Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля коэффициента диффузии растворителей в листовых изделиях из капиллярно-пористых материалов

• Автор: Беляев, Максим Павлович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ КОНТРОЛЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО - И МАССОПЕРЕНОСА В ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛАХ С

ПОРИСТОЙ СТРУКТУРОЙ

1.1. Взаимодействие дисперсных материалов с

низкомолекулярными веществами

1.2. Математическое описание процессов тепло- и массопереноса в рассматриваемом классе материалов

1.3. Методы определения коэффициентов диффузии

растворителей в дисперсных материалах

1.4. Методы измерения локальных концентраций при

исследовании диффузионных характеристик дисперсных систем с пористой структурой
1.5. Постановка задачи исследования
Глава 2 ПРИМЕНЕНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ
РАСТВОРИТЕЛЕЙ В КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ
2.1. Физико-химические основы информативных свойств гальванических преобразователей при определении концентрации растворителей в дисперсных средах
2.2. Методика использования гальванических
преобразователей для определения концентрации растворителей в капиллярно-пористых материалах
2.3. Исследование выходной характеристики гальванических преобразователей в условиях неравномерных распределений концентрации растворителей

2.4. Обеспечение локальности контроля концентрации при определении коэффициента диффузии
2.5. Выводы по главе
Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТОНКИХ ИЗДЕЛИЯХ
3.1. Математическая модель метода определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярнопористых материалах
3.2. О корректности полученного решения обратной задачи массопереноса
3.3. Обеспечение возможности определения коэффициента диффузии растворителей без предварительной градуировки гальванических преобразователей по каждому исследуемому материалу
3.4. Исследование особенностей изменения ЭДС гальванических преобразователей при реализации разработанного метода
3.5. Выводы по главе
Глава 4 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТОНКИХ ИЗДЕЛИЯХ
4.1. Исследование влияния коэффициента диффузии растворителей и координаты расположения преобразователей концентрации на порядок проведения эксперимента
4.2. Измерительное устройство и основные измерительные операции при определении коэффициента диффузии растворителей в тонких пористых изделиях

4.3. Состав автоматизированной системы контроля для определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах
4.4. Апробация разработанных метода и устройств. Оценка достоверности получаемых опытных данных
4.5. Выводы по главе 4 106 Глава 5 ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
ДИФФУЗИИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В ТОНКИХ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЯХ РАЗРАБОТАННЫМ МЕТОДОМ
5.1. Анализ причин и источников возникновения погрешностей
5.2. Результаты предварительной оценки погрешности определения коэффициента диффузии разработанным методом
5.3. Результаты экспериментальной оценки погрешности определения коэффициента диффузии растворителей в тонких пористых изделиях
5.4. Выводы по главе 5
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

коэффициента диффузии [7]. Многократным повторением опыта по всему диапазону изменения концентрации в твердой фазе и сопоставлением вычисленных значений Ки с величинами и на каждом концентрационном интервале получают зависимость Ки - /(и )т. Для определения коэффициента диффузии используют зависимость изменения относительной убыли (привеса) массы образца у = Мт / М„ от времени т.
Используют также метод моментов [7]. Момент кинетической кривой сорбции определяется как площадь над кривой у = /(т"). В зависимости от показателя степени различают первые моменты (п= 1), вторые моменты (п=2), третьи моменты (п=3) и т.д. Обработка данных сорбционного эксперимента по методу моментов позволяет построить приближенную зависимость коэффициента диффузии от концентрации.
Основным недостатком сорбционных методов является принципиальная невозможность определения локального коэффициента диффузии, т.к. происходит его усреднение по толщине образца, что может стать причиной серьезных ошибок, в том числе качественно неверных результатов [25, 27, 61].
Зональный метод [88] относится к группе методов нестационарного режима. Позволяет найти зависимость коэффициента диффузии от концентрации из кривой кинетики V = /(г). Для этого последняя снимается во всем диапазоне изменения концентрации V при условиях, исключающих внешнее диффузионное сопротивление, т.е. при 5гш—>со. Весь интервал изменения концентрации в твердой фазе разбивается на несколько концентрационных зон, в каждой из которых коэффициент К‘и принимается постоянным. Данный метод не требует экспериментального определения локальных концентраций в теле, но обладает тем же принципиальным недостатком, что и сорбционный метод.
Отметим также диаграммный метод, основанный на использовании приближенных решений нелинейного дифференциального уравнения