Почему методика с пошаговой стабилизацией давления лучше методики сканирующего давления для измерения полых волокон

МАР262020

POROLUX^TM1000 (стабилизация давления) - это прибор, управляемый давлением, POROLUX^TM100 (сканирование давления) – это прибор, управляемый временем.

1. Извилистость

В приборе сканирующего давления 2 поры одинакового диаметра, но с различной извилистостью подвержены разной кинетике открывания пор и, следовательно, они будут открываться в разное время. Поскольку давление постоянно увеличивается, это означает, что они будут открываться при разном давлении. Различное давление приводит к разному рассчитанному диаметру пор.

Рассмотрим 2 поры одинакового диаметра (рисунок 2):

• Прямая пора (S) с длиной пор 1

• Извилистая пора (T) с длиной пор 1,5

При использовании методики сканирующего давления поры будут открываться при различном давлении: так как Т имеет более длинный путь пор, она откроется позже по времени и, следовательно, при более высоком давлении, чем пора S. Следовательно, пора Т будет учитываться, как если бы она имела меньший диаметр, чем пора S. При использовании методики с пошаговой стабилизацией давления пора S и пора T будут открываться в разное время, но все еще при одном и том же давлении, поэтому в результате их размер пор будет одинаковым.

Эта же физическая ситуация применима, конечно, в приборе со стабилизацией давления, но ключевое отличие в том, как система контролирует и изменяет давление, является определяющим. Система стабилизации давления «ждет», пока расход не стабилизируется для данного давления, и, таким образом, устраняет эти кинетические факторы и регистрирует одинаковое давление для обоих типов пор. То есть давление не увеличивается до тех пор, пока не будут открыты все поры одинакового диаметра (независимо от их длины или извилистости).

Рис. 1. профиль давления во времени для сканирующего давления (слева) и пошаговой стабилизации давления (справа)

Рис. 2: пример двух пор с одинаковым диаметром, но с различной длиной поры, следовательно, извилистостью.

2. Толщина образца (толщина стены)

Далее, представьте образцы толщиной 2 мкм и толщиной 2 мм; каждый из них имеет 1 пору размером 1 мкм. При анализе сканирующим давлением, использующим одинаковую скорость повышения давления для обоих образцов, поры 1 мкм в образце толщиной 2 мкм будут открываться быстрее (поскольку жидкость имеет меньшую длину пути). Пора размером 1 мкм в образце толщиной 2 мм откроется позже, следовательно, при более высоком давлении. Таким образом, рассчитанный размер поры будет меньше (например, 0,8 мкм). Если необходимо правильно рассчитать поры диаметром 1 мкм в образце толщиной 2 мм (1 мкм) - скорость повышения давления для образца толщиной 2 мм должна быть существенно уменьшена.

Рис. 3. Пример двух полых волокон с различной толщиной стенок пор.

3. Длина половолоконного образца

Вдоль стенок половолоконного образца будет небольшой перепад давления: вершина будет находиться при заданном давлении, а нижняя часть будет находиться при давлении немного ниже.

Предполагая, что полое волокно полно пор 1 мкм, которые открываются, например, при 1 бар, при использовании методики сканирующего давления, только в верхней части волокна поры диаметром 1 мкм будут открываться при 1 бар. К тому же, в нижней части волокна давление будет ниже, чем 1 бар, и поры не будут открываться. Они откроются только позже (то есть при более высоком давлении), и, таким образом, рассчитанный диаметр пор будет меньше.

Система с пошаговой стабилизацией давления доведет весь половолоконный образец  до давления 1 бар, и, следовательно, все поры откроются при 1 бар и будут рассчитаны как 1 мкм.

Рис. 4: снижение давления по ширине стенки полого волокна

Рис. 5: снижение давления по длине полого волокна

Подробные характеристики
порометра капиллярного потока POROLUX 1000

Скачать статью «Почему методика с пошаговой стабилизацией давления лучше методики сканирующего давления для измерения полых волокон»