Penukar Kebolehtelapan
Penukar Kebolehtelapan
Tukar antara 4 jenis unit kebolehtelapan yang berbeza dengan ketepatan saintifik. Kebolehtelapan magnet (H/m), bendalir (darcy), gas (barrer), dan wap (perm) mengukur sifat fizikal yang berbeza secara asas dan tidak boleh ditukar antara jenis.
Apakah Kebolehtelapan?
Kebolehtelapan mengukur betapa mudahnya sesuatu melalui bahan, tetapi definisi mudah ini menyembunyikan fakta kritikal: terdapat EMPAT jenis kebolehtelapan yang sama sekali berbeza dalam fizik dan kejuruteraan, setiap satu mengukur kuantiti fizikal yang berbeza.
Empat Jenis Kebolehtelapan
Kebolehtelapan Magnet (μ)
Mengukur betapa mudahnya fluks magnet melalui bahan. Menghubungkan ketumpatan fluks magnet (B) dengan kekuatan medan magnet (H).
Unit: H/m, μH/m, nH/m, kebolehtelapan relatif (μᵣ)
Formula: B = μ × H
Aplikasi: Elektromagnet, transformer, perisai magnet, induktor, mesin MRI
Contoh: Vakum (μᵣ = 1), Besi (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Kebolehtelapan Bendalir (k)
Mengukur betapa mudahnya bendalir (minyak, air, gas) mengalir melalui media berliang seperti batuan atau tanah. Kritikal untuk kejuruteraan petroleum.
Unit: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplikasi: Takungan minyak/gas, aliran air bawah tanah, saliran tanah, pencirian batuan
Contoh: Syil (1-100 nD), Batu pasir (10-1000 mD), Kerikil (>10 D)
Kebolehtelapan Gas (P)
Mengukur seberapa cepat gas tertentu dihantar melalui polimer, membran, atau bahan pembungkusan. Digunakan dalam pembungkusan dan sains membran.
Unit: barrer, GPU (unit penelapan gas), mol·m/(s·m²·Pa)
Formula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplikasi: Pembungkusan makanan, membran pemisahan gas, salutan pelindung, sut angkasa
Contoh: HDPE (0.5 barrer untuk O₂), Getah silikon (600 barrer untuk O₂)
Kebolehtelapan Wap Air
Mengukur kadar penghantaran kelembapan melalui bahan binaan, fabrik, atau pembungkusan. Kritikal untuk kawalan kelembapan dan sains bangunan.
Unit: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Formula: WVTR = kebolehtelapan × perbezaan tekanan wap
Aplikasi: Penghalang wap bangunan, fabrik bernafas, pengurusan kelembapan, pembungkusan
Contoh: Polietilena (0.06 perm), Papan lapis (0.7 perm), Papan dinding kering tidak dicat (20-50 perm)
Fakta Pantas
Tidak Boleh Ditukar Antara Jenis
Kebolehtelapan magnet (H/m) ≠ Kebolehtelapan bendalir (darcy) ≠ Kebolehtelapan gas (barrer) ≠ Kebolehtelapan wap (perm). Ini mengukur fizik yang berbeza!
Julat Ekstrem
Kebolehtelapan bendalir merangkumi 21 darjah magnitud: dari syal padat (10⁻⁹ darcy) hingga kerikil (10¹² darcy)
Kekeliruan Nama Unit
Perkataan 'kebolehtelapan' digunakan untuk keempat-empat jenis, tetapi ia adalah kuantiti yang sama sekali berbeza. Sentiasa nyatakan jenis yang mana!
Spesifik Bahan
Kebolehtelapan gas bergantung pada KEDUA-DUA bahan DAN jenis gas. Kebolehtelapan oksigen ≠ kebolehtelapan nitrogen untuk bahan yang sama!
Kebolehtelapan Magnet (μ)
Kebolehtelapan magnet menerangkan bagaimana bahan bertindak balas terhadap medan magnet. Ia adalah nisbah ketumpatan fluks magnet (B) kepada kekuatan medan magnet (H).
Formula: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = ketumpatan fluks magnet (T), H = kekuatan medan magnet (A/m), μ = kebolehtelapan (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (ruang bebas), μᵣ = kebolehtelapan relatif (tanpa dimensi)
Kategori Bahan
| Jenis | Kebolehtelapan Relatif | Contoh |
|---|---|---|
| Diamagnetik | μᵣ < 1 | Bismut (0.999834), Kuprum (0.999994), Air (0.999991) |
| Paramagnetik | 1 < μᵣ < 1.01 | Aluminium (1.000022), Platinum (1.000265), Udara (1.0000004) |
| Feromagnetik | μᵣ >> 1 | Besi (5,000), Nikel (600), Permalloy (100,000) |
Kebolehtelapan Bendalir (Darcy)
Kebolehtelapan bendalir mengukur betapa mudahnya bendalir mengalir melalui batuan berliang atau tanah. Darcy adalah unit standard dalam kejuruteraan petroleum.
Formula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = kadar aliran (m³/s), k = kebolehtelapan (m²), A = luas keratan rentas (m²), ΔP = perbezaan tekanan (Pa), μ = kelikatan bendalir (Pa·s), L = panjang (m)
Apakah itu Darcy?
1 darcy ialah kebolehtelapan yang membenarkan 1 cm³/s bendalir (kelikatan 1 sentipois) mengalir melalui keratan rentas 1 cm² di bawah kecerunan tekanan 1 atm/cm.
Setara SI: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Julat kebolehtelapan dalam kejuruteraan petroleum
| Kategori | Kebolehtelapan | Penerangan | Contoh: |
|---|---|---|---|
| Sangat Ketat (Syil) | 1-100 nanodarcy (nD) | Memerlukan pemecahan hidraulik untuk pengeluaran ekonomi | Syil Bakken, syil Marcellus, syil Eagle Ford |
| Gas/Minyak Ketat | 0.001-1 millidarcy (mD) | Mencabar untuk dihasilkan, memerlukan rangsangan | Batu pasir ketat, beberapa karbonat |
| Takungan Konvensional | 1-1000 millidarcy | Produktiviti minyak/gas yang baik | Kebanyakan takungan batu pasir dan karbonat komersial |
| Takungan Cemerlang | 1-10 darcy | Produktiviti yang cemerlang | Batu pasir berkualiti tinggi, karbonat yang retak |
| Sangat Boleh Telap | > 10 darcy | Kadar aliran yang sangat tinggi | Kerikil, pasir kasar, batuan yang sangat retak |
Kebolehtelapan Gas (Barrer)
Kebolehtelapan gas mengukur seberapa cepat gas tertentu dihantar melalui polimer dan membran. Barrer adalah unit standard, dinamakan sempena ahli fizik Richard Barrer.
Formula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = kebolehtelapan (barrer), N = jumlah gas yang dihantar (cm³ pada STP), L = ketebalan bahan (cm), A = luas (cm²), Δp = perbezaan tekanan (cmHg), t = masa (s)
Apakah itu Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Ini mengukur isipadu gas (pada suhu dan tekanan standard) yang meresap melalui satu unit ketebalan per unit luas per unit masa per unit perbezaan tekanan.
Unit alternatif: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Contoh: Getah silikon: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Aplikasi
| Bidang | Aplikasi | Contoh |
|---|---|---|
| Pembungkusan Makanan | Kebolehtelapan O₂ yang rendah mengekalkan kesegaran | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Pemisahan Gas | Kebolehtelapan tinggi memisahkan gas (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Getah silikon, polimida |
| Pembungkusan Perubatan | Filem penghalang melindungi daripada kelembapan/oksigen | Pek lepuh, botol farmaseutikal |
| Pelapik Tayar | Kebolehtelapan udara yang rendah mengekalkan tekanan | Getah halobutil (30-40 barrer) |
Kebolehtelapan Wap Air (Perm)
Kebolehtelapan wap air mengukur penghantaran kelembapan melalui bahan. Kritikal untuk sains bangunan, mencegah kulat, pemeluwapan, dan kerosakan struktur.
Formula: WVTR = kebolehtelapan × (p₁ - p₂)
WVTR = kadar penghantaran wap air, kebolehtelapan = kebolehtelapan/ketebalan, p₁, p₂ = tekanan wap pada setiap sisi
Apakah itu Perm?
US Perm: 1 perm (AS) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metrik) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (AS)
Nota: Perm-inch termasuk ketebalan; perm ialah kebolehtelapan (sudah dibahagikan dengan ketebalan)
Klasifikasi bahan binaan
| Kategori | Penerangan | Contoh: |
|---|---|---|
| Penghalang Wap (< 0.1 perm) | Menghalang hampir semua penghantaran kelembapan | Lapisan polietilena (0.06 perm), kerajang aluminium (0.0 perm), kertas dinding vinil (0.05 perm) |
| Pelambat Wap (0.1-1 perm) | Memperlahankan kelembapan dengan ketara, tetapi bukan penghalang lengkap | Cat berasaskan minyak (0.3 perm), kertas kraft (0.4 perm), papan lapis (0.7 perm) |
| Separuh Telap (1-10 perm) | Membenarkan sedikit penghantaran kelembapan | Cat lateks (1-5 perm), papan OSB (2 perm), kertas binaan (5 perm) |
| Boleh Telap (> 10 perm) | Membenarkan penghantaran kelembapan secara bebas | Papan dinding kering tidak dicat (20-50 perm), penebat gentian kaca (>100 perm), pembalut rumah (>50 perm) |
Iklim sejuk: Dalam iklim sejuk, penghalang wap diletakkan di sebelah hangat (dalaman) untuk mengelakkan kelembapan dalaman daripada memeluwap dalam rongga dinding yang sejuk.
Iklim panas lembap: Dalam iklim panas dan lembap, penghalang wap hendaklah berada di luar ATAU gunakan dinding yang boleh telap untuk membolehkan pengeringan dalam kedua-dua arah.
Jadual Penukaran Pantas
Kebolehtelapan Magnet
| Dari | Ke |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (vakum) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vakum) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (besi) | 0.001257 H/m |
Kebolehtelapan Bendalir (Darcy)
| Dari | Ke |
|---|---|
| 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 |
Kebolehtelapan Gas
| Dari | Ke |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Penghalang yang baik |
| > 1000 barrer | Penghalang yang lemah (kebolehtelapan tinggi) |
Kebolehtelapan Wap Air
| Dari | Ke |
|---|---|
| 1 perm (AS) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (metrik) | 57.45 perm-inch (AS) |
| < 0.1 perm | Penghalang wap |
| > 10 perm | Boleh telap wap |
Soalan Lazim
Bolehkah saya menukar darcy kepada barrer atau perm?
Tidak! Ini mengukur sifat fizikal yang sama sekali berbeza. Kebolehtelapan bendalir (darcy), kebolehtelapan gas (barrer), kebolehtelapan wap (perm), dan kebolehtelapan magnet (H/m) adalah empat kuantiti berbeza yang tidak boleh ditukar antara satu sama lain. Gunakan penapis kategori dalam penukar.
Mengapakah kebolehtelapan gas bergantung pada gas mana?
Gas yang berbeza mempunyai saiz molekul dan interaksi yang berbeza dengan bahan. H₂ dan He meresap lebih cepat daripada O₂ atau N₂. Sentiasa nyatakan gas: 'kebolehtelapan O₂ = 0.5 barrer' bukan hanya 'kebolehtelapan = 0.5 barrer'.
Apakah perbezaan antara perm dan perm-inch?
Perm-inch ialah kebolehtelapan (sifat bahan bebas daripada ketebalan). Perm ialah kebolehtelapan (bergantung pada ketebalan). Hubungan: kebolehtelapan = kebolehtelapan/ketebalan. Gunakan perm-inch untuk membandingkan bahan.
Bagaimanakah jurutera petroleum menggunakan darcy?
Kebolehtelapan takungan menentukan kadar aliran minyak/gas. Takungan 100 mD mungkin menghasilkan 500 tong/hari; takungan gas ketat 1 mD memerlukan pemecahan hidraulik. Formasi syal (1-100 nD) sangat ketat.
Mengapakah kebolehtelapan relatif (μᵣ) tanpa dimensi?
Ia adalah nisbah yang membandingkan kebolehtelapan bahan dengan kebolehtelapan vakum (μ₀). Untuk mendapatkan kebolehtelapan mutlak dalam H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Untuk besi (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
Adakah kebolehtelapan tinggi sentiasa baik?
Bergantung pada aplikasi! Darcy yang tinggi baik untuk telaga minyak tetapi buruk untuk penahanan. Barrer yang tinggi baik untuk fabrik bernafas tetapi buruk untuk pembungkusan makanan. Pertimbangkan matlamat kejuruteraan anda: penghalang (rendah) atau aliran (tinggi).
Apakah yang menentukan penempatan penghalang wap bangunan?
Iklim! Iklim sejuk memerlukan penghalang wap di sebelah hangat (dalaman) untuk mengelakkan kelembapan dalaman daripada memeluwap di dinding sejuk. Iklim panas dan lembap memerlukan penghalang di luar ATAU dinding boleh telap untuk membolehkan pengeringan kedua-dua cara. Penempatan yang salah menyebabkan kulat dan reput.
Bahan manakah yang mempunyai kebolehtelapan tertinggi/terendah?
Magnet: Supermalloy (μᵣ~1M) vs vakum (μᵣ=1). Bendalir: Kerikil (>10 D) vs syal (1 nD). Gas: Silikon (3000+ barrer untuk CO₂) vs filem bermetal (0.001 barrer). Wap: Gentian kaca (>100 perm) vs kerajang aluminium (0 perm).
Direktori Alat Lengkap
Semua 71 alat yang tersedia di UNITS