-50 permů)
Rychlá Fakta
Nelze Převádět Mezi Typy
Magnetická permeabilita (H/m) ≠ Propustnost pro tekutiny (darcy) ≠ Propustnost pro plyny (barrer) ≠ Propustnost pro páru (perm). Měří různé fyzikální jevy!
Extrémní Rozsah
Propustnost pro tekutiny se pohybuje v rozmezí 21 řádů: od těsné břidlice (10⁻⁹ darcy) po štěrk (10¹² darcy)
Zmatek v Názvech Jednotek
Slovo 'propustnost' se používá pro všechny čtyři typy, ale jsou to zcela odlišné veličiny. Vždy specifikujte, o jaký typ se jedná!
Specifické pro Materiál
Propustnost pro plyny závisí JAK na materiálu, TAK na typu plynu. Propustnost pro kyslík ≠ propustnost pro dusík u stejného materiálu!
Magnetická Permeabilita (μ)
Magnetická permeabilita popisuje, jak materiál reaguje na magnetické pole. Je to poměr hustoty magnetického toku (B) k intenzitě magnetického pole (H).
Vzorec: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = hustota magnetického toku (T), H = intenzita magnetického pole (A/m), μ = permeabilita (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (volný prostor), μᵣ = relativní permeabilita (bezrozměrná)
Kategorie Materiálů
| Typ | Relativní Permeabilita | Příklady |
|---|---|---|
| Diamagnetické | μᵣ < 1 | Bismut (0.999834), Měď (0.999994), Voda (0.999991) |
| Paramagnetické | 1 < μᵣ < 1.01 | Hliník (1.000022), Platina (1.000265), Vzduch (1.0000004) |
| Feromagnetické | μᵣ >> 1 | Železo (5,000), Nikl (600), Permalloy (100,000) |
Propustnost pro Tekutiny (Darcy)
Propustnost pro tekutiny měří, jak snadno tekutiny proudí porézními horninami nebo půdou. Darcy je standardní jednotka v ropném inženýrství.
Vzorec: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = průtok (m³/s), k = propustnost (m²), A = plocha průřezu (m²), ΔP = tlakový rozdíl (Pa), μ = viskozita tekutiny (Pa·s), L = délka (m)
Co je Darcy?
1 darcy je propustnost, která umožňuje průtok 1 cm³/s tekutiny (viskozity 1 centipoise) průřezem 1 cm² při tlakovém gradientu 1 atm/cm.
SI ekvivalent: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Rozsahy permeability v ropném inženýrství
| Kategorie | Permeabilita | Popis | Příklady: |
|---|---|---|---|
| Ultra-těsné (Břidlice) | 1-100 nanodarcy (nD) | Vyžaduje hydraulické štěpení pro ekonomickou produkci | Břidlice Bakken, břidlice Marcellus, břidlice Eagle Ford |
| Těsný Plyn/Ropa | 0.001-1 millidarcy (mD) | Náročné na těžbu, vyžaduje stimulaci | Těsné pískovce, některé karbonáty |
| Konvenční Ložisko | 1-1000 millidarcy | Dobrá produktivita ropy/plynu | Většina komerčních pískovcových a karbonátových ložisek |
| Vynikající Ložisko | 1-10 darcy | Vynikající produktivita | Vysoce kvalitní pískovce, frakturované karbonáty |
| Extrémně Propustné | > 10 darcy | Velmi vysoké průtoky | Štěrk, hrubý písek, silně frakturovaná hornina |
Propustnost pro Plyny (Barrer)
Propustnost pro plyny měří, jak rychle specifické plyny pronikají polymery a membránami. Barrer je standardní jednotka pojmenovaná po fyzikovi Richardu Barrerovi.
Vzorec: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = propustnost (barrer), N = množství přeneseného plynu (cm³ za STP), L = tloušťka materiálu (cm), A = plocha (cm²), Δp = tlakový rozdíl (cmHg), t = čas (s)
Co je Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Měří objem plynu (při standardní teplotě a tlaku), který projde jednotkou tloušťky na jednotku plochy za jednotku času při jednotkovém tlakovém rozdílu.
Alternativní jednotky: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Příklad: Silikonová pryž: H₂ (550 barrerů), O₂ (600 barrerů), N₂ (280 barrerů), CO₂ (3200 barrerů)
Aplikace
| Oblast | Aplikace | Příklady |
|---|---|---|
| Balení Potravin | Nízká propustnost pro O₂ zachovává čerstvost | EVOH (0.05 barreru), PET (0.05-0.2 barreru) |
| Separace Plynů | Vysoká propustnost odděluje plyny (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Silikonová pryž, polyimidy |
| Lékařské Obaly | Bariérové fólie chrání před vlhkostí/kyslíkem | Blistrové obaly, farmaceutické lahve |
| Vložky do Pneumatik | Nízká propustnost pro vzduch udržuje tlak | Halobutylová pryž (30-40 barrerů) |
Propustnost pro Vodní Páru (Perm)
Propustnost pro vodní páru měří přenos vlhkosti materiály. Klíčové pro stavební vědu, prevenci plísní, kondenzace a strukturálních poškození.
Vzorec: WVTR = permeance × (p₁ - p₂)
WVTR = rychlost přenosu vodní páry, permeance = propustnost/tloušťka, p₁, p₂ = tlaky par na každé straně
Co je Perm?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metrický) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (US)
Poznámka: Perm-inch zahrnuje tloušťku; perm je permeance (již vydělená tloušťkou)
Klasifikace stavebních materiálů
| Kategorie | Popis | Příklady: |
|---|---|---|
| Parozábrany (< 0.1 permu) | Blokují téměř veškerý přenos vlhkosti | Polyetylenová fólie (0.06 permu), hliníková fólie (0.0 permu), vinylová tapeta (0.05 permu) |
| Parobrzdy (0.1-1 perm) | Výrazně zpomalují vlhkost, ale nejsou úplnou bariérou | Olejová barva (0.3 permu), kraftový papír (0.4 permu), překližka (0.7 permu) |
| Polopropustné (1-10 permů) | Umožňují určitý přenos vlhkosti | Latexová barva (1-5 permů), OSB desky (2 permy), stavební papír (5 permů) |
| Propustné (> 10 permů) | Volně umožňují přenos vlhkosti | Nenatřený sádrokarton (20-50 permů), skelná vata (>100 permů), domovní fólie (>50 permů) |
Studené podnebí: V chladném klimatu se parozábrany umisťují na teplou (vnitřní) stranu, aby se zabránilo kondenzaci vnitřní vlhkosti v chladných dutinách stěn.
Horké vlhké podnebí: V horkém vlhkém klimatu by parozábrany měly být na vnější straně NEBO by se měly použít propustné stěny, aby se umožnilo vysychání v obou směrech.
Rychlé Převodní Tabulky
Magnetická Permeabilita
| Od | Do |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (vakuum) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vakuum) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (železo) | 0.001257 H/m |
Propustnost pro Tekutiny (Darcy)
| Od | Do |
|---|---|
| 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 |
Propustnost pro Plyny
| Od | Do |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barreru |
| 100 barrerů | Dobrá bariéra |
| > 1000 barrerů | Špatná bariéra (vysoká propustnost) |
Propustnost pro Vodní Páru
| Od | Do |
|---|---|
| 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 (metrický) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 permu | Parozábrana |
| > 10 permů | Paropropustný |
Často Kladené Otázky
Mohu převést darcy na barrer nebo perm?
Ne! Měří zcela odlišné fyzikální vlastnosti. Propustnost pro tekutiny (darcy), propustnost pro plyny (barrer), propustnost pro páru (perm) a magnetická permeabilita (H/m) jsou čtyři odlišné veličiny, které nelze mezi sebou převádět. Použijte filtr kategorií v převodníku.
Proč závisí propustnost pro plyny na konkrétním plynu?
Různé plyny mají různé velikosti molekul a interakce s materiály. H₂ a He pronikají rychleji než O₂ nebo N₂. Vždy specifikujte plyn: 'propustnost O₂ = 0.5 barreru', nejen 'propustnost = 0.5 barreru'.
Jaký je rozdíl mezi permem a perm-inchem?
Perm-inch je propustnost (vlastnost materiálu nezávislá na tloušťce). Perm je permeance (závisí na tloušťce). Vztah: permeance = propustnost/tloušťka. Pro porovnání materiálů použijte perm-inch.
Jak ropní inženýři používají darcy?
Propustnost ložiska určuje průtoky ropy/plynu. Ložisko o 100 mD může produkovat 500 barelů/den; těsné plynové ložisko o 1 mD vyžaduje hydraulické štěpení. Břidlicové formace (1-100 nD) jsou extrémně těsné.
Proč je relativní permeabilita (μᵣ) bezrozměrná?
Je to poměr porovnávající permeabilitu materiálu s permeabilitou vakua (μ₀). Pro získání absolutní permeability v H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Pro železo (μᵣ = 5000) je μ = 0.00628 H/m.
Je vysoká propustnost vždy dobrá?
Záleží na aplikaci! Vysoký darcy je dobrý pro ropné vrty, ale špatný pro zadržování. Vysoký barrer je dobrý pro prodyšné tkaniny, ale špatný pro balení potravin. Zvažte svůj inženýrský cíl: bariéra (nízká) nebo tok (vysoká).
Co určuje umístění parozábrany v budovách?
Klima! Chladné klima vyžaduje parozábrany na teplé (vnitřní) straně, aby se zabránilo kondenzaci vnitřní vlhkosti v chladných stěnách. Horké vlhké klima vyžaduje bariéry na vnější straně NEBO propustné stěny, aby se umožnilo vysychání oběma směry. Špatné umístění způsobuje plíseň a hnilobu.
Které materiály mají nejvyšší/nejnižší propustnost?
Magnetická: Supermalloy (μᵣ~1M) vs. vakuum (μᵣ=1). Fluidní: Štěrk (>10 D) vs. břidlice (1 nD). Plynová: Silikon (3000+ barrerů pro CO₂) vs. metalizované fólie (0.001 barreru). Parní: Skelná vata (>100 permů) vs. hliníková fólie (0 permů).
Kompletní Adresář Nástrojů
Všech 71 nástrojů dostupných na UNITS