Конвертер Проницаемости
Конвертер Проницаемости
Конвертируйте между 4 различными типами единиц проницаемости с научной точностью. Магнитная (Гн/м), флюидная (дарси), газовая (баррер) и паровая (перм) проницаемости измеряют фундаментально разные физические свойства и не могут быть конвертированы между типами.
Что такое Проницаемость?
Проницаемость измеряет, насколько легко что-либо проходит через материал, но это простое определение скрывает критический факт: в физике и инженерии существует ЧЕТЫРЕ совершенно разных типа проницаемости, каждый из которых измеряет разные физические величины.
Четыре Типа Проницаемости
Магнитная Проницаемость (μ)
Измеряет, насколько легко магнитный поток проходит через материал. Связывает плотность магнитного потока (B) с напряженностью магнитного поля (H).
Единицы: Гн/м, мкГн/м, нГн/м, относительная проницаемость (μᵣ)
Формула: B = μ × H
Применения: Электромагниты, трансформаторы, магнитное экранирование, индукторы, аппараты МРТ
Примеры: Вакуум (μᵣ = 1), Железо (μᵣ = 5,000), Пермаллой (μᵣ = 100,000)
Флюидная Проницаемость (k)
Измеряет, насколько легко жидкости (нефть, вода, газ) протекают через пористые среды, такие как горные породы или почва. Критически важна для нефтегазовой инженерии.
Единицы: дарси (D), миллидарси (mD), нанодарси (nD), м²
Формула: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Применения: Нефтегазовые месторождения, поток подземных вод, дренаж почвы, характеристика пород
Примеры: Сланец (1-100 нД), Песчаник (10-1000 мД), Гравий (>10 Д)
Газовая Проницаемость (P)
Измеряет, насколько быстро определенные газы проходят через полимеры, мембраны или упаковочные материалы. Используется в упаковке и мембранной науке.
Единицы: баррер, GPU (единица газопроницаемости), моль·м/(с·м²·Па)
Формула: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Применения: Пищевая упаковка, газоразделительные мембраны, защитные покрытия, космические скафандры
Примеры: HDPE (0,5 баррер для O₂), Силиконовая резина (600 баррер для O₂)
Паропроницаемость
Измеряет скорость передачи влаги через строительные материалы, ткани или упаковку. Критически важна для контроля влажности и строительной науки.
Единицы: перм, перм-дюйм, г/(Па·с·м²)
Формула: WVTR = паропроницаемость × разница давлений пара
Применения: Строительные пароизоляционные барьеры, дышащие ткани, управление влажностью, упаковка
Примеры: Полиэтилен (0,06 перм), Фанера (0,7 перм), Неокрашенный гипсокартон (20-50 перм)
Краткие Факты
Невозможно Конвертировать Между Типами
Магнитная проницаемость (Гн/м) ≠ Флюидная проницаемость (дарси) ≠ Газовая проницаемость (баррер) ≠ Паропроницаемость (перм). Они измеряют разные физические явления!
Экстремальный Диапазон
Флюидная проницаемость охватывает 21 порядок величины: от плотных сланцев (10⁻⁹ дарси) до гравия (10¹² дарси)
Путаница в Названиях Единиц
Слово 'проницаемость' используется для всех четырех типов, но это совершенно разные величины. Всегда указывайте, какой тип!
Специфичность к Материалу
Газовая проницаемость зависит КАК от материала, ТАК и от типа газа. Проницаемость для кислорода ≠ проницаемости для азота для одного и того же материала!
Магнитная Проницаемость (μ)
Магнитная проницаемость описывает, как материал реагирует на магнитное поле. Это отношение плотности магнитного потока (B) к напряженности магнитного поля (H).
Формула: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = плотность магнитного потока (Тл), H = напряженность магнитного поля (А/м), μ = проницаемость (Гн/м), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Гн/м (свободное пространство), μᵣ = относительная проницаемость (безразмерная)
Категории Материалов
| Тип | Относительная Проницаемость | Примеры |
|---|---|---|
| Диамагнитные | μᵣ < 1 | Висмут (0,999834), Медь (0,999994), Вода (0,999991) |
| Парамагнитные | 1 < μᵣ < 1,01 | Алюминий (1,000022), Платина (1,000265), Воздух (1,0000004) |
| Ферромагнитные | μᵣ >> 1 | Железо (5,000), Никель (600), Пермаллой (100,000) |
Флюидная Проницаемость (Дарси)
Флюидная проницаемость измеряет, насколько легко жидкости протекают через пористые породы или почву. Дарси является стандартной единицей в нефтегазовой инженерии.
Формула: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = скорость потока (м³/с), k = проницаемость (м²), A = площадь поперечного сечения (м²), ΔP = разница давлений (Па), μ = вязкость жидкости (Па·с), L = длина (м)
Что такое Дарси?
1 дарси - это проницаемость, которая позволяет 1 см³/с жидкости (вязкостью 1 сантипуаз) протекать через поперечное сечение 1 см² под градиентом давления 1 атм/см.
Эквивалент SI: 1 дарси = 9.869233 × 10⁻¹³ м²
Диапазоны проницаемости в нефтяной инженерии
| Категория | Проницаемость | Описание | Примеры: |
|---|---|---|---|
| Сверхплотные (Сланцы) | 1-100 нанодарси (nD) | Требует гидравлического разрыва пласта для экономической разработки | Сланцы Баккен, сланцы Марцеллус, сланцы Игл-Форд |
| Плотный Газ/Нефть | 0.001-1 миллидарси (mD) | Трудно добывать, требуется стимуляция | Плотные песчаники, некоторые карбонаты |
| Традиционный Коллектор | 1-1000 миллидарси | Хорошая производительность нефти/газа | Большинство коммерческих песчаниковых и карбонатных коллекторов |
| Отличный Коллектор | 1-10 дарси | Отличная производительность | Высококачественные песчаники, трещиноватые карбонаты |
| Чрезвычайно Проницаемые | > 10 дарси | Очень высокие скорости потока | Гравий, крупный песок, сильно трещиноватая порода |
Газовая Проницаемость (Баррер)
Газовая проницаемость измеряет, насколько быстро определенные газы проходят через полимеры и мембраны. Баррер является стандартной единицей, названной в честь физика Ричарда Баррера.
Формула: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = проницаемость (баррер), N = количество прошедшего газа (см³ при н. у.), L = толщина материала (см), A = площадь (см²), Δp = разница давлений (см рт. ст.), t = время (с)
Что такое Баррер?
1 баррер = 10⁻¹⁰ см³(н. у.)·см/(с·см²·см рт. ст.). Это измеряет объем газа (при стандартной температуре и давлении), проникающего через единицу толщины на единицу площади за единицу времени на единицу разницы давлений.
Альтернативные единицы: 1 баррер = 3.348 × 10⁻¹⁶ моль·м/(с·м²·Па)
Пример: Силиконовая резина: H₂ (550 баррер), O₂ (600 баррер), N₂ (280 баррер), CO₂ (3200 баррер)
Применения
| Область | Применение | Примеры |
|---|---|---|
| Пищевая Упаковка | Низкая проницаемость для O₂ сохраняет свежесть | EVOH (0,05 баррер), PET (0,05-0,2 баррер) |
| Разделение Газов | Высокая проницаемость разделяет газы (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Силиконовая резина, полиимиды |
| Медицинская Упаковка | Барьерные пленки защищают от влаги/кислорода | Блистерные упаковки, фармацевтические флаконы |
| Внутренние слои шин | Низкая проницаемость для воздуха поддерживает давление | Галобутиловая резина (30-40 баррер) |
Паропроницаемость (Перм)
Паропроницаемость измеряет прохождение влаги через материалы. Это критически важно для строительной науки, предотвращения плесени, конденсации и повреждения конструкций.
Формула: WVTR = паропроницаемость × (p₁ - p₂)
WVTR = скорость передачи водяного пара, паропроницаемость = проницаемость/толщина, p₁, p₂ = давление пара с каждой стороны
Что такое Перм?
US Perm: 1 перм (США) = 1 гран/(час·фут²·дюйм рт. ст.) = 5.72135 × 10⁻¹¹ кг/(Па·с·м²)
Metric Perm: 1 перм (метрический) = 1 г/(Па·с·м²) = 57.45 перм-дюйм (США)
Примечание: Перм-дюйм включает толщину; перм - это паропроницаемость (уже разделенная на толщину)
Классификации строительных материалов
| Категория | Описание | Примеры: |
|---|---|---|
| Пароизоляционные барьеры (< 0,1 перм) | Блокируют почти всю передачу влаги | Полиэтиленовая пленка (0,06 перм), алюминиевая фольга (0,0 перм), виниловые обои (0,05 перм) |
| Пароизоляция (0,1-1 перм) | Значительно замедляют влагу, но не являются полным барьером | Масляная краска (0,3 перм), крафт-бумага (0,4 перм), фанера (0,7 перм) |
| Полупроницаемые (1-10 перм) | Допускают некоторую передачу влаги | Латексная краска (1-5 перм), плиты OSB (2 перм), строительная бумага (5 перм) |
| Проницаемые (> 10 перм) | Свободно пропускают влагу | Неокрашенный гипсокартон (20-50 перм), стекловолоконная изоляция (>100 перм), ветрозащитная мембрана (>50 перм) |
Холодный климат: В холодном климате пароизоляцию размещают на теплой (внутренней) стороне, чтобы предотвратить конденсацию внутренней влаги в холодных стеновых полостях.
Жаркий влажный климат: В жарком влажном климате пароизоляция должна быть снаружи ИЛИ используйте проницаемые стены, чтобы позволить высыхание в обоих направлениях.
Таблицы Быстрой Конвертации
Магнитная Проницаемость
| От | До |
|---|---|
| 1 Гн/м | 1,000,000 мкГн/м |
| 1 Гн/м | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (вакуум) | 1.257 × 10⁻⁶ Гн/м |
| μ₀ (вакуум) | 1.257 мкГн/м |
| μᵣ = 1000 (железо) | 0.001257 Гн/м |
Флюидная Проницаемость (Дарси)
| От | До |
|---|---|
| 1 дарси | 1,000 миллидарси (mD) |
| 1 дарси | 9.869 × 10⁻¹³ м² |
| 1 миллидарси | 10⁻⁶ дарси |
| 1 нанодарси | 10⁻⁹ дарси |
| 1 м² | 1.013 × 10¹² дарси |
Газовая Проницаемость
| От | До |
|---|---|
| 1 баррер | 10,000 GPU |
| 1 баррер | 3.348 × 10⁻¹⁶ моль·м/(с·м²·Па) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ баррер |
| 100 баррер | Хороший барьер |
| > 1000 баррер | Плохой барьер (высокая проницаемость) |
Паропроницаемость
| От | До |
|---|---|
| 1 перм (США) | 5.72 × 10⁻¹¹ кг/(Па·с·м²) |
| 1 перм-дюйм | 1.459 × 10⁻¹² кг·м/(Па·с·м²) |
| 1 перм (метрический) | 57.45 перм-дюйм (США) |
| < 0,1 перм | Пароизоляционный барьер |
| > 10 перм | Паропроницаемый |
Часто Задаваемые Вопросы
Можно ли конвертировать дарси в баррер или перм?
Нет! Они измеряют совершенно разные физические свойства. Флюидная проницаемость (дарси), газовая проницаемость (баррер), паропроницаемость (перм) и магнитная проницаемость (Гн/м) - это четыре разные величины, которые нельзя конвертировать друг в друга. Используйте фильтр категорий в конвертере.
Почему газовая проницаемость зависит от газа?
Разные газы имеют разные размеры молекул и взаимодействие с материалами. H₂ и He проникают быстрее, чем O₂ или N₂. Всегда указывайте газ: 'проницаемость O₂ = 0,5 баррер', а не просто 'проницаемость = 0,5 баррер'.
Какая разница между перм и перм-дюйм?
Перм-дюйм - это проницаемость (свойство материала, независимое от толщины). Перм - это паропроницаемость (зависит от толщины). Соотношение: паропроницаемость = проницаемость/толщина. Используйте перм-дюйм для сравнения материалов.
Как нефтегазовые инженеры используют дарси?
Проницаемость коллектора определяет скорость потока нефти/газа. Коллектор с проницаемостью 100 мД может давать 500 баррелей в сутки; коллектор плотного газа с проницаемостью 1 мД требует гидравлического разрыва. Сланцевые формации (1-100 нД) являются чрезвычайно плотными.
Почему относительная проницаемость (μᵣ) является безразмерной?
Это соотношение, которое сравнивает проницаемость материала с проницаемостью вакуума (μ₀). Чтобы получить абсолютную проницаемость в Гн/м: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ Гн/м. Для железа (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 Гн/м.
Всегда ли высокая проницаемость - это хорошо?
Зависит от применения! Высокая проницаемость в дарси - хорошо для нефтяных скважин, но плохо для удержания. Высокая проницаемость в баррерах - хорошо для дышащих тканей, но плохо для пищевой упаковки. Учитывайте вашу инженерную цель: барьер (низкая) или поток (высокая).
Что определяет размещение строительной пароизоляции?
Климат! Холодный климат требует пароизоляции на теплой (внутренней) стороне, чтобы предотвратить конденсацию внутренней влаги в холодных стенах. Жаркий влажный климат требует барьеров на внешней стороне ИЛИ проницаемых стен, чтобы позволить высыхание в обоих направлениях. Неправильное размещение вызывает плесень и гниение.
Какие материалы имеют самую высокую/низкую проницаемость?
Магнитная: Супермаллой (μᵣ~1M) против вакуума (μᵣ=1). Флюидная: Гравий (>10 Д) против сланца (1 нД). Газовая: Силикон (3000+ баррер для CO₂) против металлизированных пленок (0,001 баррер). Паровая: Стекловолокно (>100 перм) против алюминиевой фольги (0 перм).
Полный Справочник Инструментов
Все 71 инструментов, доступных на UNITS