Pretvarač propusnosti
Pretvarač Propusnosti
Pretvarajte između 4 različite vrste jedinica propusnosti s znanstvenom preciznošću. Magnetska (H/m), fluidna (darcy), plinska (barrer) i parna (perm) propusnost mjere fundamentalno različita fizička svojstva i ne mogu se pretvarati između vrsta.
Što je Propusnost?
Propusnost mjeri koliko lako nešto prolazi kroz materijal, ali ova jednostavna definicija skriva kritičnu činjenicu: postoje ČETIRI potpuno različite vrste propusnosti u fizici i inženjerstvu, od kojih svaka mjeri različite fizičke veličine.
Četiri Vrste Propusnosti
Magnetska Permeabilnost (μ)
Mjeri koliko lako magnetski tok prolazi kroz materijal. Povezuje gustoću magnetskog toka (B) s jačinom magnetskog polja (H).
Jedinice: H/m, μH/m, nH/m, relativna permeabilnost (μᵣ)
Formula: B = μ × H
Primjene: Elektromagneti, transformatori, magnetska zaštita, induktori, MRI uređaji
Primjeri: Vakuum (μᵣ = 1), Željezo (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Fluidna Permeabilnost (k)
Mjeri koliko lako fluidi (nafta, voda, plin) teku kroz porozne medije poput stijena ili tla. Ključno za naftno inženjerstvo.
Jedinice: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Primjene: Ležišta nafte/plina, protok podzemnih voda, drenaža tla, karakterizacija stijena
Primjeri: Škriljevac (1-100 nD), Pješčenjak (10-1000 mD), Šljunak (>10 D)
Plinska Permeabilnost (P)
Mjeri koliko brzo specifični plinovi prolaze kroz polimere, membrane ili ambalažne materijale. Koristi se u ambalaži i znanosti o membranama.
Jedinice: barrer, GPU (jedinica za prožimanje plina), mol·m/(s·m²·Pa)
Formula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Primjene: Ambalaža za hranu, membrane za odvajanje plinova, zaštitni premazi, svemirska odijela
Primjeri: HDPE (0.5 barrera za O₂), Silikonska guma (600 barrera za O₂)
Permeabilnost Vodene Pare
Mjeri brzinu prijenosa vlage kroz građevinske materijale, tkanine ili ambalažu. Ključno za kontrolu vlage i građevinsku znanost.
Jedinice: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Formula: WVTR = permeancija × razlika tlaka pare
Primjene: Građevinske parne brane, prozračne tkanine, upravljanje vlagom, ambalaža
Primjeri: Polietilen (0.06 perma), Šperploča (0.7 perma), Neobojeni gipsani zid (20-50 perma)
Brze Činjenice
Ne može se pretvarati između vrsta
Magnetska permeabilnost (H/m) ≠ Fluidna permeabilnost (darcy) ≠ Plinska permeabilnost (barrer) ≠ Parna permeabilnost (perm). Mjere različitu fiziku!
Ekstreman Raspon
Fluidna permeabilnost proteže se preko 21 reda veličine: od nepropusnog škriljevca (10⁻⁹ darcyja) do šljunka (10¹² darcyja)
Zbrka u nazivima jedinica
Riječ 'propusnost' koristi se za sve četiri vrste, ali su to potpuno različite veličine. Uvijek navedite o kojoj se vrsti radi!
Specifično za materijal
Plinska permeabilnost ovisi I o materijalu I o vrsti plina. Permeabilnost kisika ≠ permeabilnost dušika za isti materijal!
Magnetska Permeabilnost (μ)
Magnetska permeabilnost opisuje kako materijal reagira na magnetsko polje. To je omjer gustoće magnetskog toka (B) i jačine magnetskog polja (H).
Formula: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = gustoća magnetskog toka (T), H = jačina magnetskog polja (A/m), μ = permeabilnost (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (slobodan prostor), μᵣ = relativna permeabilnost (bezdimenzionalna)
Kategorije Materijala
| Vrsta | Relativna Permeabilnost | Primjeri |
|---|---|---|
| Dijamagnetni | μᵣ < 1 | Bizmut (0.999834), Bakar (0.999994), Voda (0.999991) |
| Paramagnetni | 1 < μᵣ < 1.01 | Aluminij (1.000022), Platina (1.000265), Zrak (1.0000004) |
| Feromagnetni | μᵣ >> 1 | Željezo (5,000), Nikal (600), Permalloy (100,000) |
Fluidna Permeabilnost (Darcy)
Fluidna permeabilnost mjeri koliko lako fluidi teku kroz porozne stijene ili tlo. Darcy je standardna jedinica u naftnom inženjerstvu.
Formula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = protok (m³/s), k = permeabilnost (m²), A = površina poprečnog presjeka (m²), ΔP = razlika tlaka (Pa), μ = viskoznost fluida (Pa·s), L = duljina (m)
Što je Darcy?
1 darcy je permeabilnost koja dopušta protok 1 cm³/s fluida (viskoznosti 1 centipoise) kroz poprečni presjek od 1 cm² pod gradijentom tlaka od 1 atm/cm.
SI ekvivalent: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Rasponi propusnosti u naftnom inženjerstvu
| Kategorija | Propusnost | Opis | Primjeri: |
|---|---|---|---|
| Ultra-nepropusno (Škriljevac) | 1-100 nanodarcyja (nD) | Zahtijeva hidrauličko frakturiranje za ekonomičnu proizvodnju | Škriljevac Bakken, škriljevac Marcellus, škriljevac Eagle Ford |
| Nepropusni Plin/Nafta | 0.001-1 millidarcy (mD) | Izazovno za proizvodnju, potrebna stimulacija | Nepropusni pješčenjaci, neki karbonati |
| Konvencionalno Ležište | 1-1000 millidarcyja | Dobra produktivnost nafte/plina | Većina komercijalnih ležišta pješčenjaka i karbonata |
| Odlično Ležište | 1-10 darcyja | Odlična produktivnost | Visokokvalitetni pješčenjaci, frakturirani karbonati |
| Izuzetno Propusno | > 10 darcyja | Vrlo visoke stope protoka | Šljunak, grubi pijesak, visoko frakturirana stijena |
Plinska Permeabilnost (Barrer)
Plinska permeabilnost mjeri koliko brzo specifični plinovi prolaze kroz polimere i membrane. Barrer je standardna jedinica, nazvana po fizičaru Richardu Barreru.
Formula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilnost (barrer), N = količina prenesenog plina (cm³ na STP), L = debljina materijala (cm), A = površina (cm²), Δp = razlika tlaka (cmHg), t = vrijeme (s)
Što je Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Ovo mjeri volumen plina (na standardnoj temperaturi i tlaku) koji prožima kroz jedinicu debljine po jedinici površine po jedinici vremena po jedinici razlike tlaka.
Alternativne jedinice: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Primjer: Silikonska guma: H₂ (550 barrera), O₂ (600 barrera), N₂ (280 barrera), CO₂ (3200 barrera)
Primjene
| Područje | Primjena | Primjeri |
|---|---|---|
| Ambalaža za Hranu | Niska permeabilnost O₂ čuva svježinu | EVOH (0.05 barrera), PET (0.05-0.2 barrera) |
| Odvajanje Plinova | Visoka permeabilnost odvaja plinove (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Silikonska guma, poliimidi |
| Medicinska Ambalaža | Barijerne folije štite od vlage/kisika | Blister pakiranja, farmaceutske boce |
| Obloge za Gume | Niska permeabilnost zraka održava tlak | Halobutil guma (30-40 barrera) |
Permeabilnost Vodene Pare (Perm)
Permeabilnost vodene pare mjeri prijenos vlage kroz materijale. Ključno za građevinsku znanost, sprječavanje plijesni, kondenzacije i strukturnih oštećenja.
Formula: WVTR = permeancija × (p₁ - p₂)
WVTR = stopa prijenosa vodene pare, permeancija = permeabilnost/debljina, p₁, p₂ = tlakovi pare na svakoj strani
Što je Perm?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grejn/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metrički) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inča (US)
Napomena: Perm-inč uključuje debljinu; perm je permeancija (već podijeljena s debljinom)
Klasifikacije građevinskih materijala
| Kategorija | Opis | Primjeri: |
|---|---|---|
| Parne Brane (< 0.1 perma) | Blokiraju gotovo sav prijenos vlage | Polietilenska folija (0.06 perma), aluminijska folija (0.0 perma), vinilne tapete (0.05 perma) |
| Parni Usporivači (0.1-1 perma) | Značajno usporavaju vlagu, ali nisu potpuna barijera | Uljana boja (0.3 perma), kraft papir (0.4 perma), šperploča (0.7 perma) |
| Polu-propusno (1-10 perma) | Dopuštaju određeni prijenos vlage | Lateks boja (1-5 perma), OSB ploče (2 perma), građevinski papir (5 perma) |
| Propusno (> 10 perma) | Slobodno dopuštaju prijenos vlage | Neobojeni gipsani zid (20-50 perma), staklena vuna (>100 perma), kućna folija (>50 perma) |
Hladna klima: U hladnim klimama, parne brane idu na toplu (unutarnju) stranu kako bi se spriječila kondenzacija unutarnje vlage u hladnim zidnim šupljinama.
Vruća vlažna klima: U vrućim vlažnim klimama, parne brane bi trebale biti na vanjskoj strani ILI koristiti propusne zidove kako bi se omogućilo sušenje u oba smjera.
Brze Tablice Pretvorbe
Magnetska Permeabilnost
| 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 (željezo) | 0.001257 H/m |
Fluidna Permeabilnost (Darcy)
| Od | Do |
|---|---|
| 1 darcy | 1,000 millidarcyja (mD) |
| 1 darcy | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 millidarcy | 10⁻⁶ darcyja |
| 1 nanodarcy | 10⁻⁹ darcyja |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² darcyja |
Plinska Permeabilnost
| Od | Do |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrera |
| 100 barrera | Dobra barijera |
| > 1000 barrera | Loša barijera (visoka permeabilnost) |
Permeabilnost Vodene Pare
| Od | Do |
|---|---|
| 1 perm (US) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inč | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (metrički) | 57.45 perm-inča (US) |
| < 0.1 perma | Parna brana |
| > 10 perma | Paropropusno |
Često Postavljana Pitanja
Mogu li pretvoriti darcy u barrer ili perm?
Ne! Mjere potpuno različita fizička svojstva. Fluidna permeabilnost (darcy), plinska permeabilnost (barrer), parna permeabilnost (perm) i magnetska permeabilnost (H/m) su četiri različite veličine koje se ne mogu pretvarati jedna u drugu. Koristite filtar kategorija u pretvaraču.
Zašto plinska permeabilnost ovisi o kojem plinu?
Različiti plinovi imaju različite molekularne veličine i interakcije s materijalima. H₂ i He prožimaju brže od O₂ ili N₂. Uvijek navedite plin: 'permeabilnost O₂ = 0.5 barrera', a ne samo 'permeabilnost = 0.5 barrera'.
Koja je razlika između perma i perm-inča?
Perm-inč je permeabilnost (svojstvo materijala neovisno o debljini). Perm je permeancija (ovisi o debljini). Odnos: permeancija = permeabilnost/debljina. Koristite perm-inč za usporedbu materijala.
Kako naftni inženjeri koriste darcy?
Permeabilnost ležišta određuje stope protoka nafte/plina. Ležište od 100 mD može proizvoditi 500 barela/dan; ležište nepropusnog plina od 1 mD zahtijeva hidrauličko frakturiranje. Formacije škriljevca (1-100 nD) su izuzetno nepropusne.
Zašto je relativna permeabilnost (μᵣ) bezdimenzionalna?
To je omjer koji uspoređuje permeabilnost materijala s permeabilnošću vakuuma (μ₀). Da biste dobili apsolutnu permeabilnost u H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Za željezo (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
Je li visoka permeabilnost uvijek dobra?
Ovisi o primjeni! Visok darcy je dobar za naftne bušotine, ali loš za zadržavanje. Visok barrer je dobar za prozračne tkanine, ali loš za ambalažu hrane. Uzmite u obzir vaš inženjerski cilj: barijera (niska) ili protok (visoka).
Što određuje postavljanje parne brane u zgradama?
Klima! Hladne klime trebaju parne brane na toploj (unutarnjoj) strani kako bi se spriječila kondenzacija unutarnje vlage u hladnim zidovima. Vruće vlažne klime trebaju brane na vanjskoj strani ILI propusne zidove kako bi se omogućilo sušenje u oba smjera. Pogrešno postavljanje uzrokuje plijesan i truljenje.
Koji materijali imaju najvišu/najnižu permeabilnost?
Magnetska: Supermalloy (μᵣ~1M) naspram vakuuma (μᵣ=1). Fluidna: Šljunak (>10 D) naspram škriljevca (1 nD). Plinska: Silikon (3000+ barrera za CO₂) naspram metaliziranih folija (0.001 barrera). Parna: Staklena vuna (>100 perma) naspram aluminijske folije (0 perma).
Potpuni Direktorij Alata
Svi 71 alati dostupni na UNITS