Permeabilitetsomformer
Permeabilitetsomformer
Konverter mellom 4 distinkte typer permeabilitetsenheter med vitenskapelig presisjon. Magnetisk (H/m), fluid (darcy), gass (barrer) og damppermeabilitet (perm) måler fundamentalt forskjellige fysiske egenskaper og kan ikke konverteres mellom typene.
Hva er Permeabilitet?
Permeabilitet måler hvor lett noe passerer gjennom et materiale, men denne enkle definisjonen skjuler et kritisk faktum: det finnes FIRE helt forskjellige typer permeabilitet i fysikk og ingeniørfag, hver som måler forskjellige fysiske størrelser.
De Fire Typene Permeabilitet
Magnetisk Permeabilitet (μ)
Måler hvor lett magnetisk fluks passerer gjennom et materiale. Forbinder magnetisk flukstetthet (B) med magnetisk feltstyrke (H).
Enheter: H/m, μH/m, nH/m, relativ permeabilitet (μᵣ)
Formel: B = μ × H
Anvendelser: Elektromagneter, transformatorer, magnetisk skjerming, induktorer, MR-maskiner
Eksempler: Vakuum (μᵣ = 1), Jern (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Fluidpermeabilitet (k)
Måler hvor lett fluider (olje, vann, gass) strømmer gjennom porøse medier som stein eller jord. Kritisk for petroleumsingeniørfag.
Enheter: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formel: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Anvendelser: Olje-/gassreservoarer, grunnvannsstrøm, jordsmonndrenering, steinkarakterisering
Eksempler: Skifer (1-100 nD), Sandstein (10-1000 mD), Grus (>10 D)
Gasspermeabilitet (P)
Måler hvor raskt spesifikke gasser transmitteres gjennom polymerer, membraner eller emballasjematerialer. Brukes i emballasje og membranvitenskap.
Enheter: barrer, GPU (gassgjennomtrengningsenhet), mol·m/(s·m²·Pa)
Formel: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Anvendelser: Matemballasje, gasseparasjonsmembraner, beskyttende belegg, romdrakter
Eksempler: HDPE (0,5 barrer for O₂), Silikongummi (600 barrer for O₂)
Vanndamppermeabilitet
Måler fuktighetstransmisjonsrate gjennom byggematerialer, stoffer eller emballasje. Kritisk for fuktighetskontroll og bygningsvitenskap.
Enheter: perm, perm-tomme, g/(Pa·s·m²)
Formel: WVTR = permeans × damptrykkforskjell
Anvendelser: Bygningsdampsperrer, pustende stoffer, fuktighetsstyring, emballasje
Eksempler: Polyetylen (0,06 perm), Kryssfiner (0,7 perm), Umalt gipsvegg (20-50 perm)
Raske Fakta
Kan ikke Konverteres Mellom Typer
Magnetisk permeabilitet (H/m) ≠ Fluidpermeabilitet (darcy) ≠ Gasspermeabilitet (barrer) ≠ Damppermeabilitet (perm). Disse måler forskjellig fysikk!
Ekstremt Spenn
Fluidpermeabilitet spenner over 21 størrelsesordener: fra tett skifer (10⁻⁹ darcy) til grus (10¹² darcy)
Forvirring om Enhetsnavn
Ordet 'permeabilitet' brukes for alle fire typene, men de er helt forskjellige størrelser. Spesifiser alltid hvilken type!
Materialspesifikk
Gasspermeabilitet avhenger av BÅDE materiale OG gasstype. Oksygenpermeabilitet ≠ nitrogenpermeabilitet for samme materiale!
Magnetisk Permeabilitet (μ)
Magnetisk permeabilitet beskriver hvordan et materiale reagerer på et magnetisk felt. Det er forholdet mellom magnetisk flukstetthet (B) og magnetisk feltstyrke (H).
Formel: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = magnetisk flukstetthet (T), H = magnetisk feltstyrke (A/m), μ = permeabilitet (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (fritt rom), μᵣ = relativ permeabilitet (dimensjonsløs)
Materialkategorier
| Type | Relativ Permeabilitet | Eksempler |
|---|---|---|
| Diamagnetisk | μᵣ < 1 | Vismut (0,999834), Kobber (0,999994), Vann (0,999991) |
| Paramagnetisk | 1 < μᵣ < 1,01 | Aluminium (1,000022), Platina (1,000265), Luft (1,0000004) |
| Ferromagnetisk | μᵣ >> 1 | Jern (5,000), Nikkel (600), Permalloy (100,000) |
Fluidpermeabilitet (Darcy)
Fluidpermeabilitet måler hvor lett fluider strømmer gjennom porøs stein eller jord. Darcy er standardenheten i petroleumsingeniørfag.
Formel: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = strømningsrate (m³/s), k = permeabilitet (m²), A = tverrsnittsareal (m²), ΔP = trykkforskjell (Pa), μ = fluidviskositet (Pa·s), L = lengde (m)
Hva er en Darcy?
1 darcy er permeabiliteten som lar 1 cm³/s av et fluid (1 centipoise viskositet) strømme gjennom et 1 cm² tverrsnitt under en 1 atm/cm trykkgradient.
SI-ekvivalent: 1 darcy = 9,869233 × 10⁻¹³ m²
Permeabilitetsområder i petroleumsteknikk
| Kategori | Permeabilitet | Beskrivelse | Eksempler: |
|---|---|---|---|
| Ultratett (Skifer) | 1-100 nanodarcy (nD) | Krever hydraulisk oppsprekking for økonomisk produksjon | Bakken-skifer, Marcellus-skifer, Eagle Ford-skifer |
| Tett Gass/Olje | 0,001-1 millidarcy (mD) | Utfordrende å produsere, trenger stimulering | Tette sandsteiner, noen karbonater |
| Konvensjonelt Reservoar | 1-1000 millidarcy | God olje-/gassproduktivitet | De fleste kommersielle sandsteins- og karbonatreservoarer |
| Utmerket Reservoar | 1-10 darcy | Utmerket produktivitet | Høykvalitets sandsteiner, sprukne karbonater |
| Ekstremt Permeabel | > 10 darcy | Veldig høye strømningsrater | Grus, grov sand, sterkt sprukket stein |
Gasspermeabilitet (Barrer)
Gasspermeabilitet måler hvor raskt spesifikke gasser transmitteres gjennom polymerer og membraner. Barrer er standardenheten, oppkalt etter fysikeren Richard Barrer.
Formel: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilitet (barrer), N = mengde gass overført (cm³ ved STP), L = materialtykkelse (cm), A = areal (cm²), Δp = trykkforskjell (cmHg), t = tid (s)
Hva er en Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Dette måler volumet av gass (ved standard temperatur og trykk) som trenger gjennom en enhetstykkelse per enhetsareal per enhetstid per enhetstrykkforskjell.
Alternative enheter: 1 barrer = 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Eksempel: Silikongummi: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Anvendelser
| Felt | Anvendelse | Eksempler |
|---|---|---|
| Matemballasje | Lav O₂-permeabilitet bevarer ferskheten | EVOH (0,05 barrer), PET (0,05-0,2 barrer) |
| Gass-separasjon | Høy permeabilitet separerer gasser (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Silikongummi, polyimider |
| Medisinsk Emballasje | Barrierefilmer beskytter mot fuktighet/oksygen | Blisterpakninger, farmasøytiske flasker |
| Dekkforinger | Lav luftpermeabilitet opprettholder trykket | Halobutylgummi (30-40 barrer) |
Vanndamppermeabilitet (Perm)
Vanndamppermeabilitet måler fuktighetstransmisjon gjennom materialer. Kritisk for bygningsvitenskap, for å forhindre mugg, kondens og strukturelle skader.
Formel: WVTR = permeans × (p₁ - p₂)
WVTR = vanndamptransmisjonsrate, permeans = permeabilitet/tykkelse, p₁, p₂ = damptrykk på hver side
Hva 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-tomme (US)
Merk: Perm-tomme inkluderer tykkelse; perm er permeans (allerede delt på tykkelse)
Klassifiseringer av byggematerialer
| Kategori | Beskrivelse | Eksempler: |
|---|---|---|
| Dampsperrer (< 0,1 perm) | Blokkerer nesten all fuktighetstransmisjon | Polyetylenfolie (0,06 perm), aluminiumsfolie (0,0 perm), vinyltapet (0,05 perm) |
| Dampbremser (0,1-1 perm) | Bremser fuktigheten betydelig, men er ikke en fullstendig barriere | Oljebasert maling (0,3 perm), kraftpapir (0,4 perm), kryssfiner (0,7 perm) |
| Semi-permeabel (1-10 perm) | Tillater noe fuktighetstransmisjon | Lateksmaling (1-5 perm), OSB-plater (2 perm), bygningspapir (5 perm) |
| Permeabel (> 10 perm) | Tillater fri fuktighetstransmisjon | Umalt gipsvegg (20-50 perm), glassfiberisolasjon (>100 perm), vindsperre (>50 perm) |
Kaldt klima: I kalde klima plasseres dampsperrer på den varme (innvendige) siden for å hindre at innendørs fuktighet kondenserer i kalde vegghulrom.
Varmt fuktig klima: I varme, fuktige klima bør dampsperrer være på utsiden ELLER bruke permeable vegger for å tillate tørking i begge retninger.
Raske Konverteringstabeller
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 |
Gasspermeabilitet
| 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 (høy permeabilitet) |
Vanndamppermeabilitet
| Fra | Til |
|---|---|
| 1 perm (US) | 5,72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-tomme | 1,459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (metrisk) | 57,45 perm-tomme (US) |
| < 0,1 perm | Dampsperre |
| > 10 perm | Damppermeabel |
Ofte Stilte Spørsmål
Kan jeg konvertere darcy til barrer eller perm?
Nei! Disse måler helt forskjellige fysiske egenskaper. Fluidpermeabilitet (darcy), gasspermeabilitet (barrer), damppermeabilitet (perm) og magnetisk permeabilitet (H/m) er fire distinkte størrelser som ikke kan konverteres mellom hverandre. Bruk kategorifilteret i omformeren.
Hvorfor avhenger gasspermeabilitet av hvilken gass?
Ulike gasser har forskjellige molekylstørrelser og interaksjoner med materialer. H₂ og He trenger gjennom raskere enn O₂ eller N₂. Spesifiser alltid gassen: 'O₂-permeabilitet = 0,5 barrer', ikke bare 'permeabilitet = 0,5 barrer'.
Hva er forskjellen mellom perm og perm-tomme?
Perm-tomme er permeabilitet (en materialegenskap uavhengig av tykkelse). Perm er permeans (avhenger av tykkelse). Forhold: permeans = permeabilitet/tykkelse. Bruk perm-tomme for å sammenligne materialer.
Hvordan bruker petroleumsingeniører darcy?
Reservoarpermeabilitet bestemmer olje-/gass-strømningsrater. Et 100 mD-reservoar kan produsere 500 fat/dag; et 1 mD tett gassreservoar krever hydraulisk oppsprekking. Skiferformasjoner (1-100 nD) er ekstremt tette.
Hvorfor er relativ permeabilitet (μᵣ) dimensjonsløs?
Det er et forhold som sammenligner et materiales permeabilitet med permeabiliteten i vakuum (μ₀). For å få absolutt 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 høy permeabilitet alltid bra?
Avhenger av anvendelsen! Høy darcy er bra for oljebrønner, men dårlig for inneslutning. Høy barrer er bra for pustende stoffer, men dårlig for matemballasje. Vurder ditt tekniske mål: barriere (lav) eller strømning (høy).
Hva bestemmer plasseringen av dampsperren i bygninger?
Klima! Kalde klima trenger dampsperrer på den varme (innvendige) siden for å hindre at innendørs fuktighet kondenserer i kalde vegger. Varme, fuktige klima trenger sperrer på utsiden ELLER permeable vegger for å tillate tørking i begge retninger. Feil plassering forårsaker mugg og råte.
Hvilke materialer har høyest/lavest permeabilitet?
Magnetisk: Supermalloy (μᵣ~1M) vs vakuum (μᵣ=1). Fluid: Grus (>10 D) vs skifer (1 nD). Gass: Silikon (3000+ barrer for CO₂) vs metalliserte filmer (0,001 barrer). Damp: Glassfiber (>100 perm) vs aluminiumsfolie (0 perm).
Komplett Verktøykatalog
Alle 71 verktøy tilgjengelig på UNITS