Prevodník Priepustnosti
Prevodník Priepustnosti
Prepočítavajte medzi 4 rôznymi typmi jednotiek priepustnosti s vedeckou presnosťou. Magnetická (H/m), fluidná (darcy), plynová (barrer) a paropriepustnosť (perm) merajú zásadne odlišné fyzikálne vlastnosti a nemožno ich medzi sebou prevádzať.
Čo je Priepustnosť?
Priepustnosť meria, ako ľahko niečo prechádza materiálom, ale táto jednoduchá definícia skrýva kritický fakt: vo fyzike a inžinierstve existujú ŠTYRI úplne odlišné typy priepustnosti, pričom každá meria odlišné fyzikálne veličiny.
Štyri Typy Priepustnosti
Magnetická Priepustnosť (μ)
Meria, ako ľahko magnetický tok prechádza materiálom. Vzťahuje sa na hustotu magnetického toku (B) a intenzitu magnetického poľa (H).
Jednotky: H/m, μH/m, nH/m, relatívna priepustnosť (μᵣ)
Vzorec: B = μ × H
Aplikácie: Elektromagnety, transformátory, magnetické tienenie, induktory, MRI prístroje
Príklady: Vákuum (μᵣ = 1), Železo (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Fluidná Priepustnosť (k)
Meria, ako ľahko tekutiny (ropa, voda, plyn) prúdia cez porézne médiá, ako sú horniny alebo pôda. Kritické pre ropné inžinierstvo.
Jednotky: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Vzorec: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplikácie: Ložiská ropy/plynu, prietok podzemnej vody, odvodnenie pôdy, charakterizácia hornín
Príklady: Bridlica (1-100 nD), Pieskovec (10-1000 mD), Štrk (>10 D)
Plynová Priepustnosť (P)
Meria, ako rýchlo špecifické plyny prechádzajú cez polyméry, membrány alebo obalové materiály. Používa sa v obalovom priemysle a membránovej vede.
Jednotky: barrer, GPU (jednotka plynovej permeácie), mol·m/(s·m²·Pa)
Vzorec: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplikácie: Obaly na potraviny, membrány na separáciu plynov, ochranné nátery, skafandre
Príklady: HDPE (0.5 barrer pre O₂), Silikónová guma (600 barrer pre O₂)
Paropriepustnosť
Meria rýchlosť prenosu vlhkosti cez stavebné materiály, tkaniny alebo obaly. Kritické pre kontrolu vlhkosti a stavebnú vedu.
Jednotky: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Vzorec: WVTR = priepustnosť × rozdiel tlaku pár
Aplikácie: Stavebné parozábrany, priedušné tkaniny, manažment vlhkosti, obaly
Príklady: Polyethylén (0.06 perm), Preglejka (0.7 perm), Nenatretý sadrokartón (20-50 perm)
Rýchle Fakty
Nedá sa Konvertovať Medzi Typmi
Magnetická priepustnosť (H/m) ≠ Fluidná priepustnosť (darcy) ≠ Plynová priepustnosť (barrer) ≠ Paropriepustnosť (perm). Tieto merajú odlišnú fyziku!
Extrémny Rozsah
Fluidná priepustnosť sa rozprestiera cez 21 rádov veľkosti: od tesnej bridlice (10⁻⁹ darcy) po štrk (10¹² darcy)
Zmätok v Názvoch Jednotiek
Slovo 'priepustnosť' sa používa pre všetky štyri typy, ale sú to úplne odlišné veličiny. Vždy špecifikujte, o ktorý typ ide!
Špecifické pre Materiál
Plynová priepustnosť závisí od MATERIÁLU aj od TYPU PLYNU. Priepustnosť kyslíka ≠ priepustnosť dusíka pre ten istý materiál!
Magnetická Priepustnosť (μ)
Magnetická priepustnosť opisuje, ako materiál reaguje na magnetické pole. Je to pomer hustoty magnetického toku (B) k intenzite magnetického poľa (H).
Vzorec: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = hustota magnetického toku (T), H = intenzita magnetického poľa (A/m), μ = priepustnosť (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (voľný priestor), μᵣ = relatívna priepustnosť (bezrozmerná)
Kategórie Materiálov
| Typ | Relatívna Priepustnosť | Príklady |
|---|---|---|
| Diamagnetické | μᵣ < 1 | Bizmut (0.999834), Meď (0.999994), Voda (0.999991) |
| Paramagnetické | 1 < μᵣ < 1.01 | Hliník (1.000022), Platina (1.000265), Vzduch (1.0000004) |
| Feromagnetické | μᵣ >> 1 | Železo (5,000), Nikel (600), Permalloy (100,000) |
Fluidná Priepustnosť (Darcy)
Fluidná priepustnosť meria, ako ľahko tekutiny prúdia cez poréznu horninu alebo pôdu. Darcy je štandardná jednotka v ropnom inžinierstve.
Vzorec: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = prietok (m³/s), k = priepustnosť (m²), A = prierezová plocha (m²), ΔP = tlakový rozdiel (Pa), μ = viskozita tekutiny (Pa·s), L = dĺžka (m)
Čo je Darcy?
1 darcy je priepustnosť, ktorá umožňuje prietok 1 cm³/s tekutiny (viskozita 1 centipoise) cez prierez 1 cm² pri tlakovom gradiente 1 atm/cm.
SI ekvivalent: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Rozsahy priepustnosti v ropnom inžinierstve
| Kategória | Priepustnosť | Popis | Príklady: |
|---|---|---|---|
| Ultra tesné (Bridlica) | 1-100 nanodarcy (nD) | Vyžaduje hydraulické štiepenie pre ekonomickú produkciu | Bridlica Bakken, bridlica Marcellus, bridlica Eagle Ford |
| Tesný Plyn/Ropa | 0.001-1 millidarcy (mD) | Náročné na produkciu, potrebuje stimuláciu | Tesné pieskovce, niektoré karbonáty |
| Konvenčný Rezervoár | 1-1000 millidarcy | Dobrá produktivita ropy/plynu | Väčšina komerčných pieskovcových a karbonátových rezervoárov |
| Vynikajúci Rezervoár | 1-10 darcy | Vynikajúca produktivita | Vysokokvalitné pieskovce, popraskané karbonáty |
| Extrémne Priepustné | > 10 darcy | Veľmi vysoké prietoky | Štrk, hrubý piesok, veľmi popraskaná hornina |
Plynová Priepustnosť (Barrer)
Plynová priepustnosť meria, ako rýchlo špecifické plyny prechádzajú cez polyméry a membrány. Barrer je štandardná jednotka, pomenovaná po fyzikovi Richardovi Barrerovi.
Vzorec: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = priepustnosť (barrer), N = množstvo preneseného plynu (cm³ pri STP), L = hrúbka materiálu (cm), A = plocha (cm²), Δp = tlakový rozdiel (cmHg), t = čas (s)
Čo je Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Meria objem plynu (pri štandardnej teplote a tlaku), ktorý preniká cez jednotkovú hrúbku na jednotkovú plochu za jednotkový čas pri jednotkovom tlakovom rozdiele.
Alternatívne jednotky: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Príklad: Silikónová guma: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Aplikácie
| Oblasť | Aplikácia | Príklady |
|---|---|---|
| Obaly na Potraviny | Nízka priepustnosť O₂ zachováva čerstvosť | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Separácia Plynov | Vysoká priepustnosť oddeľuje plyny (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Silikónová guma, polyimidy |
| Lekárske Obaly | Bariérové fólie chránia pred vlhkosťou/kyslíkom | Blisterové balenia, farmaceutické fľaše |
| Vložky Pneumatík | Nízka priepustnosť vzduchu udržiava tlak | Halobutylová guma (30-40 barrer) |
Paropriepustnosť (Perm)
Paropriepustnosť meria prenos vlhkosti cez materiály. Je kritická pre stavebnú vedu, predchádzanie plesniam, kondenzácii a poškodeniu konštrukcie.
Vzorec: WVTR = priepustnosť × (p₁ - p₂)
WVTR = rýchlosť prenosu vodnej pary, priepustnosť = priepustnosť/hrúbka, p₁, p₂ = tlaky pár na každej strane
Čo je Perm?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metrický) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (US)
Poznámka: Perm-inch zahŕňa hrúbku; perm je priepustnosť (už vydelená hrúbkou)
Klasifikácie stavebných materiálov
| Kategória | Popis | Príklady: |
|---|---|---|
| Parozábrany (< 0.1 perm) | Blokujú takmer všetok prenos vlhkosti | Polyethylénová fólia (0.06 perm), hliníková fólia (0.0 perm), vinylová tapeta (0.05 perm) |
| Parobrzdy (0.1-1 perm) | Výrazne spomaľujú vlhkosť, ale nie sú úplnou bariérou | Olejová farba (0.3 perm), kraftový papier (0.4 perm), preglejka (0.7 perm) |
| Polopriepustné (1-10 perm) | Umožňujú určitý prenos vlhkosti | Latexová farba (1-5 perm), OSB doska (2 perm), stavebný papier (5 perm) |
| Priepustné (> 10 perm) | Voľne umožňujú prenos vlhkosti | Nenatretý sadrokartón (20-50 perm), sklolaminátová izolácia (>100 perm), domáca fólia (>50 perm) |
Studené podnebie: V chladnom podnebí sa parozábrany umiestňujú na teplú (vnútornú) stranu, aby sa zabránilo kondenzácii vnútornej vlhkosti v chladných stenových dutinách.
Horúce vlhké podnebie: V horúcom vlhkom podnebí by mali byť parozábrany na vonkajšej strane ALEBO použite priepustné steny, aby sa umožnilo sušenie v oboch smeroch.
Rýchle Konverzné Tabuľky
Magnetická Priepustnosť
| Od | Do |
|---|---|
| 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 (železo) | 0.001257 H/m |
Fluidná Priepustnosť (Darcy)
| Od | Do |
|---|---|
| 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 |
Plynová Priepustnosť
| Od | Do |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Dobrá bariéra |
| > 1000 barrer | Slabá bariéra (vysoká priepustnosť) |
Paropriepustnosť
| Od | Do |
|---|---|
| 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 (metrický) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 perm | Parozábrana |
| > 10 perm | Paropriepustný |
Často Kladené Otázky
Môžem previesť darcy na barrer alebo perm?
Nie! Tieto merajú úplne odlišné fyzikálne vlastnosti. Fluidná priepustnosť (darcy), plynová priepustnosť (barrer), paropriepustnosť (perm) a magnetická priepustnosť (H/m) sú štyri odlišné veličiny, ktoré sa nedajú navzájom previesť. Použite filter kategórií v prevodníku.
Prečo závisí plynová priepustnosť od plynu?
Rôzne plyny majú rôzne veľkosti molekúl a interakcie s materiálmi. H₂ a He prenikajú rýchlejšie ako O₂ alebo N₂. Vždy špecifikujte plyn: 'priepustnosť O₂ = 0.5 barrer' a nie len 'priepustnosť = 0.5 barrer'.
Aký je rozdiel medzi perm a perm-inch?
Perm-inch je priepustnosť (vlastnosť materiálu nezávislá od hrúbky). Perm je priepustnosť (závisí od hrúbky). Vzťah: priepustnosť = priepustnosť/hrúbka. Na porovnanie materiálov použite perm-inch.
Ako používajú ropní inžinieri darcy?
Priepustnosť rezervoáru určuje prietoky ropy/plynu. 100 mD rezervoár môže produkovať 500 barelov/deň; 1 mD tesný plynový rezervoár vyžaduje hydraulické štiepenie. Bridlicové formácie (1-100 nD) sú extrémne tesné.
Prečo je relatívna priepustnosť (μᵣ) bezrozmerná?
Je to pomer, ktorý porovnáva priepustnosť materiálu s priepustnosťou vákua (μ₀). Pre získanie absolútnej priepustnosti v H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Pre železo (μᵣ = 5000) je μ = 0.00628 H/m.
Je vysoká priepustnosť vždy dobrá?
Závisí od aplikácie! Vysoký darcy je dobrý pre ropné vrty, ale zlý pre zadržiavanie. Vysoký barrer je dobrý pre priedušné tkaniny, ale zlý pre obaly na potraviny. Zvážte svoj inžiniersky cieľ: bariéra (nízka) alebo prietok (vysoká).
Čo určuje umiestnenie stavebnej parozábrany?
Klíma! Chladné podnebie potrebuje parozábrany na teplej (vnútornej) strane, aby sa zabránilo kondenzácii vnútornej vlhkosti v chladných stenách. Horúce vlhké podnebie potrebuje bariéry na vonkajšej strane ALEBO priepustné steny, aby sa umožnilo sušenie oboma smermi. Nesprávne umiestnenie spôsobuje plesne a hnilobu.
Ktoré materiály majú najvyššiu/najnižšiu priepustnosť?
Magnetické: Supermalloy (μᵣ~1M) vs vákuum (μᵣ=1). Fluidné: Štrk (>10 D) vs bridlica (1 nD). Plynové: Silikón (3000+ barrer pre CO₂) vs metalizované fólie (0.001 barrer). Parné: Sklolaminát (>100 perm) vs hliníková fólia (0 perm).
Kompletný Adresár Nástrojov
Všetkých 71 nástrojov dostupných na UNITS