Спосіб визначення коефіцієнта дифузії зв’язаної речовини в капілярно-пористих матеріалах

Спосіб визначення коефіцієнта дифузії зв'язаної речовини в капілярно-пористих матеріалах, що передбачає виготовлення зразка, визначення початкового розподілу концентрації зв'язаної речовини у зразку шляхом його термостатування при заданій температурі і тиску та зважування, який відрізняється тим, що зразок може бути виготовлений довільної форми, зважування зразка у часі проводиться до досягнення сталого значення ваги при заданій температурі, при цьому зразок занурюється частково або повністю в рідке або газоподібне середовище, в якому підтримується постійна концентрація компонентів, після цього методом дискретного суміщення визначається шукана теплофізична характеристика у вигляді полінома. Винахід відноситься до техніки визначення коефіцієнта дифузії рідких і газоподібних середовищ в капілярно-пористих тілах і може використовуватись у будівельній, харчовій, фармацевтичній та інших суміжних з ними галузях промисловості. Відомі стаціонарні і нестаціонарні способи визначення коефіцієнта дифузії в ряді випадків аналогічні способам визначення коефіцієнту теплопровідності, оскільки диференційні рівняння масопровідності і теплопровідності мають однаковий вигляд. Тому при пошуку аналогів пропонуємому способу розглядались патенти і дослідження, що стосуються як дифузії, так і теплопровідності. Відомий спосіб визначення теплофізичних характеристик твердих тіл [А. с. SU №1673941 А1, G01N25/18], що полягає у вимірі температури в часі в декількох точках зразка до досягнення заданої температури й обчисленні по отриманим даним виміру температури в часі методом дискретного суміщення шуканої теплофізичної характеристики. Застосування цього методу безпосередньо для визначення коефіцієнта дифузії хоча і можливо, але не є раціональним, оскільки вимагає виміру у часі локальних концентрацій в деяких точках зразка. Такі виміри зв'язані з подоланням великих труднощів і не забезпечують достатню точність. Відомий також, обраний за прототип, спосіб визначення коефіцієнта дифузії цільових компонентів у деревині [Патент RU №2287566 С1, МПК C12G3/07], який передбачає виготовлення зразка, що має форму диска з відношенням товщини до діаметра 1:20, витримку зразка протягом 24год. в розчині з рівними об'ємними частками води та спирту, розміщення зразка на підкладці циліндричної форми, що прикріплюється до торця вала експериментальної установки. Після визначення питомого потоку компонентів, що екстрагуються, здійснюють розрахунок коефіцієнта дифузії D з використанням наближеного рішення рівняння нестаціонарної одновимірної дифузії в пластині. Недоліком аналога є складність і недостатня точність вимірив питомого потоку компонентів, та невисока точність визначення коефіцієнта дифузії внаслідок застосування наближеного рішення, що (19) UA (11) 89307 (13) (21) a200808214 (22) 17.06.2008 (24) 11.01.2010 (46) 11.01.2010, Бюл.№ 1, 2010 р. (72) НІКІТЕНКО МИКОЛА ІВАНОВИЧ, СНЄЖКІН ЮРІЙ ФЕДОРОВИЧ, СОРОКОВА НАТАЛІЯ МИКОЛАЇВНА, КОЛЬЧИК ЮЛІЯ МИКОЛАЇВНА (73) ІНСТИТУТ ТЕХНІЧНОЇ ТЕПЛОФІЗИКИ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) RU 2287566 C1, 20 Никотенко Н.И., Снежкин Ю.Ф., Сороковая Н.Н. Развитие теории и методов тепломассопереноса, фазовых превращений и усадки при сушке пористых материалов // 5-ый Минский международный форум по тепло и массопереносу.- 24-28 мая 2004 SU 1673941 A1, 30.08.1991 JP 6258211 A, 16.09.1994 C2 1 3 89307 4 отримано при D=const. C(r,t) і D(C). Якщо функція D у деякім наближенні В основу винаходу поставлена задача вдосковідома, то концентрація зв'язаної речовини C(r,t) налення способу визначення коефіцієнта дифузії може бути знайдена з будь-якою наперед заданою зв'язаної речовини в капілярно-пористих матеріаточністю шляхом рішення прямої задачі дифузії лах шляхом зважування у часі зразка довільної (1)-(2). Умова (3) використовується для наступного форми, та визначення залежності коефіцієнта диуточнення функції D шляхом рішення зворотної фузії зв'язаної речовини в капілярно-пористому задачі (1)-(3) У припущенні, що вага зразка Gi=G(ti) тілі від його концентрації при заданій температурі, визначена експериментально для моментів часу що дозволяє виключити виміри локальних конценti(i=1,2,…I). Рішення прямої (1)-(2) і зворотної (1)трацій компонентів в окремих точках зразка та (3) задач проводиться відомими чисельними меобмеження на його форму. тодами з застосуванням тришарової явної різниСпосіб визначення коефіцієнта дифузії зв'язацевої схеми і методу дискретного суміщення Нікіної речовини в капілярно-пористих матеріалах, що тенко М. І. [Никитенко Н. И. Сопряженные и передбачає виготовлення зразка, визначення пообратные задачи тепломассопереноса. Киев: Научаткового розподілу концентрації зв'язаної речокова думка, 1988]. Пошук модельної функції конвини у зразку шляхом його термостатування при центрації Cм(r,t) здійснюється виходячи з вимоги заданій температурі і тиску та зважування, згідно з задоволення рівнянь (1)-(2) у всій області (rн