Bộ chuyển đổi Độ thấm
Công Cụ Chuyển Đổi Độ Thấm
Chuyển đổi giữa 4 loại đơn vị độ thấm riêng biệt với độ chính xác khoa học. Độ từ thẩm (H/m), độ thấm chất lỏng (darcy), độ thấm khí (barrer), và độ thấm hơi (perm) đo lường các thuộc tính vật lý cơ bản khác nhau và không thể chuyển đổi giữa các loại với nhau.
Độ Thấm là gì?
Độ thấm đo lường mức độ dễ dàng một thứ gì đó đi qua một vật liệu, nhưng định nghĩa đơn giản này che giấu một sự thật quan trọng: có BỐN loại độ thấm hoàn toàn khác nhau trong vật lý và kỹ thuật, mỗi loại đo lường các đại lượng vật lý khác nhau.
Bốn Loại Độ Thấm
Độ Từ Thẩm (μ)
Đo lường mức độ dễ dàng từ thông đi qua một vật liệu. Liên hệ mật độ từ thông (B) với cường độ từ trường (H).
Đơn vị: H/m, μH/m, nH/m, độ từ thẩm tương đối (μᵣ)
Công thức: B = μ × H
Ứng dụng: Nam châm điện, máy biến áp, che chắn từ, cuộn cảm, máy MRI
Ví dụ: Chân không (μᵣ = 1), Sắt (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Độ Thấm Chất Lỏng (k)
Đo lường mức độ dễ dàng chất lỏng (dầu, nước, khí) chảy qua môi trường xốp như đá hoặc đất. Rất quan trọng trong kỹ thuật dầu khí.
Đơn vị: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Công thức: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Ứng dụng: Vỉa dầu/khí, dòng chảy nước ngầm, thoát nước đất, đặc tính hóa đá
Ví dụ: Đá phiến sét (1-100 nD), Sa thạch (10-1000 mD), Sỏi (>10 D)
Độ Thấm Khí (P)
Đo lường tốc độ các loại khí cụ thể truyền qua polyme, màng, hoặc vật liệu đóng gói. Được sử dụng trong ngành đóng gói và khoa học màng.
Đơn vị: barrer, GPU (đơn vị thấm khí), mol·m/(s·m²·Pa)
Công thức: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Ứng dụng: Bao bì thực phẩm, màng tách khí, lớp phủ bảo vệ, bộ đồ du hành vũ trụ
Ví dụ: HDPE (0.5 barrer đối với O₂), Cao su silicone (600 barrer đối với O₂)
Độ Thấm Hơi Nước
Đo lường tốc độ truyền hơi ẩm qua vật liệu xây dựng, vải, hoặc bao bì. Rất quan trọng để kiểm soát độ ẩm và khoa học xây dựng.
Đơn vị: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Công thức: WVTR = độ thấm × chênh lệch áp suất hơi
Ứng dụng: Màng ngăn hơi trong xây dựng, vải thoáng khí, quản lý độ ẩm, bao bì
Ví dụ: Polyethylene (0.06 perm), Ván ép (0.7 perm), Tấm thạch cao chưa sơn (20-50 perm)
Thông Tin Nhanh
Không Thể Chuyển Đổi Giữa Các Loại
Độ từ thẩm (H/m) ≠ Độ thấm chất lỏng (darcy) ≠ Độ thấm khí (barrer) ≠ Độ thấm hơi (perm). Chúng đo lường các hiện tượng vật lý khác nhau!
Phạm Vi Cực Lớn
Độ thấm chất lỏng trải dài 21 bậc độ lớn: từ đá phiến sét chặt (10⁻⁹ darcy) đến sỏi (10¹² darcy)
Nhầm Lẫn Tên Đơn Vị
Từ 'độ thấm' được sử dụng cho cả bốn loại, nhưng chúng là các đại lượng hoàn toàn khác nhau. Luôn chỉ định loại nào!
Phụ Thuộc Vào Vật Liệu Cụ Thể
Độ thấm khí phụ thuộc vào CẢ vật liệu VÀ loại khí. Độ thấm oxy ≠ độ thấm nitơ đối với cùng một vật liệu!
Độ Từ Thẩm (μ)
Độ từ thẩm mô tả cách một vật liệu phản ứng với từ trường. Nó là tỷ số giữa mật độ từ thông (B) và cường độ từ trường (H).
Công thức: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = mật độ từ thông (T), H = cường độ từ trường (A/m), μ = độ từ thẩm (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (không gian tự do), μᵣ = độ từ thẩm tương đối (không thứ nguyên)
Phân Loại Vật Liệu
| Loại | Độ Từ Thẩm Tương Đối | Ví Dụ |
|---|---|---|
| Nghịch từ | μᵣ < 1 | Bismuth (0.999834), Đồng (0.999994), Nước (0.999991) |
| Thuận từ | 1 < μᵣ < 1.01 | Nhôm (1.000022), Bạch kim (1.000265), Không khí (1.0000004) |
| Sắt từ | μᵣ >> 1 | Sắt (5,000), Niken (600), Permalloy (100,000) |
Độ Thấm Chất Lỏng (Darcy)
Độ thấm chất lỏng đo lường mức độ dễ dàng chất lỏng chảy qua đá hoặc đất xốp. Darcy là đơn vị tiêu chuẩn trong kỹ thuật dầu khí.
Công thức: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = lưu lượng (m³/s), k = độ thấm (m²), A = diện tích mặt cắt ngang (m²), ΔP = chênh lệch áp suất (Pa), μ = độ nhớt chất lỏng (Pa·s), L = chiều dài (m)
Darcy là gì?
1 darcy là độ thấm cho phép 1 cm³/s chất lỏng (độ nhớt 1 centipoise) chảy qua một mặt cắt ngang 1 cm² dưới một gradient áp suất 1 atm/cm.
Tương đương SI: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Phạm vi tính thấm trong kỹ thuật dầu khí
| Danh mục | Tính thấm | Mô tả | Ví dụ: |
|---|---|---|---|
| Siêu chặt (Đá phiến sét) | 1-100 nanodarcy (nD) | Yêu cầu nứt vỡ thủy lực để sản xuất kinh tế | Đá phiến sét Bakken, đá phiến sét Marcellus, đá phiến sét Eagle Ford |
| Khí/Dầu chặt | 0.001-1 millidarcy (mD) | Khó khai thác, cần kích thích | Sa thạch chặt, một số loại đá carbonate |
| Vỉa chứa thông thường | 1-1000 millidarcy | Năng suất dầu/khí tốt | Hầu hết các vỉa chứa sa thạch và carbonate thương mại |
| Vỉa chứa xuất sắc | 1-10 darcy | Năng suất xuất sắc | Sa thạch chất lượng cao, đá carbonate nứt nẻ |
| Cực kỳ thấm | > 10 darcy | Lưu lượng rất cao | Sỏi, cát thô, đá nứt nẻ nhiều |
Độ Thấm Khí (Barrer)
Độ thấm khí đo lường tốc độ các loại khí cụ thể truyền qua polyme và màng. Barrer là đơn vị tiêu chuẩn, được đặt theo tên nhà vật lý Richard Barrer.
Công thức: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = độ thấm (barrer), N = lượng khí truyền qua (cm³ ở ĐKTC), L = độ dày vật liệu (cm), A = diện tích (cm²), Δp = chênh lệch áp suất (cmHg), t = thời gian (s)
Barrer là gì?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(ĐKTC)·cm/(s·cm²·cmHg). Đơn vị này đo lường thể tích khí (ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn) thấm qua một đơn vị độ dày trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị chênh lệch áp suất.
Đơn vị thay thế: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Ví dụ: Cao su silicone: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Ứng Dụng
| Lĩnh Vực | Ứng Dụng | Ví Dụ |
|---|---|---|
| Bao Bì Thực Phẩm | Độ thấm O₂ thấp giúp giữ độ tươi | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Tách Khí | Độ thấm cao giúp tách các loại khí (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Cao su silicone, polyimide |
| Bao Bì Y Tế | Màng ngăn bảo vệ khỏi hơi ẩm/oxy | Vỉ thuốc, chai dược phẩm |
| Lớp Lót Lốp Xe | Độ thấm không khí thấp giúp duy trì áp suất | Cao su Halobutyl (30-40 barrer) |
Độ Thấm Hơi Nước (Perm)
Độ thấm hơi nước đo lường sự truyền hơi ẩm qua vật liệu. Rất quan trọng cho khoa học xây dựng, ngăn ngừa nấm mốc, ngưng tụ và hư hỏng kết cấu.
Công thức: WVTR = độ thấm × (p₁ - p₂)
WVTR = tốc độ truyền hơi nước, độ thấm = độ thấm/độ dày, p₁, p₂ = áp suất hơi ở mỗi bên
Perm là gì?
US Perm: 1 perm (Mỹ) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (hệ mét) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (Mỹ)
Lưu ý: Perm-inch bao gồm độ dày; perm là độ thấm (đã được chia cho độ dày)
Phân loại vật liệu xây dựng
| Danh mục | Mô tả | Ví dụ: |
|---|---|---|
| Màng Ngăn Hơi (< 0.1 perm) | Chặn gần như toàn bộ sự truyền hơi ẩm | Tấm polyethylene (0.06 perm), lá nhôm (0.0 perm), giấy dán tường vinyl (0.05 perm) |
| Lớp Cản Hơi (0.1-1 perm) | Làm chậm đáng kể hơi ẩm, nhưng không phải là rào cản hoàn toàn | Sơn gốc dầu (0.3 perm), giấy kraft (0.4 perm), ván ép (0.7 perm) |
| Bán Thấm (1-10 perm) | Cho phép một phần hơi ẩm truyền qua | Sơn latex (1-5 perm), tấm OSB (2 perm), giấy xây dựng (5 perm) |
| Thấm (> 10 perm) | Cho phép hơi ẩm truyền qua tự do | Tấm thạch cao chưa sơn (20-50 perm), vật liệu cách nhiệt sợi thủy tinh (>100 perm), màng bọc nhà (>50 perm) |
Khí hậu lạnh: Ở vùng khí hậu lạnh, màng ngăn hơi được đặt ở phía ấm (bên trong) để ngăn hơi ẩm trong nhà ngưng tụ trong các khoang tường lạnh.
Khí hậu nóng ẩm: Ở vùng khí hậu nóng ẩm, màng ngăn hơi nên được đặt ở bên ngoài HOẶC sử dụng tường thấm để cho phép khô theo cả hai hướng.
Bảng Chuyển Đổi Nhanh
Độ Từ Thẩm
| Từ | Đến |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (chân không) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (chân không) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (sắt) | 0.001257 H/m |
Độ Thấm Chất Lỏng (Darcy)
| Từ | Đến |
|---|---|
| 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 |
Độ Thấm Khí
| Từ | Đến |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Rào cản tốt |
| > 1000 barrer | Rào cản kém (độ thấm cao) |
Độ Thấm Hơi Nước
| Từ | Đến |
|---|---|
| 1 perm (Mỹ) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (hệ mét) | 57.45 perm-inch (Mỹ) |
| < 0.1 perm | Màng ngăn hơi |
| > 10 perm | Thấm hơi |
Các Câu Hỏi Thường Gặp
Tôi có thể chuyển đổi darcy sang barrer hoặc perm không?
Không! Chúng đo lường các thuộc tính vật lý hoàn toàn khác nhau. Độ thấm chất lỏng (darcy), độ thấm khí (barrer), độ thấm hơi (perm), và độ từ thẩm (H/m) là bốn đại lượng riêng biệt không thể chuyển đổi qua lại lẫn nhau. Hãy sử dụng bộ lọc danh mục trong công cụ chuyển đổi.
Tại sao độ thấm khí lại phụ thuộc vào loại khí?
Các loại khí khác nhau có kích thước phân tử và tương tác với vật liệu khác nhau. H₂ và He thấm nhanh hơn O₂ hoặc N₂. Luôn chỉ định loại khí: 'độ thấm O₂ = 0.5 barrer' chứ không chỉ 'độ thấm = 0.5 barrer'.
Sự khác biệt giữa perm và perm-inch là gì?
Perm-inch là độ thấm (thuộc tính vật liệu không phụ thuộc vào độ dày). Perm là độ thấm (phụ thuộc vào độ dày). Mối quan hệ: độ thấm = độ thấm/độ dày. Sử dụng perm-inch để so sánh các vật liệu.
Các kỹ sư dầu khí sử dụng darcy như thế nào?
Độ thấm của vỉa chứa quyết định tốc độ dòng chảy của dầu/khí. Một vỉa chứa 100 mD có thể sản xuất 500 thùng/ngày; một vỉa khí chặt 1 mD cần nứt vỡ thủy lực. Các thành tạo đá phiến sét (1-100 nD) cực kỳ chặt.
Tại sao độ từ thẩm tương đối (μᵣ) không có thứ nguyên?
Đó là một tỷ số so sánh độ từ thẩm của một vật liệu với độ từ thẩm của chân không (μ₀). Để có được độ từ thẩm tuyệt đối theo đơn vị H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Đối với sắt (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
Độ thấm cao có phải lúc nào cũng tốt không?
Tùy thuộc vào ứng dụng! Darcy cao tốt cho giếng dầu nhưng xấu cho việc ngăn chặn. Barrer cao tốt cho vải thoáng khí nhưng xấu cho bao bì thực phẩm. Hãy xem xét mục tiêu kỹ thuật của bạn: rào cản (thấp) hay dòng chảy (cao).
Điều gì quyết định vị trí đặt màng ngăn hơi trong xây dựng?
Khí hậu! Vùng khí hậu lạnh cần màng ngăn hơi ở phía ấm (bên trong) để ngăn hơi ẩm trong nhà ngưng tụ trong tường lạnh. Vùng khí hậu nóng ẩm cần màng ngăn ở bên ngoài HOẶC tường thấm để cho phép khô theo cả hai hướng. Việc đặt sai vị trí sẽ gây ra nấm mốc và mục nát.
Vật liệu nào có độ thấm cao nhất/thấp nhất?
Từ tính: Supermalloy (μᵣ~1M) so với chân không (μᵣ=1). Chất lỏng: Sỏi (>10 D) so với đá phiến sét (1 nD). Khí: Silicone (3000+ barrer đối với CO₂) so với màng kim loại hóa (0.001 barrer). Hơi: Sợi thủy tinh (>100 perm) so với lá nhôm (0 perm).
Danh Mục Công Cụ Toàn Diện
Tất cả 71 công cụ có sẵn trên UNITS