Permeabilitetsomvandlare
Permeabilitetsomvandlare
Omvandla mellan 4 olika typer av permeabilitetsenheter med vetenskaplig precision. Magnetisk (H/m), fluid (darcy), gas (barrer) och ångpermeabilitet (perm) mäter fundamentalt olika fysiska egenskaper och kan inte omvandlas mellan typerna.
Vad är Permeabilitet?
Permeabilitet mäter hur lätt något passerar genom ett material, men denna enkla definition döljer ett kritiskt faktum: det finns FYRA helt olika typer av permeabilitet inom fysik och teknik, var och en mäter olika fysiska kvantiteter.
De Fyra Typerna av Permeabilitet
Magnetisk Permeabilitet (μ)
Mäter hur lätt magnetiskt flöde passerar genom ett material. Relaterar magnetisk flödestäthet (B) till magnetisk fältstyrka (H).
Enheter: H/m, μH/m, nH/m, relativ permeabilitet (μᵣ)
Formel: B = μ × H
Tillämpningar: Elektromagneter, transformatorer, magnetisk skärmning, induktorer, MR-maskiner
Exempel: Vakuum (μᵣ = 1), Järn (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Fluidpermeabilitet (k)
Mäter hur lätt fluider (olja, vatten, gas) flödar genom porösa medier som berg eller jord. Kritiskt för petroleumteknik.
Enheter: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formel: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Tillämpningar: Olje-/gasreservoarer, grundvattenflöde, markdränering, bergkarakterisering
Exempel: Skiffer (1-100 nD), Sandsten (10-1000 mD), Grus (>10 D)
Gaspermeabilitet (P)
Mäter hur snabbt specifika gaser transmitteras genom polymerer, membran eller förpackningsmaterial. Används inom förpackning och membranvetenskap.
Enheter: barrer, GPU (gaspermeationsenhet), mol·m/(s·m²·Pa)
Formel: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Tillämpningar: Livsmedelsförpackningar, gasseparationsmembran, skyddande beläggningar, rymddräkter
Exempel: HDPE (0.5 barrer för O₂), Silikongummi (600 barrer för O₂)
Vattenångpermeabilitet
Mäter fukttransmission genom byggnadsmaterial, tyger eller förpackningar. Kritiskt för fuktkontroll och byggnadsvetenskap.
Enheter: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Formel: WVTR = permeans × ångtrycksskillnad
Tillämpningar: Byggnadsångspärrar, andningsbara tyger, fukthantering, förpackningar
Exempel: Polyeten (0.06 perm), Plywood (0.7 perm), Omålad gipsskiva (20-50 perm)
Snabbfakta
Kan inte Omvandlas Mellan Typer
Magnetisk permeabilitet (H/m) ≠ Fluidpermeabilitet (darcy) ≠ Gaspermeabilitet (barrer) ≠ Ångpermeabilitet (perm). Dessa mäter olika fysik!
Extremt Intervall
Fluidpermeabilitet sträcker sig över 21 tiopotenser: från tät skiffer (10⁻⁹ darcy) till grus (10¹² darcy)
Förvirring Kring Enhetsnamn
Ordet 'permeabilitet' används för alla fyra typerna, men de är helt olika kvantiteter. Ange alltid vilken typ!
Materialspecifikt
Gaspermeabilitet beror på BÅDE material OCH gastyp. Syrepermeabilitet ≠ kvävepermeabilitet för samma material!
Magnetisk Permeabilitet (μ)
Magnetisk permeabilitet beskriver hur ett material reagerar på ett magnetfält. Det är förhållandet mellan magnetisk flödestäthet (B) och magnetisk fältstyrka (H).
Formel: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = magnetisk flödestäthet (T), H = magnetisk fältstyrka (A/m), μ = permeabilitet (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (fritt utrymme), μᵣ = relativ permeabilitet (dimensionslös)
Materialkategorier
| Typ | Relativ Permeabilitet | Exempel |
|---|---|---|
| Diamagnetisk | μᵣ < 1 | Vismut (0.999834), Koppar (0.999994), Vatten (0.999991) |
| Paramagnetisk | 1 < μᵣ < 1.01 | Aluminium (1.000022), Platina (1.000265), Luft (1.0000004) |
| Ferromagnetisk | μᵣ >> 1 | Järn (5,000), Nickel (600), Permalloy (100,000) |
Fluidpermeabilitet (Darcy)
Fluidpermeabilitet mäter hur lätt fluider flödar genom poröst berg eller jord. Darcy är standardenheten inom petroleumteknik.
Formel: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = flödeshastighet (m³/s), k = permeabilitet (m²), A = tvärsnittsarea (m²), ΔP = tryckskillnad (Pa), μ = fluidviskositet (Pa·s), L = längd (m)
Vad är en Darcy?
1 darcy är permeabiliteten som tillåter 1 cm³/s av en fluid (1 centipoise viskositet) att flöda genom en 1 cm² tvärsnittsarea under en 1 atm/cm tryckgradient.
SI-ekvivalent: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Permeabilitetsområden inom petroleumteknik
| Kategori | Permeabilitet | Beskrivning | Exempel: |
|---|---|---|---|
| Ultratät (Skiffer) | 1-100 nanodarcy (nD) | Kräver hydraulisk spräckning för ekonomisk produktion | Bakken-skiffer, Marcellus-skiffer, Eagle Ford-skiffer |
| Tät Gas/Olja | 0.001-1 millidarcy (mD) | Svår att producera, behöver stimulering | Täta sandstenar, vissa karbonater |
| Konventionell Reservoar | 1-1000 millidarcy | God olje-/gasproduktivitet | De flesta kommersiella sandstens- och karbonatreservoarer |
| Utmärkt Reservoar | 1-10 darcy | Utmärkt produktivitet | Högkvalitativa sandstenar, spruckna karbonater |
| Extremt Permeabel | > 10 darcy | Mycket höga flödeshastigheter | Grus, grov sand, starkt sprucket berg |
Gaspermeabilitet (Barrer)
Gaspermeabilitet mäter hur snabbt specifika gaser transmitteras genom polymerer och membran. Barrer är standardenheten, uppkallad efter fysikern Richard Barrer.
Formel: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilitet (barrer), N = mängd transmitterad gas (cm³ vid STP), L = materialtjocklek (cm), A = area (cm²), Δp = tryckskillnad (cmHg), t = tid (s)
Vad är en Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Detta mäter volymen av gas (vid standardtemperatur och tryck) som permeerar genom en enhetstjocklek per enhetsarea per enhetstid per enhetstrycksskillnad.
Alternativa enheter: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Exempel: Silikongummi: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Tillämpningar
| Fält | Tillämpning | Exempel |
|---|---|---|
| Livsmedelsförpackningar | Låg O₂-permeabilitet bevarar färskheten | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Gasseparation | Hög permeabilitet separerar gaser (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Silikongummi, polyimider |
| Medicinsk Förpackning | Barriärfilmer skyddar mot fukt/syre | Blisterförpackningar, läkemedelsflaskor |
| Däckfoder | Låg luftpermeabilitet bibehåller trycket | Halobutylgummi (30-40 barrer) |
Vattenångpermeabilitet (Perm)
Vattenångpermeabilitet mäter fukttransmission genom material. Kritiskt för byggnadsvetenskap, för att förhindra mögel, kondens och strukturella skador.
Formel: WVTR = permeans × (p₁ - p₂)
WVTR = vattenångtransmissionshastighet, permeans = permeabilitet/tjocklek, p₁, p₂ = ångtryck på varje sida
Vad är 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-inch (US)
Obs: Perm-inch inkluderar tjocklek; perm är permeans (redan dividerat med tjocklek)
Klassificeringar av byggmaterial
| Kategori | Beskrivning | Exempel: |
|---|---|---|
| Ångspärrar (< 0.1 perm) | Blockerar nästan all fukttransmission | Polyetenfolie (0.06 perm), aluminiumfolie (0.0 perm), vinyltapet (0.05 perm) |
| Ångbromsar (0.1-1 perm) | Saktar ner fukt avsevärt, men är inte en komplett barriär | Oljebaserad färg (0.3 perm), kraftpapper (0.4 perm), plywood (0.7 perm) |
| Semi-permeabel (1-10 perm) | Tillåter viss fukttransmission | Latexfärg (1-5 perm), OSB-skiva (2 perm), byggpapper (5 perm) |
| Permeabel (> 10 perm) | Tillåter fukttransmission fritt | Omålad gipsskiva (20-50 perm), glasfiberisolering (>100 perm), husomslag (>50 perm) |
Kallt klimat: I kalla klimat placeras ångspärrar på den varma (inre) sidan för att förhindra att inomhusfukt kondenserar i kalla vägghåligheter.
Varmt fuktigt klimat: I varma fuktiga klimat bör ångspärrar vara på utsidan ELLER använda permeabla väggar för att tillåta torkning i båda riktningarna.
Snabba Omvandlingstabeller
Magnetisk Permeabilitet
| Från | Till |
|---|---|
| 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 (järn) | 0.001257 H/m |
Fluidpermeabilitet (Darcy)
| Från | Till |
|---|---|
| 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 |
Gaspermeabilitet
| Från | Till |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Bra barriär |
| > 1000 barrer | Dålig barriär (hög permeabilitet) |
Vattenångpermeabilitet
| Från | Till |
|---|---|
| 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 (metrisk) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 perm | Ångspärr |
| > 10 perm | Ångpermeabel |
Vanliga Frågor
Kan jag omvandla darcy till barrer eller perm?
Nej! Dessa mäter helt olika fysiska egenskaper. Fluidpermeabilitet (darcy), gaspermeabilitet (barrer), ångpermeabilitet (perm) och magnetisk permeabilitet (H/m) är fyra distinkta kvantiteter som inte kan omvandlas mellan varandra. Använd kategorifiltret i omvandlaren.
Varför beror gaspermeabilitet på vilken gas?
Olika gaser har olika molekylstorlekar och interaktioner med material. H₂ och He permeerar snabbare än O₂ eller N₂. Ange alltid gasen: 'O₂-permeabilitet = 0.5 barrer' inte bara 'permeabilitet = 0.5 barrer'.
Vad är skillnaden mellan perm och perm-inch?
Perm-inch är permeabilitet (en materialegenskap oberoende av tjocklek). Perm är permeans (beror på tjocklek). Förhållande: permeans = permeabilitet/tjocklek. Använd perm-inch för att jämföra material.
Hur använder petroleumsingenjörer darcy?
Reservoarpermeabilitet bestämmer olje-/gasflödeshastigheter. En reservoar på 100 mD kan producera 500 fat/dag; en tät gasreservoar på 1 mD kräver hydraulisk spräckning. Skifferformationer (1-100 nD) är extremt täta.
Varför är relativ permeabilitet (μᵣ) dimensionslös?
Det är ett förhållande som jämför ett materials permeabilitet med vakuumpermeabiliteten (μ₀). För att få absolut permeabilitet i H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. För järn (μᵣ = 5000) är μ = 0.00628 H/m.
Är hög permeabilitet alltid bra?
Beror på tillämpningen! Hög darcy är bra för oljekällor men dåligt för inneslutning. Hög barrer är bra för andningsbara tyger men dåligt för livsmedelsförpackningar. Tänk på ditt tekniska mål: barriär (låg) eller flöde (hög).
Vad bestämmer placeringen av byggnadsångspärrar?
Klimat! Kalla klimat behöver ångspärrar på den varma (inre) sidan för att förhindra att inomhusfukt kondenserar i kalla väggar. Varma fuktiga klimat behöver barriärer på utsidan ELLER permeabla väggar för att tillåta torkning i båda riktningarna. Fel placering orsakar mögel och röta.
Vilka material har högst/lägst permeabilitet?
Magnetisk: Supermalloy (μᵣ~1M) vs vakuum (μᵣ=1). Fluid: Grus (>10 D) vs skiffer (1 nD). Gas: Silikon (3000+ barrer för CO₂) vs metalliserade filmer (0.001 barrer). Ånga: Glasfiber (>100 perm) vs aluminiumfolie (0 perm).
Komplett Verktygskatalog
Alla 71 verktyg tillgängliga på UNITS