Convertor de Permeabilitate
Convertor de Permeabilitate
Convertiți între 4 tipuri distincte de unități de permeabilitate cu precizie științifică. Permeabilitățile magnetică (H/m), de fluid (darcy), de gaz (barrer) și de vapori (perm) măsoară proprietăți fizice fundamental diferite și nu pot fi convertite între ele.
Ce este Permeabilitatea?
Permeabilitatea măsoară cât de ușor trece ceva printr-un material, dar această definiție simplă ascunde un fapt critic: există PATRU tipuri complet diferite de permeabilitate în fizică și inginerie, fiecare măsurând cantități fizice diferite.
Cele Patru Tipuri de Permeabilitate
Permeabilitate Magnetică (μ)
Măsoară cât de ușor trece fluxul magnetic printr-un material. Relaționează densitatea fluxului magnetic (B) cu intensitatea câmpului magnetic (H).
Unități: H/m, μH/m, nH/m, permeabilitate relativă (μᵣ)
Formulă: B = μ × H
Aplicații: Electromagneți, transformatoare, ecranare magnetică, inductoare, aparate RMN
Exemple: Vid (μᵣ = 1), Fier (μᵣ = 5.000), Permalloy (μᵣ = 100.000)
Permeabilitate de Fluid (k)
Măsoară cât de ușor curg fluidele (petrol, apă, gaz) prin medii poroase precum roca sau solul. Critică pentru ingineria petrolieră.
Unități: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formulă: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplicații: Zăcăminte de petrol/gaz, fluxul apelor subterane, drenajul solului, caracterizarea rocilor
Exemple: Șist argilos (1-100 nD), Gresie (10-1000 mD), Pietriș (>10 D)
Permeabilitate de Gaz (P)
Măsoară cât de repede se transmit anumite gaze prin polimeri, membrane sau materiale de ambalare. Utilizată în ambalare și știința membranelor.
Unități: barrer, GPU (unitate de permeație a gazului), mol·m/(s·m²·Pa)
Formulă: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplicații: Ambalaje alimentare, membrane de separare a gazelor, acoperiri protectoare, costume spațiale
Exemple: HDPE (0,5 barrer pentru O₂), Cauciuc siliconic (600 barrer pentru O₂)
Permeabilitate la Vapori de Apă
Măsoară rata de transmitere a umidității prin materiale de construcții, țesături sau ambalaje. Critică pentru controlul umidității și știința construcțiilor.
Unități: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Formulă: WVTR = permeanță × diferența de presiune a vaporilor
Aplicații: Bariere de vapori pentru construcții, țesături respirabile, managementul umidității, ambalare
Exemple: Polietilenă (0,06 perm), Placaj (0,7 perm), Rigips nevopsit (20-50 perm)
Informații Rapide
Nu se Poate Converti Între Tipuri
Permeabilitate magnetică (H/m) ≠ Permeabilitate de fluid (darcy) ≠ Permeabilitate de gaz (barrer) ≠ Permeabilitate de vapori (perm). Acestea măsoară fenomene fizice diferite!
Interval Extrem
Permeabilitatea de fluid se întinde pe 21 de ordine de mărime: de la șist argilos compact (10⁻⁹ darcy) la pietriș (10¹² darcy)
Confuzie în Denumirea Unităților
Cuvântul 'permeabilitate' este folosit pentru toate cele patru tipuri, dar acestea sunt cantități complet diferite. Specificați întotdeauna ce tip!
Specific Materialului
Permeabilitatea la gaz depinde ATÂT de material, CÂT și de tipul de gaz. Permeabilitatea la oxigen ≠ permeabilitatea la azot pentru același material!
Permeabilitate Magnetică (μ)
Permeabilitatea magnetică descrie cum răspunde un material la un câmp magnetic. Este raportul dintre densitatea fluxului magnetic (B) și intensitatea câmpului magnetic (H).
Formulă: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = densitatea fluxului magnetic (T), H = intensitatea câmpului magnetic (A/m), μ = permeabilitate (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (spațiul liber), μᵣ = permeabilitate relativă (adimensională)
Categorii de Materiale
| Tip | Permeabilitate Relativă | Exemple |
|---|---|---|
| Diamagnetic | μᵣ < 1 | Bismut (0,999834), Cupru (0,999994), Apă (0,999991) |
| Paramagnetic | 1 < μᵣ < 1,01 | Aluminiu (1,000022), Platină (1,000265), Aer (1,0000004) |
| Feromagnetic | μᵣ >> 1 | Fier (5.000), Nichel (600), Permalloy (100.000) |
Permeabilitate de Fluid (Darcy)
Permeabilitatea de fluid măsoară cât de ușor curg fluidele prin rocă poroasă sau sol. Unitatea darcy este standard în ingineria petrolieră.
Formulă: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = debit (m³/s), k = permeabilitate (m²), A = aria secțiunii transversale (m²), ΔP = diferența de presiune (Pa), μ = vâscozitatea fluidului (Pa·s), L = lungime (m)
Ce este un Darcy?
1 darcy este permeabilitatea care permite unui fluid de 1 cm³/s (vâscozitate de 1 centipoise) să curgă printr-o secțiune transversală de 1 cm² sub un gradient de presiune de 1 atm/cm.
Echivalent SI: 1 darcy = 9,869233 × 10⁻¹³ m²
Intervale de permeabilitate în ingineria petrolului
| Categorie | Permeabilitate | Descriere | Exemple: |
|---|---|---|---|
| Ultra-compact (Șist argilos) | 1-100 nanodarcy (nD) | Necesită fracturare hidraulică pentru producție economică | Șistul Bakken, șistul Marcellus, șistul Eagle Ford |
| Gaz/Petrol Compact | 0,001-1 millidarcy (mD) | Dificil de produs, necesită stimulare | Gresii compacte, unele roci carbonatice |
| Zăcământ Convențional | 1-1000 millidarcy | Productivitate bună de petrol/gaz | Majoritatea zăcămintelor comerciale de gresie și roci carbonatice |
| Zăcământ Excelent | 1-10 darcy | Productivitate excelentă | Gresii de înaltă calitate, roci carbonatice fracturate |
| Extrem de Permeabil | > 10 darcy | Debite foarte mari | Pietriș, nisip grosier, rocă foarte fracturată |
Permeabilitate de Gaz (Barrer)
Permeabilitatea la gaz măsoară cât de repede se transmit anumite gaze prin polimeri și membrane. Barrer este unitatea standard, numită după fizicianul Richard Barrer.
Formulă: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilitate (barrer), N = cantitatea de gaz transmisă (cm³ la STP), L = grosimea materialului (cm), A = aria (cm²), Δp = diferența de presiune (cmHg), t = timp (s)
Ce este un Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Aceasta măsoară volumul de gaz (la temperatură și presiune standard) care pătrunde printr-o unitate de grosime pe unitate de arie pe unitate de timp pe unitate de diferență de presiune.
Unități alternative: 1 barrer = 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Exemplu: Cauciuc siliconic: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Aplicații
| Domeniu | Aplicație | Exemple |
|---|---|---|
| Ambalaje Alimentare | Permeabilitatea scăzută la O₂ păstrează prospețimea | EVOH (0,05 barrer), PET (0,05-0,2 barrer) |
| Separarea Gazelor | Permeabilitatea ridicată separă gazele (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Cauciuc siliconic, poliimide |
| Ambalaje Medicale | Filmele de barieră protejează împotriva umidității/oxigenului | Ambalaje blister, flacoane farmaceutice |
| Căptușeli de Anvelope | Permeabilitatea scăzută la aer menține presiunea | Cauciuc halobutilic (30-40 barrer) |
Permeabilitate la Vapori de Apă (Perm)
Permeabilitatea la vapori de apă măsoară transmiterea umidității prin materiale. Este critică pentru știința construcțiilor, prevenind mucegaiul, condensul și deteriorarea structurală.
Formulă: WVTR = permeanță × (p₁ - p₂)
WVTR = rata de transmitere a vaporilor de apă, permeanță = permeabilitate/grosime, p₁, p₂ = presiunile vaporilor pe fiecare parte
Ce este un Perm?
US Perm: 1 perm (SUA) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5,72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metric) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57,45 perm-inch (SUA)
Notă: Perm-inch include grosimea; perm este permeanța (deja împărțită la grosime)
Clasificări ale materialelor de construcție
| Categorie | Descriere | Exemple: |
|---|---|---|
| Bariere de Vapori (< 0,1 perm) | Blochează aproape toată transmiterea umidității | Folie de polietilenă (0,06 perm), folie de aluminiu (0,0 perm), tapet de vinil (0,05 perm) |
| Retarderi de Vapori (0,1-1 perm) | Încetinesc semnificativ umiditatea, dar nu sunt o barieră completă | Vopsea pe bază de ulei (0,3 perm), hârtie kraft (0,4 perm), placaj (0,7 perm) |
| Semi-Permeabil (1-10 perm) | Permit o oarecare transmitere a umidității | Vopsea latex (1-5 perm), plăci OSB (2 perm), hârtie de construcții (5 perm) |
| Permeabil (> 10 perm) | Permit transmiterea liberă a umidității | Rigips nevopsit (20-50 perm), izolație din fibră de sticlă (>100 perm), folie anticondens (>50 perm) |
Climat rece: În climatele reci, barierele de vapori se montează pe partea caldă (interioară) pentru a preveni condensarea umidității din interior în cavitățile reci ale pereților.
Climat cald și umed: În climatele calde și umede, barierele de vapori ar trebui să fie la exterior SAU să se folosească pereți permeabili pentru a permite uscarea în ambele direcții.
Tabele Rapide de Conversie
Permeabilitate Magnetică
| De la | Până la |
|---|---|
| 1 H/m | 1.000.000 μH/m |
| 1 H/m | 795.774,7 μᵣ |
| μ₀ (vid) | 1,257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vid) | 1,257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (fier) | 0,001257 H/m |
Permeabilitate de Fluid (Darcy)
| De la | Până la |
|---|---|
| 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 |
Permeabilitate de Gaz
| De la | Până la |
|---|---|
| 1 barrer | 10.000 GPU |
| 1 barrer | 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Barieră bună |
| > 1000 barrer | Barieră slabă (permeabilitate ridicată) |
Permeabilitate la Vapori de Apă
| De la | Până la |
|---|---|
| 1 perm (SUA) | 5,72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1,459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (metric) | 57,45 perm-inch (SUA) |
| < 0,1 perm | Barieră de vapori |
| > 10 perm | Permeabil la vapori |
Întrebări Frecvente
Pot converti darcy în barrer sau perm?
Nu! Acestea măsoară proprietăți fizice complet diferite. Permeabilitatea de fluid (darcy), permeabilitatea de gaz (barrer), permeabilitatea de vapori (perm) și permeabilitatea magnetică (H/m) sunt patru cantități distincte care nu pot fi convertite între ele. Folosiți filtrul de categorii din convertor.
De ce depinde permeabilitatea la gaz de gazul respectiv?
Gazele diferite au dimensiuni moleculare și interacțiuni diferite cu materialele. H₂ și He pătrund mai repede decât O₂ sau N₂. Specificați întotdeauna gazul: 'permeabilitate la O₂ = 0,5 barrer' nu doar 'permeabilitate = 0,5 barrer'.
Care este diferența dintre perm și perm-inch?
Perm-inch este permeabilitatea (proprietate a materialului independentă de grosime). Perm este permeanța (depinde de grosime). Relația: permeanță = permeabilitate/grosime. Folosiți perm-inch pentru a compara materialele.
Cum folosesc inginerii petroliști unitatea darcy?
Permeabilitatea zăcământului determină debitele de petrol/gaz. Un zăcământ de 100 mD ar putea produce 500 de barili/zi; un zăcământ de gaz compact de 1 mD necesită fracturare hidraulică. Formațiunile de șist (1-100 nD) sunt extrem de compacte.
De ce este permeabilitatea relativă (μᵣ) adimensională?
Este un raport care compară permeabilitatea unui material cu permeabilitatea vidului (μ₀). Pentru a obține permeabilitatea absolută în H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1,257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Pentru fier (μᵣ = 5000), μ = 0,00628 H/m.
Este o permeabilitate ridicată întotdeauna bună?
Depinde de aplicație! Un număr mare de darcy este bun pentru puțurile de petrol, dar rău pentru izolare. Un număr mare de barrer este bun pentru țesăturile respirabile, dar rău pentru ambalajele alimentare. Luați în considerare obiectivul dvs. ingineresc: barieră (scăzută) sau flux (ridicat).
Ce determină amplasarea barierei de vapori în construcții?
Clima! Climatele reci necesită bariere de vapori pe partea caldă (interioară) pentru a preveni condensarea umidității din interior în pereții reci. Climatele calde și umede necesită bariere la exterior SAU pereți permeabili pentru a permite uscarea în ambele sensuri. Amplasarea greșită provoacă mucegai și putrezire.
Ce materiale au cea mai mare/mică permeabilitate?
Magnetică: Supermalloy (μᵣ~1M) vs vid (μᵣ=1). Fluid: Pietriș (>10 D) vs șist argilos (1 nD). Gaz: Silicon (3000+ barrer pentru CO₂) vs filme metalizate (0,001 barrer). Vapori: Fibră de sticlă (>100 perm) vs folie de aluminiu (0 perm).
Director Complet de Unelte
Toate cele 71 unelte disponibile pe UNITS