పారగమ్యత మార్పిడి
పారగమ్యత మార్పిడి
శాస్త్రీయ కచ్చితత్వంతో 4 విభిన్న రకాల పారగమ్యత యూనిట్ల మధ్య మార్చండి. అయస్కాంత (H/m), ద్రవ (డార్సీ), గ్యాస్ (బారర్), మరియు ఆవిరి (పెర్మ్) పారగమ్యతలు ప్రాథమికంగా భిన్నమైన భౌతిక లక్షణాలను కొలుస్తాయి మరియు వాటి మధ్య మార్చడం సాధ్యం కాదు.
పారగమ్యత అంటే ఏమిటి?
పారగమ్యత ఒక పదార్థం గుండా ఏదైనా ఎంత సులభంగా వెళుతుందో కొలుస్తుంది, కానీ ఈ సాధారణ నిర్వచనం ఒక కీలక వాస్తవాన్ని దాచిపెడుతుంది: భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్లో నాలుగు పూర్తిగా భిన్నమైన పారగమ్యత రకాలు ఉన్నాయి, ప్రతి ఒక్కటి వేర్వేరు భౌతిక పరిమాణాలను కొలుస్తుంది.
నాలుగు రకాల పారగమ్యత
అయస్కాంత పారగమ్యత (μ)
అయస్కాంత ప్రవాహం ఒక పదార్థం గుండా ఎంత సులభంగా వెళుతుందో కొలుస్తుంది. అయస్కాంత ప్రవాహ సాంద్రత (B) ను అయస్కాంత క్షేత్ర బలం (H) తో సంబంధిస్తుంది.
యూనిట్లు: H/m, μH/m, nH/m, సాపేక్ష పారగమ్యత (μᵣ)
ఫార్ములా: B = μ × H
అనువర్తనాలు: విద్యుదయస్కాంతాలు, ట్రాన్స్ఫార్మర్లు, అయస్కాంత కవచం, ఇండక్టర్లు, MRI యంత్రాలు
ఉదాహరణలు: శూన్యం (μᵣ = 1), ఇనుము (μᵣ = 5,000), పెర్మల్లాయ్ (μᵣ = 100,000)
ద్రవ పారగమ్యత (k)
ద్రవాలు (చమురు, నీరు, గ్యాస్) రాతి లేదా నేల వంటి సచ్ఛిద్ర మాధ్యమాల గుండా ఎంత సులభంగా ప్రవహిస్తాయో కొలుస్తుంది. పెట్రోలియం ఇంజనీరింగ్కు ఇది కీలకం.
యూనిట్లు: డార్సీ (D), మిల్లీడార్సీ (mD), నానోడార్సీ (nD), m²
ఫార్ములా: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
అనువర్తనాలు: చమురు/గ్యాస్ నిక్షేపాలు, భూగర్భజల ప్రవాహం, నేల డ్రైనేజీ, రాతి లక్షణీకరణ
ఉదాహరణలు: షేల్ (1-100 nD), ఇసుకరాయి (10-1000 mD), కంకర (>10 D)
గ్యాస్ పారగమ్యత (P)
నిర్దిష్ట వాయువులు పాలిమర్లు, పొరలు లేదా ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్స్ గుండా ఎంత వేగంగా ప్రసరిస్తాయో కొలుస్తుంది. ప్యాకేజింగ్ మరియు పొరల శాస్త్రంలో ఉపయోగిస్తారు.
యూనిట్లు: బారర్, GPU (గ్యాస్ పర్మియేషన్ యూనిట్), mol·m/(s·m²·Pa)
ఫార్ములా: P = (N × L) / (A × Δp × t)
అనువర్తనాలు: ఆహార ప్యాకేజింగ్, గ్యాస్ వేరుచేసే పొరలు, రక్షణ పూతలు, అంతరిక్ష సూట్లు
ఉదాహరణలు: HDPE (O₂ కోసం 0.5 బారర్), సిలికాన్ రబ్బరు (O₂ కోసం 600 బారర్)
నీటి ఆవిరి పారగమ్యత
నిర్మాణ సామగ్రి, బట్టలు లేదా ప్యాకేజింగ్ గుండా తేమ ప్రసార రేటును కొలుస్తుంది. తేమ నియంత్రణ మరియు నిర్మాణ శాస్త్రానికి ఇది కీలకం.
యూనిట్లు: పెర్మ్, పెర్మ్-అంగుళం, g/(Pa·s·m²)
ఫార్ములా: WVTR = పర్మియన్స్ × ఆవిరి పీడన వ్యత్యాసం
అనువర్తనాలు: భవన ఆవిరి అవరోధాలు, శ్వాసక్రియ బట్టలు, తేమ నిర్వహణ, ప్యాకేజింగ్
ఉదాహరణలు: పాలీథిలిన్ (0.06 పెర్మ్), ప్లైవుడ్ (0.7 పెర్మ్), పెయింట్ చేయని డ్రైవాల్ (20-50 పెర్మ్)
త్వరిత వాస్తవాలు
రకాల మధ్య మార్చడం సాధ్యం కాదు
అయస్కాంత పారగమ్యత (H/m) ≠ ద్రవ పారగమ్యత (డార్సీ) ≠ గ్యాస్ పారగమ్యత (బారర్) ≠ ఆవిరి పారగమ్యత (పెర్మ్). ఇవి విభిన్న భౌతిక శాస్త్రాలను కొలుస్తాయి!
అత్యధిక పరిధి
ద్రవ పారగమ్యత 21 ఆర్డర్ల పరిమాణంలో విస్తరించి ఉంది: గట్టి షేల్ (10⁻⁹ డార్సీ) నుండి కంకర (10¹² డార్సీ) వరకు
యూనిట్ పేరు గందరగోళం
'పారగమ్యత' అనే పదం నాలుగు రకాలకు ఉపయోగించబడుతుంది, కానీ అవి పూర్తిగా భిన్నమైన పరిమాణాలు. ఎల్లప్పుడూ ఏ రకమో పేర్కొనండి!
పదార్థానికి నిర్దిష్టం
గ్యాస్ పారగమ్యత పదార్థం మరియు గ్యాస్ రకం రెండింటిపైనా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒకే పదార్థానికి ఆక్సిజన్ పారగమ్యత ≠ నైట్రోజన్ పారగమ్యత!
అయస్కాంత పారగమ్యత (μ)
అయస్కాంత పారగమ్యత ఒక పదార్థం అయస్కాంత క్షేత్రానికి ఎలా ప్రతిస్పందిస్తుందో వివరిస్తుంది. ఇది అయస్కాంత ప్రవాహ సాంద్రత (B) కు అయస్కాంత క్షేత్ర బలం (H) నిష్పత్తి.
ఫార్ములా: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = అయస్కాంత ప్రవాహ సాంద్రత (T), H = అయస్కాంత క్షేత్ర బలం (A/m), μ = పారగమ్యత (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (స్వేచ్ఛా స్థలం), μᵣ = సాపేక్ష పారగమ్యత (పరిమాణరహితం)
పదార్థ వర్గాలు
| రకం | సాపేక్ష పారగమ్యత | ఉదాహరణలు |
|---|---|---|
| డయామాగ్నెటిక్ | μᵣ < 1 | బిస్మత్ (0.999834), రాగి (0.999994), నీరు (0.999991) |
| పారామాగ్నెటిక్ | 1 < μᵣ < 1.01 | అల్యూమినియం (1.000022), ప్లాటినం (1.000265), గాలి (1.0000004) |
| ఫెర్రోమాగ్నెటిక్ | μᵣ >> 1 | ఇనుము (5,000), నికెల్ (600), పెర్మల్లాయ్ (100,000) |
ద్రవ పారగమ్యత (డార్సీ)
ద్రవ పారగమ్యత సచ్ఛిద్ర రాతి లేదా నేల గుండా ద్రవాలు ఎంత సులభంగా ప్రవహిస్తాయో కొలుస్తుంది. పెట్రోలియం ఇంజనీరింగ్లో డార్సీ ప్రామాణిక యూనిట్.
ఫార్ములా: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = ప్రవాహ రేటు (m³/s), k = పారగమ్యత (m²), A = క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం (m²), ΔP = పీడన వ్యత్యాసం (Pa), μ = ద్రవ స్నిగ్ధత (Pa·s), L = పొడవు (m)
ఒక డార్సీ అంటే ఏమిటి?
1 డార్సీ అనేది 1 cm³/s ద్రవాన్ని (1 సెంటిపాయిస్ స్నిగ్ధత) 1 cm² క్రాస్-సెక్షన్ ద్వారా 1 atm/cm పీడన ప్రవణత కింద ప్రవహించడానికి అనుమతించే పారగమ్యత.
SI సమానం: 1 డార్సీ = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
పెట్రోలియం ఇంజినీరింగ్లో పారగమ్యత పరిధులు
| వర్గం | పారగమ్యత | వివరణ | ఉదాహరణలు: |
|---|---|---|---|
| అల్ట్రా-టైట్ (షేల్) | 1-100 నానోడార్సీ (nD) | ఆర్థిక ఉత్పత్తికి హైడ్రాలిక్ ఫ్రాక్చరింగ్ అవసరం | బక్కెన్ షేల్, మార్సెల్లస్ షేల్, ఈగిల్ ఫోర్డ్ షేల్ |
| టైట్ గ్యాస్/ఆయిల్ | 0.001-1 మిల్లీడార్సీ (mD) | ఉత్పత్తి చేయడం సవాలుగా ఉంటుంది, ఉత్తేజం అవసరం | గట్టి ఇసుకరాయిలు, కొన్ని కార్బోనేట్లు |
| సాంప్రదాయ రిజర్వాయర్ | 1-1000 మిల్లీడార్సీ | మంచి చమురు/గ్యాస్ ఉత్పాదకత | చాలా వాణిజ్య ఇసుకరాయి మరియు కార్బోనేట్ రిజర్వాయర్లు |
| అద్భుతమైన రిజర్వాయర్ | 1-10 డార్సీ | అద్భుతమైన ఉత్పాదకత | అధిక-నాణ్యత ఇసుకరాయిలు, ఫ్రాక్చర్డ్ కార్బోనేట్లు |
| అత్యంత పారగమ్య | > 10 డార్సీ | చాలా అధిక ప్రవాహ రేట్లు | కంకర, ముతక ఇసుక, అధికంగా ఫ్రాక్చర్ అయిన రాయి |
గ్యాస్ పారగమ్యత (బారర్)
గ్యాస్ పారగమ్యత నిర్దిష్ట వాయువులు పాలిమర్లు మరియు పొరల గుండా ఎంత వేగంగా ప్రసరిస్తాయో కొలుస్తుంది. బారర్ ప్రామాణిక యూనిట్, భౌతిక శాస్త్రవేత్త రిచర్డ్ బారర్ పేరు మీద పెట్టబడింది.
ఫార్ములా: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = పారగమ్యత (బారర్), N = ప్రసరించిన గ్యాస్ మొత్తం (STP వద్ద cm³), L = పదార్థం మందం (cm), A = ప్రాంతం (cm²), Δp = పీడన వ్యత్యాసం (cmHg), t = సమయం (s)
ఒక బారర్ అంటే ఏమిటి?
1 బారర్ = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). ఇది యూనిట్ మందం, యూనిట్ ప్రాంతం, యూనిట్ సమయం, యూనిట్ పీడన వ్యత్యాసం ద్వారా ప్రసరించే గ్యాస్ పరిమాణాన్ని (ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద) కొలుస్తుంది.
ప్రత్యామ్నాయ యూనిట్లు: 1 బారర్ = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
ఉదాహరణ: సిలికాన్ రబ్బరు: H₂ (550 బారర్), O₂ (600 బారర్), N₂ (280 బారర్), CO₂ (3200 బారర్)
అనువర్తనాలు
| రంగం | అనువర్తనం | ఉదాహరణలు |
|---|---|---|
| ఆహార ప్యాకేజింగ్ | తక్కువ O₂ పారగమ్యత తాజాదనాన్ని కాపాడుతుంది | EVOH (0.05 బారర్), PET (0.05-0.2 బారర్) |
| గ్యాస్ వేరుచేయడం | అధిక పారగమ్యత వాయువులను వేరు చేస్తుంది (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | సిలికాన్ రబ్బరు, పాలిమైడ్లు |
| వైద్య ప్యాకేజింగ్ | అవరోధ ఫిల్మ్లు తేమ/ఆక్సిజన్ నుండి రక్షిస్తాయి | బ్లిస్టర్ ప్యాక్లు, ఔషధ సీసాలు |
| టైర్ లైనర్లు | తక్కువ గాలి పారగమ్యత పీడనాన్ని నిర్వహిస్తుంది | హలోబ్యూటైల్ రబ్బరు (30-40 బారర్) |
నీటి ఆవిరి పారగమ్యత (పెర్మ్)
నీటి ఆవిరి పారగమ్యత పదార్థాల గుండా తేమ ప్రసారాన్ని కొలుస్తుంది. నిర్మాణ శాస్త్రానికి, అచ్చు, సంక్షేపణం మరియు నిర్మాణ నష్టాన్ని నివారించడానికి ఇది కీలకం.
ఫార్ములా: WVTR = పర్మియన్స్ × (p₁ - p₂)
WVTR = నీటి ఆవిరి ప్రసార రేటు, పర్మియన్స్ = పారగమ్యత/మందం, p₁, p₂ = ప్రతి వైపు ఆవిరి పీడనాలు
ఒక పెర్మ్ అంటే ఏమిటి?
US Perm: 1 పెర్మ్ (US) = 1 గ్రెయిన్/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 పెర్మ్ (మెట్రిక్) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 పెర్మ్-అంగుళం (US)
గమనిక: పెర్మ్-అంగుళం మందాన్ని కలిగి ఉంటుంది; పెర్మ్ అనేది పర్మియన్స్ (ఇప్పటికే మందంతో భాగించబడింది)
నిర్మాణ పదార్థాల వర్గీకరణలు
| వర్గం | వివరణ | ఉదాహరణలు: |
|---|---|---|
| ఆవిరి అవరోధాలు (< 0.1 పెర్మ్) | దాదాపు అన్ని తేమ ప్రసారాన్ని నిరోధిస్తాయి | పాలీథిలిన్ షీటింగ్ (0.06 పెర్మ్), అల్యూమినియం ఫాయిల్ (0.0 పెర్మ్), వినైల్ వాల్పేపర్ (0.05 పెర్మ్) |
| ఆవిరి రిటార్డర్లు (0.1-1 పెర్మ్) | తేమను గణనీయంగా నెమ్మదిస్తాయి, కానీ పూర్తి అవరోధం కాదు | ఆయిల్-ఆధారిత పెయింట్ (0.3 పెర్మ్), క్రాఫ్ట్ పేపర్ (0.4 పెర్మ్), ప్లైవుడ్ (0.7 పెర్మ్) |
| సెమీ-పారగమ్య (1-10 పెర్మ్) | కొంత తేమ ప్రసారానికి అనుమతిస్తాయి | లాటెక్స్ పెయింట్ (1-5 పెర్మ్), OSB షీటింగ్ (2 పెర్మ్), బిల్డింగ్ పేపర్ (5 పెర్మ్) |
| పారగమ్య (> 10 పెర్మ్) | తేమ ప్రసారాన్ని స్వేచ్ఛగా అనుమతిస్తాయి | పెయింట్ చేయని డ్రైవాల్ (20-50 పెర్మ్), ఫైబర్గ్లాస్ ఇన్సులేషన్ (>100 పెర్మ్), హౌస్ ర్యాప్ (>50 పెర్మ్) |
చల్లని వాతావరణం: చల్లని వాతావరణంలో, ఆవిరి అవరోధాలు వెచ్చని (లోపలి) వైపు ఉంటాయి, ఇవి చల్లని గోడల కుహరాలలో అంతర్గత తేమ సంక్షేపించకుండా నిరోధిస్తాయి.
వేడి తేమతో కూడిన వాతావరణం: వేడి తేమతో కూడిన వాతావరణంలో, ఆవిరి అవరోధాలు బయట ఉండాలి లేదా రెండు దిశలలో ఆరబెట్టడానికి పారగమ్య గోడలను ఉపయోగించాలి.
త్వరిత మార్పిడి పట్టికలు
అయస్కాంత పారగమ్యత
| నుండి | వరకు |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (శూన్యం) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (శూన్యం) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (ఇనుము) | 0.001257 H/m |
ద్రవ పారగమ్యత (డార్సీ)
| నుండి | వరకు |
|---|---|
| 1 డార్సీ | 1,000 మిల్లీడార్సీ (mD) |
| 1 డార్సీ | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 మిల్లీడార్సీ | 10⁻⁶ డార్సీ |
| 1 నానోడార్సీ | 10⁻⁹ డార్సీ |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² డార్సీ |
గ్యాస్ పారగమ్యత
| నుండి | వరకు |
|---|---|
| 1 బారర్ | 10,000 GPU |
| 1 బారర్ | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ బారర్ |
| 100 బారర్ | మంచి అవరోధం |
| > 1000 బారర్ | చెడు అవరోధం (అధిక పారగమ్యత) |
నీటి ఆవిరి పారగమ్యత
| నుండి | వరకు |
|---|---|
| 1 పెర్మ్ (US) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 పెర్మ్-అంగుళం | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 పెర్మ్ (మెట్రిక్) | 57.45 పెర్మ్-అంగుళం (US) |
| < 0.1 పెర్మ్ | ఆవిరి అవరోధం |
| > 10 పెర్మ్ | ఆవిరి పారగమ్య |
తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు
నేను డార్సీని బారర్ లేదా పెర్మ్కి మార్చవచ్చా?
లేదు! ఇవి పూర్తిగా భిన్నమైన భౌతిక లక్షణాలను కొలుస్తాయి. ద్రవ పారగమ్యత (డార్సీ), గ్యాస్ పారగమ్యత (బారర్), ఆవిరి పారగమ్యత (పెర్మ్), మరియు అయస్కాంత పారగమ్యత (H/m) అనేవి ఒకదానికొకటి మార్చలేని నాలుగు విభిన్న పరిమాణాలు. మార్పిడి సాధనంలో వర్గం ఫిల్టర్ను ఉపయోగించండి.
గ్యాస్ పారగమ్యత ఏ గ్యాస్పై ఆధారపడి ఉంటుంది?
విభిన్న వాయువులకు విభిన్న అణు పరిమాణాలు మరియు పదార్థాలతో పరస్పర చర్యలు ఉంటాయి. H₂ మరియు He, O₂ లేదా N₂ కంటే వేగంగా వ్యాపిస్తాయి. ఎల్లప్పుడూ గ్యాస్ను పేర్కొనండి: 'O₂ పారగమ్యత = 0.5 బారర్' అంతే కానీ 'పారగమ్యత = 0.5 బారర్' అని కాదు.
పెర్మ్ మరియు పెర్మ్-అంగుళం మధ్య తేడా ఏమిటి?
పెర్మ్-అంగుళం అనేది పారగమ్యత (మందంతో సంబంధం లేకుండా పదార్థ లక్షణం). పెర్మ్ అనేది పర్మియన్స్ (మందంపై ఆధారపడి ఉంటుంది). సంబంధం: పర్మియన్స్ = పారగమ్యత/మందం. పదార్థాలను పోల్చడానికి పెర్మ్-అంగుళం ఉపయోగించండి.
పెట్రోలియం ఇంజనీర్లు డార్సీని ఎలా ఉపయోగిస్తారు?
రిజర్వాయర్ పారగమ్యత చమురు/గ్యాస్ ప్రవాహ రేటును నిర్ణయిస్తుంది. 100 mD రిజర్వాయర్ రోజుకు 500 బ్యారెల్స్ ఉత్పత్తి చేయగలదు; 1 mD టైట్ గ్యాస్ రిజర్వాయర్కు హైడ్రాలిక్ ఫ్రాక్చరింగ్ అవసరం. షేల్ ఫార్మేషన్లు (1-100 nD) అత్యంత గట్టిగా ఉంటాయి.
సాపేక్ష పారగమ్యత (μᵣ) పరిమాణరహితంగా ఎందుకు ఉంటుంది?
ఇది ఒక పదార్థం యొక్క పారగమ్యతను శూన్య పారగమ్యత (μ₀) తో పోల్చే నిష్పత్తి. H/m లో సంపూర్ణ పారగమ్యతను పొందడానికి: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. ఇనుము కోసం (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
అధిక పారగమ్యత ఎల్లప్పుడూ మంచిదేనా?
అనువర్తనంపై ఆధారపడి ఉంటుంది! చమురు బావులకు అధిక డార్సీ మంచిది కానీ నియంత్రణకు చెడు. శ్వాసక్రియ బట్టలకు అధిక బారర్ మంచిది కానీ ఆహార ప్యాకేజింగ్కు చెడు. మీ ఇంజనీరింగ్ లక్ష్యాన్ని పరిగణించండి: అవరోధం (తక్కువ) లేదా ప్రవాహం (అధిక).
భవన ఆవిరి అవరోధం యొక్క స్థానాన్ని ఏది నిర్ణయిస్తుంది?
వాతావరణం! చల్లని వాతావరణంలో, గోడలలో అంతర్గత తేమ సంక్షేపించకుండా నిరోధించడానికి వెచ్చని (లోపలి) వైపు ఆవిరి అవరోధాలు అవసరం. వేడి తేమతో కూడిన వాతావరణంలో, బయట అవరోధాలు లేదా రెండు దిశలలో ఆరబెట్టడానికి పారగమ్య గోడలు అవసరం. తప్పుగా ఉంచడం వల్ల అచ్చు మరియు కుళ్ళిపోవడం జరుగుతుంది.
ఏ పదార్థాలకు అత్యధిక/అత్యల్ప పారగమ్యత ఉంటుంది?
అయస్కాంత: సూపర్మల్లాయ్ (μᵣ~1M) vs శూన్యం (μᵣ=1). ద్రవ: కంకర (>10 D) vs షేల్ (1 nD). గ్యాస్: సిలికాన్ (CO₂ కోసం 3000+ బారర్) vs మెటలైజ్డ్ ఫిల్మ్లు (0.001 బారర్). ఆవిరి: ఫైబర్గ్లాస్ (>100 పెర్మ్) vs అల్యూమినియం ఫాయిల్ (0 పెర్మ్).
పూర్తి సాధనాల డైరెక్టరీ
UNITS లో అందుబాటులో ఉన్న అన్ని 71 సాధనాలు