Yra tiesioginiai ir netiesioginiai dalelių formos nustatymo metodai. Tiesioginiai metodai yra: optinė mikroskopija (1 pav.) ir elektroninė mikroskopija (2 pav.).

1 pav– Vaizdai, gauti iš optinio mikroskopo

2 pav– Vaizdai gauti iš elektroninio mikroskopo

Netiesioginiai metodai apima: šviesos sklaidos metodus ir reologinius matavimus.

Šviesos sklaidos metodas naudojamas įvertinti monodispersinių miltelių formą ir dalelių dydį. Polidispersinėms sistemoms būtinas išankstinis frakcionavimas. Dalelių formos nustatymas šviesos sklaidos metodu atliekamas pagal tam tikro bangos ilgio išsklaidytos šviesos intensyvumą, įvertinus išsklaidytos šviesos spektrą arba pagal išsklaidytos šviesos poliarizaciją esant tam tikram bangos ilgiui. Koloidinių dalelių formą galima nustatyti šviesos sklaidos metodais naudojant ultramikroskopą. Jei dalelės yra asimetriškos, tada jos turi kintamą ryškumą. Rutulio formos dalelės turi pastovų ryškumą.

Reologinis metodas dalelių formos nustatymas grindžiamas tuo, kad praskiestas agregacijai stabilios dispersinės sistemos nesudaro struktūros, todėl jų reologinės savybės yra artimos arba panašios į dispersinės terpės savybes. Šių sistemų klampumo priklausomybė nuo dispersinės fazės koncentracijos yra tiesinė ir apibūdinama Einšteino lygtimi:



(1)

Kur η 0 – dispersinės terpės klampumas; φ f – dispersinės fazės tūrinė dalis; α – dalelių formos koeficientas.

Pagal priklausomybę η =f(φ f ) nustatyti koeficiento reikšmę α ir padaryti išvadą apie dalelių formą (3 pav.) .

3 pav– Nustatyti dalelių formą naudojant Einšteino klampos lygtį

1 lentelėje pateikti pagrindiniai dalelių formos parametrai.

1 lentelė– Pagrindiniai dalelių formos parametrai

Specifiniam paviršiaus plotui nustatyti naudojami adsorbcijos ir kinetikos metodai. Adsorbcijos metodai yra pagrįsti ant paviršiaus adsorbuotos medžiagos tūrio arba masės nustatymu ir monomolekulinio sluoksnio formavimu. Dujos, skysčiai ir kietos medžiagos naudojamos kaip adsorbatai. Plačiausiai naudojamas dujų adsorbcijos metodas ir paviršinio aktyvumo medžiagų adsorbcijos iš tirpalų metodas. Bandymų duomenys apdorojami pagal BET teoriją.

Kinetiniai metodai yra pagrįsti atsparumo oro ar dujų filtravimui per miltelių sluoksnį matavimu. Filtravimas atliekamas esant atmosferos slėgiui arba vakuume.

– Egorova, E.V. Paviršiaus reiškiniai ir dispersinės sistemos: vadovėlis. pašalpa / E.V. Egorova, Yu.V. Polenovas // Ivanas. valstybinė cheminė technologija Univ. - Ivanovo, 2008. - 84 p.

– Mikheeva, E.V. Paviršiaus reiškiniai ir dispersinės sistemos. Koloidinė chemija. Pavyzdžių ir problemų rinkinys / E.V. Mikheeva, N.P. Pikula, S.N. Karbainova // vadovėlis KhTF, FTF, EEF, IGND ir IDO studentams. – Tomskas: TPU leidykla, 2008. – 116 p.

"Belovas, V.V. Mokslinių, techninių ir edukacinių problemų sprendimo kompiuterinis įgyvendinimas: vadovėlis / V.V. Belov, I.V. Obraztsov, V.K. Ivanov, E.N. Konoplev // Tver: TvSTU, 2015 . 108 s."

Plačiausiai naudojami miltelių pavidalo medžiagų savitojo paviršiaus ploto nustatymo metodai yra pagrįsti jų oro pralaidumo ar adsorbcijos gebėjimu įvairioms dujoms įvertinti.

Kvėpavimo metodas yra pagrįstas oro filtravimo per tam tikro storio miltelių sluoksnį esant atmosferos slėgiui poveikiu. Norint nustatyti specifinį paviršiaus plotą naudojant šį metodą, naudojami įvairios konstrukcijos instrumentai, pavyzdžiui, PSH-2. PSH-2 įrenginio schema parodyta fig. 5. Įsikūręs griovyje 1 perforuota pertvara uždengiama filtravimo popieriaus apskritimu ir į kiuvetę pripildomas tiriamųjų miltelių mėginys, pasveriamas techninėmis svarstyklėmis 0,01 g tikslumu. Milteliai uždengiami antruoju filtravimo popieriaus apskritimu ir sutankinami stūmoklis 2. Sutankinto miltelių sluoksnio storis matuojamas naudojant nonijaus strypą, pritvirtintą ant išsikišusios cilindrinės stūmoklio dalies, ir milimetro skalę, uždėtą ant išorinio kiuvetės paviršiaus. Nuimkite stūmoklį, atidarykite čiaupą 4 ir naudokite guminę lemputę 5 po bandomos medžiagos sluoksniu sukuriamas vakuumas, kurio pakaktų spalvotam vandeniui pakelti, kad užpildytų manometrą 3, į viršutinę išplėstą manometro dalį. Tada uždarykite čiaupą 4 ir chronometru nustatykite laiką, per kurį skystas meniskas praeis tarp manometro vamzdelio kontrolinių žymų 1–2 arba 3–4. Atliekami bent trys lygiagrečiai matavimai, o vėlesniems skaičiavimams naudojama vidutinė skysčio menisko praėjimo tarp atitinkamų ženklų poros laiko vertė: „viršutinė“ (1–2) arba „apatinė“ (3–4). .

Bandant smulkiagrūdes medžiagas skystas meniskas manometro vamzdelyje leidžiasi labai lėtai, o norint sumažinti matavimų trukmę, naudojama viršutinė žymių pora. Bandant stambaus grūdėtumo medžiagas, skystis manometre iš pradžių krenta taip greitai, kad gali būti sunku tiksliai išmatuoti laiką, per kurį meniskas praeina tarp viršutinių žymių; šiuo atveju naudokite apatinę ženklų porą.

Bandoma pasverta miltelių dalis g, g, nustatoma pagal formulę

Kur ρ – tiriamos medžiagos tankis, g/cm3.

Specifinis paviršius S, cm 2 /g, apskaičiuotas pagal formulę

Kur K– prietaiso konstanta (apatinės ir viršutinės ženklų porų K vertės nurodytos įrenginio pase); M – koeficientas, priklausantis nuo bandomosios medžiagos sluoksnio storio L ir oro temperatūra, kai matuojama (vertės M informaciniai duomenys); τ – laikas, per kurį skystas meniskas nusileidžia tarp atitinkamų pavojų; g – pasverta tirtų miltelių dalis, g.

Oro pralaidumo metodo privalumas – naudojamų instrumentų paprastumas ir trumpa bandymo trukmė, todėl ypač patogu, pavyzdžiui, internetiniam smulkaus šlifavimo proceso stebėjimui. Tačiau šiuo metodu išmatuotas savitasis paviršiaus plotas labai priklauso nuo bandomų miltelių sutankinimo laipsnio, o tai praktiškai atmeta galimybę jį naudoti nustatant specifinį labai išsklaidytų miltelių paviršiaus plotą, kurie dažnai yra higroskopiški ir labai stiprūs. linkę į dalelių agregaciją. Praktikoje oro pralaidumo metodas dažniausiai taikomas tiriant miltelines medžiagas, kurių savitasis paviršiaus plotas neviršija 5000–7000 cm 2 /g (0,5–0,7 m 2 /g).

Adsorbcijos metodai naudojamas tirti labai dispersinius miltelius, kurių savitasis paviršiaus plotas yra nuo 0,5 iki 1000 m 2 /g. Jei kietas kūnas, pavyzdžiui, anglis, dedamas į uždarą erdvę, užpildytą tam tikro slėgio dujomis ar garais, kietas kūnas pradeda adsorbuoti dujas ir didėja jų masė, o dujų slėgis mažėja. Po kurio laiko slėgis tampa pastovus ir kūno svoris nustoja didėti. Remiantis idealių dujų dėsniais, jei žinomi indo ir kieto kūno tūriai, remiantis slėgio sumažėjimu galima apskaičiuoti dujų (arba garų) kiekį, reikalingą sočiajai adsorbcinei monomolekulei susidaryti. sluoksnis ant medžiagos dalelių paviršiaus A m. Pagal dydį A m ir pagal plotą, kurį užima viena adsorbcinių dujų molekulė tokiame sluoksnyje, galima apskaičiuoti specifinį tiriamos medžiagos paviršiaus plotą.

Dydis A m moliais apskaičiuojamas naudojant S. Brunauerio, P. X. Emmetto ir E. Tellerio adsorbcijos izoterminę lygtį (BET lygtis), kurios forma yra tiesinė

Kur A m– dujų kiekis, adsorbuotas esant pusiausvyriniam slėgiui R, kandis; P s– sočiųjų dujų garų slėgis eksperimento temperatūroje; SU - energijos konstanta.

BET lygtis galioja reikšmių diapazone P/P s nuo 0,05 iki 0,35.

Koordinatėse „P/A (P s – P) – P/P s“ Adsorbcijos izoterma pagal aukščiau pateiktą formulę pavaizduota tiesia linija, kurios nuolydis lygus ( С–1)/(А m ∙С), o ordinačių ašyje nupjauta atkarpa yra lygi 1/(A m ∙S). Nustačius vertę A m skirtingomis vertėmis P, gauti duomenis, reikalingus adsorbcijos izotermai sudaryti ir atitinkamai nustatyti reikšmę A m.

Matavimai atliekami naudojant prietaisus, kurie dažniausiai naudoja azoto adsorbciją jo virimo temperatūroje (78 K). Mėginio svoris imamas priklausomai nuo numatomo savitojo paviršiaus ploto ir svyruoja nuo 0,03 iki 0,15 g. Kuo didesnis paviršius, tuo mažesnis mėginio svoris. Prieš matuojant adsorbcijos izotermą, nuo adsorbento paviršiaus pašalinamos visos anksčiau fiziškai adsorbuotos medžiagos. Tai geriausia pasiekti siurbiant dideliame vakuume. Norint visiškai pašalinti fiziškai adsorbuotas medžiagas iš siauriausių porų (mikroporiniai adsorbentai), siurbimas turi būti atliekamas 350–400 o C temperatūroje.

Specifinio paviršiaus ploto matavimai atliekami tiekiant azoto dujas skysto azoto temperatūroje. Specifinis mėginio paviršiaus plotas apskaičiuojamas pagal mėginio masę, matavimo kameros tūrį su mėginiu ir be jo bei mėginio adsorbuotų dujų kiekį.

Adsorbcijos metodu gauti rezultatai suteikia išsamiausią vaizdą apie tikrąją tiriamų medžiagų specifinio paviršiaus ploto vertę, nes jie (skirtingai nuo rezultatų, gautų, pavyzdžiui, taikant oro pralaidumo metodą) registruoja ne tik „išorinis“ dalelių paviršius, bet ir paviršius, susidarantis dėl dalelių vidinio poringumo. Akivaizdu, kad medžiagų savitąjį paviršiaus plotą galima palyginti tik tada, kai jie matuojami tuo pačiu metodu.

Skystumo apibrėžimas

Yra glaudus ryšys tarp miltelių charakteristikų, neapdorotų suspaudimų savybių ir gatavų feritų struktūros bei savybių. Miltelių sklandumas apibūdina jo gebėjimą ištekėti iš skylės didesniu ar mažesniu greičiu. Mažas sklandumas lemia nevienodo tankio gaminių gamybą.

Miltelių sklandumas priklauso nuo daugelio veiksnių, pirmiausia nuo dalelių dydžio ir formos, dalelių paviršiaus būklės ir trinties koeficiento. Adsorbuotų drėgmės plėvelių buvimas miltelių dalelių paviršiuje, daugybė mažų frakcijų - visa tai lemia mažą sklandumą.

Skystumas išreikštas miltelių masės santykiu kol milteliai ištekės :

Skystumas apibūdina preso miltelių kokybę. Sklandumui nustatyti naudojami kūginiai 80 mm skersmens piltuvėliai su kūgio kampu
o snapelis išpjautas stačiu kampu 3 mm atstumu nuo piltuvo kūgio. Kai į jį pilami milteliai, chronometru fiksuojamas piltuvo išėjimo anga su sklende, kol išteka tam tikras miltelių kiekis;

Tūrinės masės nustatymas

N tūrinė masė yra laisvai išpiltų miltelių masė tūrio vienetui. Tūrinis tankis nustatomas naudojant tūrinį matuoklį (2 pav.). Piltuvo apačioje yra 0,2-0,3 mikrono skylės skersmens tinklelis, per kurį rankiniu būdu įtrinami milteliai, pilami ant kampu pasvirusių stiklinių.
, į formą, padėtą ​​žemyn. Miltelių perteklius pilamas į krūvą, o po to išlyginamas iki formos sienelių lygio.

Tūrinė masė nustatoma pagal formulę:

,

Kur - formos masė, g;

- formos masė su milteliais, g;

- formos tūris,
.

Didėjant dalelių dydžiui, susidaro didesnė trintis tarp dalelių ir mažėja sutankinimas po purtymo. Pagal birų masę galima spręsti apie miltelių sklaidą ir preso miltelių kokybę.

Miltelių savitojo paviršiaus ploto nustatymas oro pralaidumo metodu

Dažniausiai ferito miltelių kokybei įvertinti nustatomas savitasis paviršiaus plotas miltelių masės arba tūrio vienetui. Specifinis paviršiaus plotas priklauso ne tik nuo dalelių dydžio, bet ir nuo jų paviršiaus išsivystymo laipsnio, kurį lemia miltelių gavimo sąlygos. Specifinis paviršiaus plotas yra charakteristika, įtraukta į atskirų feritų rūšių gamybos technines specifikacijas. Specifinis paviršiaus plotas yra netiesioginė miltelių dydžio charakteristika. Yra vidiniai (poros, įtrūkimai) ir išoriniai (geometriniai) paviršiai.

Tačiau specifinio paviršiaus ploto matavimas yra greitas miltelių sklaidos įvertinimo metodas;
dispersiją apibūdina visų medžiagoje esančių frakcijų vidutine verte.

Oro pralaidumo metodas pagrįstas išsklaidytos terpės pasipriešinimo oro (dujų) srautui, kuris yra retesnis arba esant atmosferos slėgiui, matavimu. Yra tam tikras ryšys tarp pasipriešinimo dujų srautui per išsklaidytą terpę ir specifinio paviršiaus ploto (Kozeny-Karman santykis).

Metodai, skirti matuoti specifinį paviršiaus plotą pagal dujų pralaidumą esant atmosferos slėgiui, duoda patenkinamus rezultatus tik stambiems milteliams. Smulkių miltelių atveju šie metodai paprastai duoda neįvertintų rezultatų.

Miltelių savitojo paviršiaus plotas oro pralaidumo metodu nustatomas naudojant PSH-2 arba PSH-4 prietaisus. Specifinis paviršiaus plotas yra susietas su vidutiniu miltelių dalelių skersmeniu tokiu ryšiu:

, (µm)

Kur - miltelių tankis,
;

- specifinis paviršiaus plotas,
.

Prietaisą sudaro kiuvetė, stūmoklis, manometras, čiaupas, guminė lemputė ir jungiamieji vamzdeliai (3 pav.).

Stiklo dalys montuojamos ant skydelio, pritvirtinto korpuso viduje ir išorėje.

Kiuvetė. Sukurta dėti į ją bandomąją medžiagą. Tai metalinė kamera, tam tikrame aukštyje atskirta disku su išgręžtomis skylėmis. Dalį kameros riboja diskas ir kiuvetės dugnas. Naudojant jungiamąją detalę ir lankstų guminį vamzdelį, jis prijungiamas prie skysčio manometro. Ant išorinio kiuvetės paviršiaus uždedama milimetro skalė.

Stūmoklis. Gamina sutankinimą griovyje. Jis pagamintas cilindro pavidalu su traukos disku, stūmoklio korpuse yra išgręžtas kanalas ir skylė oro srautui. Cilindras pritvirtintas prie kiuvetės, kurios tarpas yra 0,15 mm. Prie traukos disko išpjovos pritvirtintas strypas su kūgiu, kuris, naudojant išoriniame kiuvetės paviršiuje esančią skalę, leidžia išmatuoti tiriamo miltelių sluoksnio storį.

Guminė lemputė. Naudojamas vakuumui sukurti po medžiagos sluoksniu.

Slėgio matuoklis. Skirtas oro slėgiui po bandomosios medžiagos sluoksniu nustatyti ir kartu su chronometru naudojamas medžiagos sluoksnio oro pralaidumui nustatyti. Prietaise yra apie 300 mm ilgio vienos rankos manometras, užpildytas spalvotu vandeniu. Prietaisą sudaro vaistinės svarstyklės, svarmenys ir chronometras.

Analizės atlikimas.

Skaičiavimo procedūra
.

.

,

Kur
- įrenginio konstanta; - imties dydis, g.

Lentelės:

Specifinio paviršiaus ploto nustatymo tikslumas
.

Tikslesnis matavimas
atliekami adsorbcijos metodais.

GOST 23401-90
(ST SEV 6746-89)

B59 grupė

TSRS SĄJUNGOS VALSTYBINIS STANDARTAS

METALO MILTELIAI

Katalizatoriai ir nešikliai. Specifinio paviršiaus ploto nustatymas

Metalo milteliai. Katalizatoriai ir nešikliai.
Konkrečios srities nustatymas

Įvedimo data 1992-01-01

INFORMACINIAI DUOMENYS

1. KŪRĖ IR ĮVEŽA Ukrainos TSR mokslų akademija

KŪRĖJAI

V.N.Klimenko, V.V.Skorokhod, A.E.Kushchevsky, I.V.Uvarova, L.D.Bernatskaya, T.F.Mozol

2. PATVIRTINTA IR ĮSIgaliojo SSRS Valstybinio gaminių kokybės valdymo ir standartų komiteto 1990 m. gruodžio 27 d. nutarimu N 3376

3. Tikrinimo dažnumas 5 metai

4. Standartas visiškai atitinka ST SEV 6746-89

5. VIETOJE GOST 23401-78

6. NUORODOS REGLAMENTINIAI IR TECHNINIAI DOKUMENTAI

Šis standartas nustato metalo miltelių, katalizatorių ir atramų savitojo paviršiaus ploto nuo 0,05 iki 1000 m/g nustatymo metodą termiškai desorbuojant dujas (azotą arba argoną).

Metodo esmė – iš darbinio dujų mišinio (azoto-helio arba argono-helio) srauto, esant skysto azoto temperatūrai, pirmiausia nustatomas ant tiriamo mėginio paviršiaus iš anksto adsorbuotų dujų tūrį, o po to desorbuojamas nuo tai didėjant temperatūrai ir vėliau apskaičiuojant specifinį mėginio paviršiaus plotą.

1. MĖGINIŲ ĖMIMO METODAS

1. MĖGINIŲ ĖMIMO METODAS

1.1. Mėginys imamas pagal GOST 23148*.
______________
GOST 23148-98

1.2. Bandinio masė nustatoma pagal lentelę.

Prieš matavimą mėginys džiovinamas krosnyje iki pastovaus svorio.

2. ĮRANGA

Įrenginiai (1, 2 pav.), skirti specifiniam paviršiaus plotui nustatyti, susideda iš 1 - cilindrų su heliu; 2 - manometrai - pagal GOST 2405* (2 vnt.); 3 - porėti pirminio valymo filtrai (2 vnt.); 4 - dujų maišymo įrenginys; 5 - standartinis manometras 0,1 MPa slėgiui pagal GOST 6521; 6 - Dewar indas pagal NTD su skystu azotu pagal GOST 9293; 7 - spąstai su silikagelio indikatoriumi pagal GOST 8984; 8 - šilumos laidumo detektoriaus lyginamieji ir matavimo elementai; 9 - potenciometras KSP-4, kurio matavimo ribos yra 0-10 mV, o rodyklės judėjimo laikas per visą skalę yra ne daugiau kaip 1 s pagal GOST 7164; 10 - integratorius; 11 - uždarymo vožtuvas (2 vnt.); 12 - srauto matuokliai, skirti fiksuoti dujų srauto greitį nuo 0 iki 55 cm/min (2 vnt.); 13 - dozatoriaus čiaupas; 14 - adsorberiai 6 (1 pav.) ir 12 (2 pav.) vnt.; 15 - termostatas, užtikrinantis temperatūrą iki 400 °C; 16 - balionas su azotu arba argonu A klasės pagal GOST 10157; 17 - aštuonių krypčių vožtuvas.
______________
* Rusijos Federacijos teritorijoje galioja GOST 2405-88. - Duomenų bazės gamintojo pastaba.

Po velnių.1.

lygiagrečiai tekančiu dujų mišiniu per detektoriaus elementus
Montavimo schema, skirta specifiniam mėginių paviršiaus plotui nustatyti

lygiagrečiai tekančiu dujų mišiniu per detektoriaus elementus

lygiagrečiai tekančiu dujų mišiniu per detektoriaus elementus
Po velnių.2. Montavimo schema, skirta nustatyti specifinį mėginių paviršiaus plotą, kai dujų mišinys teka nuosekliai per detektoriaus elementus

kai dujų mišinio srautas nuosekliai praeina pro detektoriaus elementus

Adsorberiai su pavyzdžiais sujungiami į A ir B blokus (2 pav.). Kiekvienas blokas, priklausomai nuo reikalingo įrengimo našumo, gali turėti nuo vieno iki šešių adsorberių.

Detektoriaus jautrumas turi būti nuo 0,7·10 iki 0,8·10 mV.

Laboratorinės svarstyklės, kurių svėrimo paklaida ne didesnė kaip 0,0002 g.

Termometras 3-A3 pagal GOST 8624.

Chronometras pagal GOST 5072.

Džiovinimo spinta, užtikrinanti (200±20) °C temperatūrą.

Aneroidinis barometras.

1 cm talpos medicininis injekcinis švirkštas.

Ypatingo grynumo helis pagal norminius ir techninius dokumentus.

3. PASIRENGIMAS KONTROLEI

3.1. Instaliacijos sandarumo patikrinimas

Dujų išleidimo angoje iš įrenginio uždaromas uždarymo vožtuvas 11, todėl sistemoje susidaro 4,10 Pa perteklinis slėgis, matuojamas manometru 5. Jei slėgio kritimas per 20 minučių neviršija 100 Pa, įrenginys laikomas užantspauduotu.

3.2.1. Kaip darbinis dujų mišinys naudojamas argono-helio arba azoto-helio mišinys su tam tikra adsorbato dujų koncentracija. Išdžiovintas vandenilis gali būti naudojamas kaip nešančiosios dujos.

3.2.2. Adsorbato koncentracija dujų mišinyje reguliuojama nešančiųjų dujų ir adsorbato dujų srautų santykiu. Iš šių srautų greičių santykio apskaičiuojamas dalinis adsorbato dujų slėgis.

Šis dujų mišinio sudarymo metodas leidžia apskaičiuoti visas adsorbcijos ir desorbcijos dujų izotermas ir nustatyti specifinį paviršiaus plotą, naudojant pilną adsorbcijos ir desorbcijos izotermą (metodas S. Brunauer, P. X. Emmett ir BET metodas E. Teller) .

3.2.3. Leidžiama preliminariai sudaryti dujų mišinius balionuose tūrio dalimis:

adsorbuoti nuo 5 iki 10%;

nešančiųjų dujų nuo 90 iki 95%.

Mišinys ruošiamas ant bloko, susidedančio iš dviejų cilindrų su nešančiomis dujomis ir adsorbatu, sujungtų variniu arba žalvariu vamzdžiu, naudojant jungiamąsias veržles su tefloninėmis tarpinėmis ir standartiniu manometru 16 MPa slėgiui.

Balionas su darbiniu dujų mišiniu prieš pradedant eksploatuoti turi būti laikomas 10 dienų.

Dar kartą ruošdami mišinį, turėtumėte naudoti esamus balionus, kurių liekamasis darbinio dujų mišinio slėgis yra 0,5–0,7 MPa.

Šis darbinio dujų mišinio sudarymo būdas leis nustatyti specifinį paviršiaus plotą viename taške.

3.3. Optimalaus srovės stiprumo pasirinkimas

Norint rasti optimalią detektoriaus srovę, atliekami kontroliniai eksperimentai sujungiant tuščius adsorberius 14. Nustatomas įrenginio prapūtimo darbiniu mišiniu greitis (50±5) cm/min. Praėjus 5 minutėms po valymo, detektoriui įjungiama įtampa, ampermetru nustatant srovę iki 50 mA.

Šilumos laidumo detektoriaus temperatūra ir signalo išvestis stabilizuojami per 30-40 minučių po to, kai prietaisas įjungiamas į tinklą ir dujos praleidžiamos per katarometro elementus. Režimo stabilizavimo procesas stebimas potenciometru.

Potenciometro diagramos juostoje nustačius nulinę liniją, adsorberiai paeiliui panardinami į Dewar kolbas su skystu azotu ir registruojami nulinės linijos svyravimai. Po to, kai įrašymo rašiklis grįžta į pradinę padėtį paskutiniame adsorberyje, Dewar indas pakeičiamas (20±5) °C temperatūros vandens talpa, kad paspartėtų desorbcija. Ši operacija kartojama kiekvienam adsorberiui.

Nukrypimas nuo nulinės linijos, kai adsorberiai panardinami į skystą azotą ir vandenį, registruojamas kas 10-20 mA, keičiant detektoriaus stiprumą nuo 50 iki 100 mA.

Optimali yra maksimali srovės vertė, kuriai esant nulinės linijos svyravimai yra ne didesni kaip 30 % potenciometro skalės.

Detektoriaus jautrumą užtikrina 5 V maitinimo įtampa, kuri jo veikimo metu turi būti pastovi.

3.4. Dozatoriaus čiaupo kalibravimas

Įrenginyje turi būti 0,1 talpos matavimo čiaupų komplektas; 0,5 ir 2,5 cm.

Dozavimo čiaupų kalibravimas leidžiamas bet kokiais žinomais metodais bent kartą per metus. Pageidautinas dozuotų tūrio pajėgumų sertifikavimo metodas yra adsorbcijos-gravitacijos metodas.

Paprasčiausias, bet ne toks tikslus yra chromatografinis impulsų metodas, naudojant medicininį švirkštą. Darbinio dujų mišinio arba nešiklio srautas tikrinant dozavimo čiaupą turi būti (50±1) cm/min. Atšilus ir ant potenciometro juostos nustačius nulinę liniją, medicininiu švirkštu į dujų srautą įpurškiamas adsorbuotų dujų tūris, atitinkantis dozavimo čiaupo kalibruotus tūrius. Besivystančios smailės registruojamos potenciometre ir integratoriuje. Mėginio įpurškimo operacija kartojama 10 kartų.

Tada, naudojant kalibruotą dozavimo čiaupo talpą, įvedamas adsorbato dujų mėginys. Norėdami tai padaryti, kai įjungiami darbinio dujų mišinio ir adsorbato dujų srautai, pasukite dozavimo čiaupą taip, kad adsorbato dujų tūris dozavimo čiaupe būtų užfiksuotas darbinio dujų mišinio ir tiekiamas į detektorių. Rodmenys registruojami potenciometru ir integratoriumi. Mėginio įvedimo naudojant dozavimo čiaupą operacija kartojama 10 kartų.

Leistini skirtumai tarp lygiagrečių matavimų neturi viršyti 3%.

Kalibruotos dozavimo čiaupų talpos () kubiniais centimetrais, sumažintos iki normalių sąlygų, apskaičiuojamos pagal formulę

kur švirkštu įleisto adsorbuotų dujų mėginio tūris, cm;

Vidutinis besivystančios smailės plotas, užregistruotas integratoriaus, įvesdamas adsorbato dujų mėginį dozavimo čiaupu, cm;

- barometrinis slėgis, Pa;

- vidutinis besivystančios smailės plotas, užfiksuotas švirkštu įvedant adsorbuotų dujų mėginį, cm;

- kambario oro temperatūra, °C;

- normalus slėgis,

3.5. Adsorbato dujų (azoto arba argono) koncentracijos darbiniame dujų mišinyje nustatymas

Jei nėra dujų maišymo įrenginio, adsorbato dujų koncentracija balionuose su darbiniu dujų mišiniu tikrinama arba pagal iš anksto sukalibruoto katarometro rodmenis naudojant frontalinį metodą. Tokiu atveju balionus su nešančiomis dujomis ir dujų mišiniu turi būti galima atskirai prijungti naudojant trijų krypčių vožtuvą prie šilumos laidumo detektoriaus elementų.

Norint atlikti analizę, per šilumos laidumo detektoriaus matavimo ir lyginamąsias kameras praleidžiamas nešančiųjų dujų srautas, kol detektoriaus rodmenys stabilizuosis. Nustačius nulinę liniją, nešančiųjų dujų srautas potenciometro matavimo kameroje pakeičiamas darbinių dujų mišinio srautu. Tokiu atveju įrašymo rašiklis nukryps nuo nulio padėties ir parašys lygiagrečią nuliui liniją.

Adsorbato dujų () tūrio dalis procentais apskaičiuojama pagal formulę

kur yra detektoriaus kalibravimo koeficientas cm, apskaičiuotas pagal formulę

Atstumas tarp priekinės ir nulinės diktofono juostos linijų, cm;

- diagramos juostos greitis, cm/min;

- darbinio dujų mišinio tūrinis greitis, cm/min;

- kalibruotas dozatoriaus čiaupo tūris, cm;

- vidutinis besivystančios smailės plotas, užregistruotas integratoriaus, įvedant adsorbato dujų mėginį dozavimo čiaupu, cm

3.6. Adsorberių paruošimas

Adsorberiai kruopščiai nuplaunami ir džiovinami orkaitėje (200±20) °C temperatūroje. Tada pasverkite su ne didesne kaip 0,0002 g paklaida, įdėkite mėginį ir dar kartą pasverkite, kad nustatytumėte mėginio masę. Adsorberiai parenkami tokios talpos, kad virš mėginio liktų kuo mažiau laisvos vietos dujų mišiniui praeiti. Nustatant specifinius paviršiaus plotus iki 1 m/g, dujų mišinį adsorberiuose rekomenduojama praleisti per miltelių granulių sluoksnį. Kad milteliai nenusineštų, pateikiami medvilniniai tamponai.

3.7. Detektoriaus paruošimas matavimams ir mėginio degazavimas

3.7.1. Detektoriaus paruošimo ir mėginio degazavimo operacijos atliekamos vienu metu.

Detektoriui paruošti darbinis dujų mišinys iš dujų maišymo įrenginio (50±1) cm/min greičiu leidžiamas per gaudytuvą 7 (1, 2 pav.), aušinamas skystu azotu, šešiais adsorberiais į lyginamąjį ir detektoriaus matavimo ląstelės 8.

Praėjus 5 minutėms nuo valymo pradžios, detektoriui įjungiama įtampa, nustatant optimalią srovę arba įtampą. Detktorius 30 minučių kaitinamas darbiniame dujų mišinyje. Likus 15 minučių iki apšilimo pabaigos, įjunkite potenciometrą ir integratorių.

Detektoriaus pasirengimas darbui tikrinamas pagal nulio linijos stabilumą, kuri potenciometro įrašymo rašikliu įrašoma diagramos juostoje.

3.7.2. Mėginių degazavimas atliekamas 40-50 minučių prapūtus adsorberius 14 darbiniu dujų mišiniu. Srauto greitis reguliuojamas srauto matuokliu 12. Po adsorberiais dedamas termostatas 15 ir temperatūra nustatoma atsižvelgiant į miltelių šiluminį stabilumą, bet ne aukštesnė kaip 400 °C. Pasibaigus degazavimui, įrašymo rašiklis pereina prie nulinės linijos ir mėginiai atšaldomi iki (20±5) °C temperatūros.

4. MATAVIMAI

4.1. Adsorberiai po vieną panardinami į Dewar kolbas su skystu azotu, pradedant nuo pirmųjų dujų sraute. Kad būtų išvengta oro nuotėkio per dujų išleidimo liniją, nesant automatinio adsorbentų pakėlimo įtaiso, juos reikia panardinti į skystą azotą tokiu greičiu, kad plėvelė srauto matuoklyje 12 judėtų tik aukštyn. Adsorbcijos metu potenciometro registratoriaus rašiklis nukrypsta nuo nulinės linijos. Adsorberiai laikomi skystame azote, kol potenciometro registratoriaus rašiklis grįžta į nulinę liniją, t.y. kol nusistovi adsorbcijos pusiausvyra (15-30 min. priklausomai nuo adsorbuojančių dujų).

4.2. Paskutinis adsorberis išilgai dujų srauto pašalinamas iš Dewar indo su skystu azotu ir panardinamas į indą su vandeniu. Vandens temperatūra inde turi būti (20±5) °C.

Desorbcijos metu įrašymo rašiklis įrašo desorbcijos smailę ant potenciometro diagramos juostos, o integratoriuje pasirodo skaičiai, proporcingi šios smailės plotui.

Visiems likusiems mėginiams desorbcijos matavimai atliekami nuosekliai.

4.3. Adsorbato dujų mėginys įleidžiamas į sistemą naudojant dozavimo čiaupą. Tuo pačiu metu potenciometro diagramos juostoje užrašomi skaičiai, atitinkantys besivystančios smailės plotą ir rodomi integratoriuje, atsižvelgiant į kalibruotą dozavimo čiaupo talpą (). Skaičiuojant savitąjį paviršiaus plotą, atsižvelgiama į kalibruotą talpą, kurios plotas yra artimesnis plotui, užfiksuotam adsorbuojamų dujų desorbcijos metu nuo išmatuotų miltelių mėginių paviršiaus.

4.4. Norint nustatyti specifinį medžiagos paviršiaus plotą naudojant BET metodą, matavimas pagal 4.1 ir 4.2 punktus turi būti kartojamas esant trims–penkioms skirtingoms adsorbato dujų koncentracijoms darbiniame dujų mišinyje: 3–5; 5-7; 7-10; 10-17; 17-25 proc. Adsorbato dujų koncentracija darbinių dujų mišinyje reguliuojama maišymo įrenginiu pagal adsorbato dujų ir nešančiųjų dujų tūrinių srautų santykį.

Pagal specifinis paviršius(S sp.) uolienų suprantamas kaip bendras visų jos grūdelių paviršius, tenkantis uolienų tūrio vienetui. Specifinis paviršius apibūdina uolienų sklaidos laipsnį. Didėjant sklaidai, didėja specifinis uolienų paviršiaus plotas. Savitasis paviršiaus plotas didėja mažėjant grūdelių skersmeniui ir poringumo koeficientui. Labai sunku eksperimentiškai išmatuoti tikrų rezervuarų specifinį paviršiaus plotą. Kolektoriuose visada yra įvairaus skersmens porų. Specifinis paviršiaus plotas priklauso ir nuo uolienų fazės pralaidumo, ir nuo adsorbcijos gebos. Specifinis paviršiaus plotas apskaičiuojamas naudojant empirinius ryšius, pagal poringumo (m) ir pralaidumo (k pr) reikšmes, pavyzdžiui, naudojant Kozeny formulę:

S mušė = 7·10 5 (m·√m) / (√k ex.) . (1,38)

Jei pralaidumą išreiškiame µm 2, gauname savitąjį paviršiaus plotą m 2 /m 3. Išraiška (1.38) yra vienas iš Kozeny formulės variantų.

1.5 Karbonatų kiekis uolienoje

Pagal karbonato kiekis uolienoje reiškia anglies rūgšties druskų kiekį jame: kalkakmenis - CaCO 3, dolomitas - CaCO 3 MgCO 3, soda - Na 2 CO 3, kalio - K 2 CO 3, sideritą - FeCO 3 ir kt. Bendras karbonatų kiekis yra paprastai vadinamas CaCO 3 , nes kalcio karbonatas dažniausiai yra uolienose ir sudaro didžiąją dalį išvardytų karbonatų. Karbonatų kiekis produktyviose formavimo uolienose nustatomas laboratorinėmis sąlygomis, naudojant šerdies medžiagą, naudojant gasometrinį metodą (žr. laboratorijos dirbtuvių skyrių). Metodas pagrįstas anglies rūgšties druskų cheminiu skaidymu, veikiant druskos rūgštimi, ir išmatuojant reakcijos metu susidariusio anglies dioksido tūrį:

CaCO 3, +2HCl = CO 2 + CaCO 3 + H 2 O. (1.39)

Remiantis išsiskiriančio CO 2 tūriu, karbonatų masės procentas uolienoje apskaičiuojamas CaCO 3 .

1.6 Mechaninės uolienų savybės

Elastingumas, gniuždymo ir tempimo stipris, plastiškumas yra svarbiausios mechaninės uolienų savybės, turinčios įtakos daugeliui procesų, vykstančių formuojantis telkinių susidarymo ir eksploatavimo metu.

Elastingumas- uolienų savybė atsispirti jų tūrio ir formos pokyčiams, veikiant veikiančioms jėgoms. Visiškai elastingas korpusas, pašalinus įtampą, akimirksniu atkuria pradinę formą. Jei kūnas neatkuria savo pirminės formos arba atkuria ilgą laiką, tada jis vadinamas plastiko.

Uolienų elastingumo savybės kartu su formacijos skysčių elastingumu darinyje turi įtakos slėgio persiskirstymo formavimuisi būdui. Slėgis formacijoje dėl uolienų ir skysčių elastingumo savybių persiskirsto ne akimirksniu, o palaipsniui, pakeitus gręžinio darbo režimą. Uolienų ir skysčių elastingumo savybės formoje sukuria elastinės energijos rezervą, kuris išsiskiria mažėjant slėgiui ir yra vienas iš naftos judėjimo per formaciją į gręžinių dugną šaltinių.

Kai rezervuaro slėgis mažėja, skysčio tūris padidės, o porų erdvės tūris mažės. Manoma, kad pagrindiniai porų tūrio pokyčiai, mažėjant rezervuaro slėgiui, atsiranda dėl rezervuaro suspaudimo sąlygų padidėjimo dėl viršutinių uolienų svorio. Esant tokiam pačiam uolienų stiprumui, trūkimo intensyvumas padidės mažėjant darinio storiui.

Uolienų elastines savybes apibūdina Huko dėsnis:

M·β p (1,40)

čia β c – porėtos terpės tūrinio elastingumo koeficientas;

β p - porų suspaudimo koeficientas;

V o - mėginio tūris;

ΔV poros – porų tūris;

P - slėgis;

m - poringumo koeficientas.

Uolienų poringumo pokytis (m) funkciškai priklauso nuo akytos terpės tūrinio elastingumo (β c) ir minimalaus įtempio (σ o):

m = m o , (1,41)

kur m o – poringumas esant pradiniam efektyviam įtempimui.

Poringos terpės tūrinio elastingumo koeficientas (β c) turės įtakos porų suspaudimo koeficientui (β n) ir uolienų poringumui:

β n = β s / m o . (1,42)

Poringos terpės tūrinio tamprumo koeficiento (β c) reikšmė labai maža. Naftą turinčių uolienų atveju jis svyruoja 0,3–2·10–10 [m 2 /n] intervale.

Gniuždymo ir tempimo stipris uoliena vertinama pagal tūrinį modulį, kuris yra tam tikro kūno atsparumas visapusiškam suspaudimui. Duomenys apie uolienų gniuždymo ir tempimo stiprumą būtini tiriant ardymo procesus.