Permeabilitás Átváltó
Permeabilitás Átváltó
Váltson át 4 különböző típusú permeabilitási egység között tudományos pontossággal. A mágneses (H/m), a folyadék (darcy), a gáz (barrer) és a gőz (perm) permeabilitások alapvetően különböző fizikai tulajdonságokat mérnek, és nem konvertálhatók a típusok között.
Mi a Permeabilitás?
A permeabilitás azt méri, hogy valami milyen könnyen hatol át egy anyagon, de ez az egyszerű definíció egy kritikus tényt rejt: a fizikában és a mérnöki tudományokban NÉGY teljesen különböző típusú permeabilitás létezik, amelyek mindegyike más fizikai mennyiséget mér.
A Négy Permeabilitási Típus
Mágneses Permeabilitás (μ)
Azt méri, hogy a mágneses fluxus milyen könnyen halad át egy anyagon. A mágneses fluxussűrűséget (B) a mágneses térerősséghez (H) viszonyítja.
Egységek: H/m, μH/m, nH/m, relatív permeabilitás (μᵣ)
Képlet: B = μ × H
Alkalmazások: Elektromágnesek, transzformátorok, mágneses árnyékolás, induktorok, MRI gépek
Példák: Vákuum (μᵣ = 1), Vas (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Folyadékpermeabilitás (k)
Azt méri, hogy a folyadékok (olaj, víz, gáz) milyen könnyen áramlanak porózus közegeken, például kőzeten vagy talajon keresztül. Kritikus a kőolajmérnöki tudományban.
Egységek: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Képlet: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Alkalmazások: Olaj/gáz tárolók, talajvíz áramlása, talaj vízelvezetése, kőzetjellemzés
Példák: Agyagpala (1-100 nD), Homokkő (10-1000 mD), Kavics (>10 D)
Gázpermeabilitás (P)
Azt méri, hogy bizonyos gázok milyen gyorsan hatolnak át polimereken, membránokon vagy csomagolóanyagokon. Csomagolásban és membrántudományban használják.
Egységek: barrer, GPU (gázpermeációs egység), mol·m/(s·m²·Pa)
Képlet: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Alkalmazások: Élelmiszer-csomagolás, gázszétválasztó membránok, védőbevonatok, űrruhák
Példák: HDPE (0.5 barrer O₂-re), Szilikongumi (600 barrer O₂-re)
Vízgőz Permeabilitás
A nedvesség áteresztési sebességét méri építőanyagokon, szöveteken vagy csomagoláson keresztül. Kritikus a nedvességszabályozásban és az építéstudományban.
Egységek: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Képlet: WVTR = permeancia × gőznyomás-különbség
Alkalmazások: Épületek párazárói, lélegző szövetek, nedvességkezelés, csomagolás
Példák: Polietilén (0.06 perm), Rétegelt lemez (0.7 perm), Festetlen gipszkarton (20-50 perm)
Gyors Tények
Típusok Között Nem Lehet Átváltani
Mágneses permeabilitás (H/m) ≠ Folyadékpermeabilitás (darcy) ≠ Gázpermeabilitás (barrer) ≠ Gőzpermeabilitás (perm). Ezek különböző fizikát mérnek!
Extrém Tartomány
A folyadékpermeabilitás 21 nagyságrendet ölel fel: a tömör agyagpalától (10⁻⁹ darcy) a kavicsig (10¹² darcy)
Egységnév Zavar
A 'permeabilitás' szót mind a négy típusra használják, de ezek teljesen különböző mennyiségek. Mindig adja meg, melyik típusról van szó!
Anyagspecifikus
A gázpermeabilitás függ az anyagtól ÉS a gáz típusától is. Az oxigén permeabilitása ≠ a nitrogén permeabilitása ugyanannál az anyagnál!
Mágneses Permeabilitás (μ)
A mágneses permeabilitás leírja, hogyan reagál egy anyag egy mágneses mezőre. Ez a mágneses fluxussűrűség (B) és a mágneses térerősség (H) aránya.
Képlet: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = mágneses fluxussűrűség (T), H = mágneses térerősség (A/m), μ = permeabilitás (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (szabad tér), μᵣ = relatív permeabilitás (dimenzió nélküli)
Anyagkategóriák
| Típus | Relatív Permeabilitás | Példák |
|---|---|---|
| Diamágneses | μᵣ < 1 | Bizmut (0.999834), Réz (0.999994), Víz (0.999991) |
| Paramágneses | 1 < μᵣ < 1.01 | Alumínium (1.000022), Platina (1.000265), Levegő (1.0000004) |
| Ferromágneses | μᵣ >> 1 | Vas (5,000), Nikkel (600), Permalloy (100,000) |
Folyadékpermeabilitás (Darcy)
A folyadékpermeabilitás azt méri, hogy a folyadékok milyen könnyen áramlanak a porózus kőzeten vagy talajon keresztül. A darcy a kőolajmérnöki tudomány standard egysége.
Képlet: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = áramlási sebesség (m³/s), k = permeabilitás (m²), A = keresztmetszeti terület (m²), ΔP = nyomáskülönbség (Pa), μ = folyadék viszkozitása (Pa·s), L = hossz (m)
Mi az a Darcy?
1 darcy az a permeabilitás, amely lehetővé teszi, hogy 1 cm³/s folyadék (1 centipoise viszkozitású) 1 cm² keresztmetszeten áramoljon 1 atm/cm nyomásgradiens mellett.
SI egyenérték: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Permeabilitási tartományok a kőolaj-mérnöki tudományban
| Kategória | Permeabilitás | Leírás | Példák: |
|---|---|---|---|
| Ultra-tömör (Agyagpala) | 1-100 nanodarcy (nD) | Hidraulikus rétegrepesztést igényel a gazdaságos termeléshez | Bakken pala, Marcellus pala, Eagle Ford pala |
| Tömör Gáz/Olaj | 0.001-1 millidarcy (mD) | Nehéz termelni, stimulációt igényel | Tömör homokkövek, néhány karbonát |
| Hagyományos Tároló | 1-1000 millidarcy | Jó olaj/gáz termelékenység | A legtöbb kereskedelmi homokkő és karbonát tároló |
| Kiváló Tároló | 1-10 darcy | Kiváló termelékenység | Kiváló minőségű homokkövek, repedezett karbonátok |
| Rendkívül Áteresztő | > 10 darcy | Nagyon magas áramlási sebességek | Kavics, durva homok, erősen repedezett kőzet |
Gázpermeabilitás (Barrer)
A gázpermeabilitás azt méri, hogy bizonyos gázok milyen gyorsan hatolnak át a polimereken és membránokon. A barrer a standard egység, Richard Barrer fizikusról elnevezve.
Képlet: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilitás (barrer), N = áthatolt gáz mennyisége (cm³ STP-n), L = anyagvastagság (cm), A = terület (cm²), Δp = nyomáskülönbség (cmHg), t = idő (s)
Mi az a Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Ez a gáz térfogatát méri (standard hőmérsékleten és nyomáson), amely egységnyi vastagságon, egységnyi területen, egységnyi idő alatt, egységnyi nyomáskülönbség mellett hatol át.
Alternatív egységek: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Példa: Szilikongumi: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Alkalmazások
| Terület | Alkalmazás | Példák |
|---|---|---|
| Élelmiszer-csomagolás | Az alacsony O₂-permeabilitás megőrzi a frissességet | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Gázszétválasztás | A magas permeabilitás elválasztja a gázokat (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Szilikongumi, poliimidek |
| Orvosi Csomagolás | A zárórétegek védenek a nedvességtől/oxigéntől | Buborékfóliák, gyógyszeres üvegek |
| Gumiabroncs Bélés | Az alacsony légáteresztő képesség fenntartja a nyomást | Halobutil gumi (30-40 barrer) |
Vízgőz Permeabilitás (Perm)
A vízgőz permeabilitás a nedvesség áteresztését méri az anyagokon keresztül. Kritikus az építéstudomány, a penész, a páralecsapódás és a szerkezeti károk megelőzése szempontjából.
Képlet: WVTR = permeancia × (p₁ - p₂)
WVTR = vízgőz áteresztési sebesség, permeancia = permeabilitás/vastagság, p₁, p₂ = gőznyomások mindkét oldalon
Mi az a Perm?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metrikus) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (US)
Megjegyzés: A perm-inch tartalmazza a vastagságot; a perm a permeancia (már elosztva a vastagsággal)
Építőanyag-osztályozások
| Kategória | Leírás | Példák: |
|---|---|---|
| Párazárók (< 0.1 perm) | Majdnem az összes nedvesség áteresztését blokkolják | Polietilén fólia (0.06 perm), alumíniumfólia (0.0 perm), vinil tapéta (0.05 perm) |
| Párafékezők (0.1-1 perm) | Jelentősen lassítják a nedvességet, de nem teljes zárórétegek | Olajbázisú festék (0.3 perm), nátronpapír (0.4 perm), rétegelt lemez (0.7 perm) |
| Félig Áteresztő (1-10 perm) | Némi nedvesség áteresztését engedik | Latex festék (1-5 perm), OSB lap (2 perm), építőpapír (5 perm) |
| Áteresztő (> 10 perm) | Szabadon engedik a nedvesség áteresztését | Festetlen gipszkarton (20-50 perm), üveggyapot szigetelés (>100 perm), házfólia (>50 perm) |
Hideg éghajlat: Hideg éghajlaton a párazárókat a meleg (belső) oldalra helyezik, hogy megakadályozzák a belső nedvesség lecsapódását a hideg falfelületeken.
Forró nedves éghajlat: Forró, párás éghajlaton a párazáróknak a külső oldalon kell lenniük, VAGY áteresztő falakat kell használni, hogy mindkét irányba száradhassanak.
Gyors Átváltási Táblázatok
Mágneses Permeabilitás
| Ettől | Eddig |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (vákuum) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vákuum) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (vas) | 0.001257 H/m |
Folyadékpermeabilitás (Darcy)
| Ettől | Eddig |
|---|---|
| 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 |
Gázpermeabilitás
| Ettől | Eddig |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Jó záróréteg |
| > 1000 barrer | Rossz záróréteg (magas permeabilitás) |
Vízgőz Permeabilitás
| Ettől | Eddig |
|---|---|
| 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 (metrikus) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 perm | Párazáró |
| > 10 perm | Páraáteresztő |
Gyakran Ismételt Kérdések
Átválthatom a darcy-t barrerre vagy permre?
Nem! Ezek teljesen különböző fizikai tulajdonságokat mérnek. A folyadékpermeabilitás (darcy), a gázpermeabilitás (barrer), a gőzpermeabilitás (perm) és a mágneses permeabilitás (H/m) négy különálló mennyiség, amelyeket nem lehet egymásba átváltani. Használja a kategória szűrőt az átváltóban.
Miért függ a gázpermeabilitás a gáztól?
A különböző gázoknak különböző molekulaméretük és kölcsönhatásuk van az anyagokkal. A H₂ és a He gyorsabban hatol át, mint az O₂ vagy az N₂. Mindig adja meg a gázt: 'O₂ permeabilitás = 0.5 barrer', ne csak 'permeabilitás = 0.5 barrer'.
Mi a különbség a perm és a perm-inch között?
A perm-inch a permeabilitás (a vastagságtól független anyagtulajdonság). A perm a permeancia (a vastagságtól függ). Kapcsolat: permeancia = permeabilitás/vastagság. Használja a perm-inch-et az anyagok összehasonlításához.
Hogyan használják a kőolajmérnökök a darcy-t?
A tároló permeabilitása határozza meg az olaj/gáz áramlási sebességét. Egy 100 mD-s tároló napi 500 hordót termelhet; egy 1 mD-s tömör gáztároló hidraulikus rétegrepesztést igényel. Az agyagpala formációk (1-100 nD) rendkívül tömörek.
Miért dimenzió nélküli a relatív permeabilitás (μᵣ)?
Ez egy arány, amely egy anyag permeabilitását a vákuum permeabilitásához (μ₀) hasonlítja. Az abszolút permeabilitás kiszámításához H/m-ben: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Vas esetén (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
A magas permeabilitás mindig jó?
Az alkalmazástól függ! A magas darcy érték jó az olajkutaknak, de rossz a tárolásnak. A magas barrer érték jó a lélegző szöveteknek, de rossz az élelmiszer-csomagolásnak. Vegye figyelembe a mérnöki célját: záróréteg (alacsony) vagy áramlás (magas).
Mi határozza meg az épület párazárójának elhelyezését?
Az éghajlat! A hideg éghajlaton a párazáróknak a meleg (belső) oldalon kell lenniük, hogy megakadályozzák a belső nedvesség lecsapódását a hideg falakban. A forró, párás éghajlaton a zárórétegeknek a külső oldalon kell lenniük, VAGY áteresztő falakat kell használni, hogy mindkét irányba száradhassanak. A helytelen elhelyezés penészt és rothadást okoz.
Mely anyagoknak van a legmagasabb/legalacsonyabb permeabilitása?
Mágneses: Supermalloy (μᵣ~1M) vs. vákuum (μᵣ=1). Folyadék: Kavics (>10 D) vs. agyagpala (1 nD). Gáz: Szilikon (3000+ barrer CO₂-re) vs. fémezett fóliák (0.001 barrer). Gőz: Üveggyapot (>100 perm) vs. alumíniumfólia (0 perm).
Teljes Eszköztár
Az összes 71 eszköz elérhető a UNITS-on