Permeabilitetsomregner
Permeabilitetsomregner
Konverter mellem 4 forskellige typer af permeabilitetsenheder med videnskabelig præcision. Magnetisk (H/m), fluid (darcy), gas (barrer) og damp (perm) permeabiliteter måler fundamentalt forskellige fysiske egenskaber og kan ikke konverteres mellem typer.
Hvad er Permeabilitet?
Permeabilitet måler, hvor let noget passerer gennem et materiale, men denne simple definition skjuler en kritisk kendsgerning: der er FIRE helt forskellige typer af permeabilitet i fysik og ingeniørvidenskab, som hver især måler forskellige fysiske størrelser.
De Fire Typer af Permeabilitet
Magnetisk Permeabilitet (μ)
Måler, hvor let magnetisk flux passerer gennem et materiale. Relaterer magnetisk fluxtæthed (B) til magnetfeltstyrke (H).
Enheder: H/m, μH/m, nH/m, relativ permeabilitet (μᵣ)
Formel: B = μ × H
Anvendelser: Elektromagneter, transformere, magnetisk afskærmning, induktorer, MR-scannere
Eksempler: Vakuum (μᵣ = 1), Jern (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Fluidpermeabilitet (k)
Måler, hvor let fluider (olie, vand, gas) strømmer gennem porøse medier som sten eller jord. Kritisk for petroleumsingeniørvidenskab.
Enheder: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formel: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Anvendelser: Olie/gas reservoirer, grundvandsstrømning, jorddræning, karakterisering af sten
Eksempler: Skifer (1-100 nD), Sandsten (10-1000 mD), Grus (>10 D)
Gaspermeabilitet (P)
Måler, hvor hurtigt specifikke gasser transmitteres gennem polymerer, membraner eller emballagematerialer. Anvendes i emballage- og membranvidenskab.
Enheder: barrer, GPU (gas permeation unit), mol·m/(s·m²·Pa)
Formel: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Anvendelser: Fødevareemballage, gasseparationsmembraner, beskyttende belægninger, rumdragter
Eksempler: HDPE (0.5 barrer for O₂), Silikonegummi (600 barrer for O₂)
Vanddamppermeabilitet
Måler fugttransmissionens hastighed gennem byggematerialer, tekstiler eller emballage. Kritisk for fugtkontrol og bygningsvidenskab.
Enheder: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Formel: WVTR = permeans × damptryksforskel
Anvendelser: Bygningsdampspærrer, åndbare tekstiler, fugtstyring, emballage
Eksempler: Polyethylen (0.06 perm), Krydsfiner (0.7 perm), Umalet gipsvæg (20-50 perm)
Hurtige Fakta
Kan Ikke Konverteres Mellem Typer
Magnetisk permeabilitet (H/m) ≠ Fluidpermeabilitet (darcy) ≠ Gaspermeabilitet (barrer) ≠ Damppermeabilitet (perm). Disse måler forskellige fysiske fænomener!
Ekstremt Stort Spænd
Fluidpermeabilitet spænder over 21 størrelsesordener: fra tæt skifer (10⁻⁹ darcy) til grus (10¹² darcy)
Forvirring om Enhedsnavne
Ordet 'permeabilitet' bruges for alle fire typer, men de er helt forskellige størrelser. Specificer altid, hvilken type!
Materialespecifik
Gaspermeabilitet afhænger af BÅDE materiale OG gastype. Iltpermeabilitet ≠ kvælstofpermeabilitet for det samme materiale!
Magnetisk Permeabilitet (μ)
Magnetisk permeabilitet beskriver, hvordan et materiale reagerer på et magnetfelt. Det er forholdet mellem magnetisk fluxtæthed (B) og magnetfeltstyrke (H).
Formel: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = magnetisk fluxtæthed (T), H = magnetfeltstyrke (A/m), μ = permeabilitet (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (frit rum), μᵣ = relativ permeabilitet (dimensionsløs)
Materialekategorier
| Type | Relativ Permeabilitet | Eksempler |
|---|---|---|
| Diamagnetisk | μᵣ < 1 | Bismuth (0.999834), Kobber (0.999994), Vand (0.999991) |
| Paramagnetisk | 1 < μᵣ < 1.01 | Aluminium (1.000022), Platin (1.000265), Luft (1.0000004) |
| Ferromagnetisk | μᵣ >> 1 | Jern (5,000), Nikkel (600), Permalloy (100,000) |
Fluidpermeabilitet (Darcy)
Fluidpermeabilitet måler, hvor let fluider strømmer gennem porøs sten eller jord. Darcy er standardenheden inden for petroleumsingeniørvidenskab.
Formel: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = flowrate (m³/s), k = permeabilitet (m²), A = tværsnitsareal (m²), ΔP = trykforskel (Pa), μ = fluidviskositet (Pa·s), L = længde (m)
Hvad er en Darcy?
1 darcy er den permeabilitet, der tillader 1 cm³/s af en fluid (1 centipoise viskositet) at strømme gennem et 1 cm² tværsnit under en 1 atm/cm trykgradient.
SI-ækvivalent: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Permeabilitetsområder i petroleumsteknik
| Kategori | Permeabilitet | Beskrivelse | Eksempler: |
|---|---|---|---|
| Ultra-tæt (Skifer) | 1-100 nanodarcy (nD) | Kræver hydraulisk frakturering for økonomisk produktion | Bakken skifer, Marcellus skifer, Eagle Ford skifer |
| Tæt Gas/Olie | 0.001-1 millidarcy (mD) | Udfordrende at producere, kræver stimulering | Tætte sandsten, nogle karbonater |
| Konventionelt Reservoir | 1-1000 millidarcy | God olie/gas produktivitet | De fleste kommercielle sandstens- og karbonatreservoirer |
| Fremragende Reservoir | 1-10 darcy | Fremragende produktivitet | Højkvalitets sandsten, frakturerede karbonater |
| Ekstremt Permeabel | > 10 darcy | Meget høje flowrater | Grus, groft sand, stærkt fraktureret sten |
Gaspermeabilitet (Barrer)
Gaspermeabilitet måler, hvor hurtigt specifikke gasser transmitteres gennem polymerer og membraner. Barrer er standardenheden, opkaldt efter fysikeren Richard Barrer.
Formel: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilitet (barrer), N = mængde transmitteret gas (cm³ ved STP), L = materialetykkelse (cm), A = areal (cm²), Δp = trykforskel (cmHg), t = tid (s)
Hvad er en Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Dette måler volumen af gas (ved standardtemperatur og -tryk), der gennemsyrer en enhedstykkelse pr. enhedsareal pr. enhedstid pr. enhedstryksforskel.
Alternative enheder: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Eksempel: Silikonegummi: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Anvendelser
| Felt | Anvendelse | Eksempler |
|---|---|---|
| Fødevareemballage | Lav O₂ permeabilitet bevarer friskhed | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Gasseparation | Høj permeabilitet separerer gasser (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Silikonegummi, polyimider |
| Medicinsk Emballage | Barrierefilm beskytter mod fugt/ilt | Blisterpakninger, farmaceutiske flasker |
| Dækindlæg | Lav luftpermeabilitet opretholder trykket | Halobutylgummi (30-40 barrer) |
Vanddamppermeabilitet (Perm)
Vanddamppermeabilitet måler fugttransmission gennem materialer. Kritisk for bygningsvidenskab, forebyggelse af skimmel, kondens og strukturelle skader.
Formel: WVTR = permeans × (p₁ - p₂)
WVTR = vanddamptransmissionsrate, permeans = permeabilitet/tykkelse, p₁, p₂ = damptryk på hver side
Hvad er en Perm?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metrisk) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (US)
Bemærk: Perm-inch inkluderer tykkelse; perm er permeans (allerede divideret med tykkelse)
Byggematerialeklassifikationer
| Kategori | Beskrivelse | Eksempler: |
|---|---|---|
| Dampspærrer (< 0.1 perm) | Blokerer næsten al fugttransmission | Polyethylenfolie (0.06 perm), aluminiumsfolie (0.0 perm), vinyltapet (0.05 perm) |
| Dampbremser (0.1-1 perm) | Sænker fugt betydeligt, men er ikke en komplet barriere | Oliebaseret maling (0.3 perm), kraftpapir (0.4 perm), krydsfiner (0.7 perm) |
| Semi-permeabel (1-10 perm) | Tillader en vis fugttransmission | Latexmaling (1-5 perm), OSB-plader (2 perm), byggepapir (5 perm) |
| Permeabel (> 10 perm) | Tillader frit fugttransmission | Umalet gipsvæg (20-50 perm), glasuldsisolering (>100 perm), vindspærre (>50 perm) |
Koldt klima: I kolde klimaer placeres dampspærrer på den varme (indvendige) side for at forhindre indendørs fugt i at kondensere i kolde væghulrum.
Varmt fugtigt klima: I varme fugtige klimaer bør dampspærrer være på ydersiden ELLER man bør bruge permeable vægge for at tillade udtørring i begge retninger.
Hurtige Omregningstabeller
Magnetisk Permeabilitet
| Fra | Til |
|---|---|
| 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 (jern) | 0.001257 H/m |
Fluidpermeabilitet (Darcy)
| Fra | Til |
|---|---|
| 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 |
Gaspermeabilitet
| Fra | Til |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | God barriere |
| > 1000 barrer | Dårlig barriere (høj permeabilitet) |
Vanddamppermeabilitet
| Fra | Til |
|---|---|
| 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 (metrisk) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 perm | Dampspærre |
| > 10 perm | Damppermeabel |
Ofte Stillede Spørgsmål
Kan jeg konvertere darcy til barrer eller perm?
Nej! Disse måler helt forskellige fysiske egenskaber. Fluidpermeabilitet (darcy), gaspermeabilitet (barrer), damppermeabilitet (perm) og magnetisk permeabilitet (H/m) er fire forskellige størrelser, der ikke kan konverteres mellem hinanden. Brug kategorifilteret i omregneren.
Hvorfor afhænger gaspermeabilitet af, hvilken gas det er?
Forskellige gasser har forskellige molekylstørrelser og interaktioner med materialer. H₂ og He gennemsyrer hurtigere end O₂ eller N₂. Specificer altid gassen: 'O₂ permeabilitet = 0.5 barrer' ikke bare 'permeabilitet = 0.5 barrer'.
Hvad er forskellen mellem perm og perm-inch?
Perm-inch er permeabilitet (en materialeegenskab uafhængig af tykkelse). Perm er permeans (afhænger af tykkelse). Forhold: permeans = permeabilitet/tykkelse. Brug perm-inch til at sammenligne materialer.
Hvordan bruger petroleumsingeniører darcy?
Reservoirets permeabilitet bestemmer olie/gas flowrater. Et 100 mD reservoir kan producere 500 tønder/dag; et 1 mD tæt gasreservoir kræver hydraulisk frakturering. Skiferformationer (1-100 nD) er ekstremt tætte.
Hvorfor er relativ permeabilitet (μᵣ) dimensionsløs?
Det er et forhold, der sammenligner et materiales permeabilitet med vakuumpermeabiliteten (μ₀). For at få absolut permeabilitet i H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. For jern (μᵣ = 5000), er μ = 0.00628 H/m.
Er høj permeabilitet altid godt?
Det afhænger af anvendelsen! Høj darcy er godt for oliebrønde, men dårligt for indeslutning. Høj barrer er godt for åndbare tekstiler, men dårligt for fødevareemballage. Overvej dit tekniske mål: barriere (lav) eller flow (høj).
Hvad bestemmer placeringen af en bygnings dampspærre?
Klimaet! Kolde klimaer kræver dampspærrer på den varme (indvendige) side for at forhindre indendørs fugt i at kondensere i kolde vægge. Varme fugtige klimaer kræver spærrer på ydersiden ELLER permeable vægge for at tillade udtørring begge veje. Forkert placering forårsager skimmel og råd.
Hvilke materialer har den højeste/laveste permeabilitet?
Magnetisk: Supermalloy (μᵣ~1M) vs. vakuum (μᵣ=1). Fluid: Grus (>10 D) vs. skifer (1 nD). Gas: Silikone (3000+ barrer for CO₂) vs. metalliserede film (0.001 barrer). Damp: Glasuld (>100 perm) vs. aluminiumsfolie (0 perm).
Komplet Værktøjskatalog
Alle 71 værktøjer tilgængelige på UNITS