СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ ТВЕРДЫХ ПОРИСТЫХ ТЕЛ В СЫПУЧЕМ МАТЕРИАЛЕ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ ТВЕРДЫХ ПОРИСТЫХ ТЕЛ В СЫПУЧЕМ МАТЕРИАЛЕ


--- Закажите полную версию данного патента ---


RU (11) 2289130 (13) C1

(51) МПК
G01N 33/38 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.12.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005110582/28 
(22) Дата подачи заявки: 2005.04.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.04.11 
(45) Опубликовано: 2006.12.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2224236C2, 20.02.2004. SU 359575, 24.01.1973. SU 361423, 01.03.1973. SU 824753, 30.04.1982. 
(72) Имя изобретателя: Голубев Александр Иванович (RU); Миронов Вячеслав Александрович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 170026, г.Тверь, наб. А. Никитина, 22, ТГТУ, Отдел охраны авторских прав и защиты информации 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ ТВЕРДЫХ ПОРИСТЫХ ТЕЛ В СЫПУЧЕМ МАТЕРИАЛЕ
Использование: в производстве легкого бетона, гранулированных катализаторов, зернистых теплоизоляционных материалов, а также при оценке качественных характеристик пористых сыпучих материалов любого назначения. Сущность: определяют объем Vм монолитного материала твердых пористых тел и его плотность m, объем Vпус межзерновых пустот в пористом сыпучем материале, а объемную массу n пористых твердых тел в пористом сыпучем материале определяют по формуле



Технический результат изобретения заключается в снижении трудоемкости. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области испытаний и определения свойств материалов и может быть использовано в производстве легкого бетона, гранулированных катализаторов, зернистых теплоизоляционных материалов, а также при оценке качественных характеристик пористых сыпучих материалов любого назначения.

Известны экспериментальные методы определения объемной массы пористых твердых тел измерением массы и их объема (Веселовский B.C. Испытание горючих ископаемых. - М.: Госгеолтехиздат, 1963, с.246-252, Берль-Лунге Химико-технические методы исследования, t.iv, выпуск второй. - М., Л.: Госхимиздат, 1940, с.876).

Однако при определении величины объемной массы, представляющей собой отношение массы к объему пористого тела, необходимо измерять объем материала с известной массой. Пористые тела неправильной геометрической формы являются материальными объектами, измерение объема которых сопряжено с техническими трудностями, поэтому на практике используют несколько методов определения величины их объема (метод водонасыщения, метод погружения в ртуть, пикнометрический метод определения объема предварительно гидрофобизированных пористых зерен, гидростатический метод взвешивания парафинированных пористых тел и др.).

Лабораторные методы определения объема пористых твердых тел являются сложными, многостадийными, особенно трудоемкой является предварительная подготовка пористых материалов перед измерением их объема.

В основе создания изобретения лежит задача по разработке такого способа, который позволяет, не прибегая к постановке экспериментальных испытаний по непосредственному определению объема, определять объемную массу пористых твердых тел через характеристики пористого сыпучего материала.

Технический результат достигается тем, что установлена количественная взаимосвязь между величиной объемной массы пористых твердых тел и величинами плотности и объема монолитного материала твердых тел, величиной объема межзерновых пустот пористого сыпучего материала.

Поставленная задача достигается тем, что определяют объем монолитного материала твердых тел, его плотность, объем межзерновых пустот в пористом сыпучем материале, а объемную массу пористых твердых тел определяют по формуле



где n - объемная масса пористых твердых тел, входящих в состав сыпучего материала;

Vм - объем монолитного материала твердых пористых тел;

m - плотность монолитного материала твердых пористых тел;

Vпус - объем межзерновых пустот пористого сыпучего материала.

Исследование пористых сыпучих материалов показало, что между объемно-массовыми характеристиками пористых твердых тел и объемно-массовыми характеристиками пористого сыпучего материала существуют аналитически выраженные количественные взаимосвязи, вытекающие из соотношения объемов Vn=V м+Vпор (объем пористого материала равен сумме объемов монолитного материала и пор) и равенства масс (масса пористых твердых тел равна массе пористого сыпучего материала). Кроме того, установлено, что объемная масса пористых твердых тел имеет функциональную зависимость от объема и объемной массы пористого сыпучего материала, т.е. n=f(V, ), где n - объемная масса пористых твердых тел, V - объем и - объемная масса пористого сыпучего материала.

Объемную массу пористых твердых тел иногда называют «кажущейся» плотностью, подчеркивая тем самым наличие пор в измеряемом объеме.

На чертеже схематично изображен вариант кубической упаковки сферических твердых тел.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Имеются в наличии стеклянные шары диаметром 2,5 мм (d1=2,5 мм) с внутренней полостью размером 2 мм и кварцевый песок с размерами зерен 0,14 мм (d2=0,14 мм).

На основе стеклянных шаров и фракции песка с размерами зерен d2=0,14 мм готовится смесь в единице объема мерного сосуда (1 л) путем послойного его заполнения стеклянными шарами и фракцией песка с размерами зерен 0,14 мм. Для заполнения единицы объема (1 л) расход шаров с диаметром 2,5 мм составил V2,5=0,849 л, а расход фракции песка с размерами зерен 0,14 мм - V0,14=0,471 л. Величина раздвижки шаров зернами песка равна =1л/0,849л=1,178, безразмерная величина.

С учетом полученных экспериментальных данных величина пустотности полых шаров в единице объема смеси определяется по формуле



,

безразмерная величина (отношение объема межзерновых пустот к объему сыпучего материала).

В процессе послойного совмещения фракции сферических тел и фракции кварцевого песка имеет место проявление двух физических явлений (явление уплотнения и явление раздвижки сфер зернами песка). Явление раздвижки снижает содержание сферических тел в единице объема смеси, а явление уплотнения обеспечивает повышение объемной массы смеси за счет заполнения части объема межзерновых пустот зернами песка. С использованием величины пустотности обеспечивается возможность определения характеристик пористого сыпучего материала.

С учетом полученной величины межзерновой пустотности объемная масса пористых твердых тел определяется по формуле



где n - объемная масса пористых твердых тел;

Vм - объем монолитного материала пористых твердых тел;

m - плотность монолитного материала;

V пус - межзерновая пустотность пористого сыпучего материала.

Объемная масса пористого сыпучего материала на основе сферических тел равна =0,776 г/см3, плотность монолитного материала (стекло) равна m=2,65 г/см3.





Vn=Vm+Vпор; Vпор=0,6-0,293=0,307 см3

V=V пус+Vм+Vпус=0,4+0,293+0,307=1,0

Пример 2. Рассмотрим физическую модель системы, представляющей собой куб с твердыми пористыми сферическими телами диаметром 2,5 мм и с полостью диаметром 2 мм.

Сферические тела упакованы в кубе по кубическому варианту (см. фиг.1). Размеры куба 100×100×100 мм. По высоте куба размещается 100:2,5 мм=40 сфер диаметром 2,5 мм.

Объем куба равен Vk=(2,5 мм·40) 3=1.000.000 мм3. Объем одной сферы равен Объем полости в сфере диаметром D=2,5 мм равен 

Общее число сфер диаметром D=2,5 мм в кубе равно Nш=403=64.000 штук.

Общий объем сфер диаметром D=2,5 мм в кубе составляет Vш=8,18 мм 3·64. 000=523520 мм3.

Общий объем пустот в сферах диаметром D=2,5 мм составляет Vпор =4,188 мм3·64.000=268032 мм3.

Объем монолитного материала (стекло) всех сфер в кубе равен V м=523520 мм3-268032 мм3=255488 мм 3.

Объем межсферических пустот в кубе равен

Vпус=1.000.000 мм3-523520 мм3 =476480 мм3.

При плотности стекла m=2,65 г/мм3 масса всех шаров в кубе равна Gш= ш·Vм=2,65·255488=677043 г.

Объемная масса пористых (полых) твердых сферических тел, содержащихся в кубе, равна 

Величина пустотности системы равна , безразмерная величина, доля единицы объема.

Объемная масса полых твердых сферических тел равна 

Величина пористости системы равна , безразмерная величина, доля единицы объема.

Объемная доля монолитного материала шаров равна , безразмерная величина, доля единицы объема.

Vк=Vм+Vпус+Vпор=0,255488+0,476480+0,268032=1.000 (единица объема).

Проверка достоверности заявляемой формулы



Пример З. Рассмотрим изменение физических величин в сыпучей системе при свободной утряске полых шаров диаметром D=2,5 мм.

В процессе свободной утряски происходит более плотная упаковка шаров. Независимо от размеров шары одинакового диаметра уплотняются таким образом, что формируется сыпучая система с величиной межсферической пустотности, равной Vпус =0,4.

Общий объем сфер диаметром D=2,5 мм составляет V ш=523520 мм3, общий объем пустот в сферах составляет Vпор=263032 мм3, объем монолитного материала (стекло) всех сфер составляет Vм=255488 мм3 .

При плотности стекла м=2,65 г/мм3 масса всех шаров равна Gш=677043 г.

С учетом изменения величины межсферической пустотности сыпучей системы требуется определить ее объем.

Объем пустот составляет Vпус=0,4, а объем шаров Vш=0,6 объемной доли сыпучей системы.

Объем межсферических пустот составляет 0,6-523520 мм3

0,4-VпусVпус=349013 мм3.

Объем системы (пористого сыпучего материала) равен V=523520 мм3+349013 мм3=872533 мм3.

Объемная масса пористой сыпучей системы равна .

Объемная доля монолитного материала шаров равна , безразмерная величина.

Величина пористости системы равна безразмерная величина.

V=Vм+V пус+Vпор=0,2928+0,4000+0,3072=1,0000 (единица объема)

Объемная масса полых твердых сферических тел равна



Проверка достоверности формулы





Экспериментальные испытания заявляемого способа, проведенные в ЦСЛ Тверского комбината крупнопанельного домостроения, показали, что результаты испытаний пористых заполнителей бетона (керамзит, перлит) по существующей методике и по заявляемому способу совпадали при определении величины пустотности и объемной массы пористых зерен заполнителей бетона. При этом отмечено, что в процессе испытания пористых материалов заявляемый способ обеспечивает снижение трудоемкости проводимых операций и ускорение их проведения.

При осуществлении заявляемого способа не учитывается природа испытуемого материала и геометрическая форма твердых пористых тел.

Величина объемной массы пористых твердых тел используется не только при оценке свойств сыпучих материалов, но в процессе проектирования сложных смесей, в состав которых в качестве составной части входят пористые сыпучие материалы.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ определения объемной массы твердых тел в пористом сыпучем материале, характеризующийся тем, что определяют объем монолитного материала и его плотность, объем межзерновых пустот в пористом сыпучем материале, а объемную массу пористых твердых тел определяют по формуле



где n - объемная масса пористых твердых тел, входящих в состав сыпучего материала, кг/м3;

Vм - объем монолитного материала твердых пористых тел;

m - плотность монолитного материала твердых пористых тел, кг/м3;

Vпус - объем межзерновых пустот пористого сыпучего материала.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru