Назначение
Приборы для определения коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов Эталон-Дарси (далее - приборы) предназначены для измерений коэффициента газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления и коэффициента абсолютной газопроницаемости образцов методом стационарной фильтрации.
Приборы применяют в качестве рабочих эталонов 1-го разряда согласно Государственной поверочной схемы для средств измерений удельной адсорбции газов, удельной поверхности, удельного объема пор, размера пор, открытой пористости и коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов, утвержденной приказом Росстандарта от 15.03.2021 № 315, в диапазоне измерений коэффициента газопроницаемости от 1-10’3 до 5 мкм2.
Описание
Принцип действия приборов основан на одновременном измерении объёмного расхода, перепада давления и температуры газа при его фильтрации через исследуемый образец. Приборы позволяют измерять коэффициент газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления и коэффициент абсолютной газопроницаемости методом стационарной фильтрации.
При проведении измерений коэффициента газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления (среднее давление газа между входной и выходной поверхностью исследуемого образца) исследуемый образец цилиндрической формы с известными значениями длины и диаметра (либо образец призматической формы с известным значением длины ребра и высоты) помещается в кернодержатель прибора, после чего происходит его герметизация путем обжима резиновой манжетой внутри кернодержателя с заданным значением обжимного давления. Далее создается избыточное постоянное давление газа на входной поверхности исследуемого образца, в результате чего начинается процесс стационарной фильтрации (скорость потока газа неизменна во времени) этого газа через образец с линейным направлением потока. Во время этого процесса программным обеспечением прибора фиксируются показания датчиков давления, температуры и объёмного расхода газа. По полученным показаниям производится расчет коэффициента газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления согласно формуле Дарси. Для измерения коэффициента абсолютной газопроницаемости согласно эффекту Клинкенберга проводится от трех и более измерений коэффициента газопроницаемости образца при различных значениях обратного порового давления.
Конструктивно приборы состоят из следующих элементов: прикрепленный к корпусу прибора кернодержатель со встроенными датчиками давления; корпус прибора со встроенными в него электронным блоком управления, газовым трактом, расходомерами, пневматическими и электромеханическими клапанами, пневматическим насосом для создания давления обжима исследуемого образца в кернодержателе; персональный компьютер для управления прибором. Опционально прибор может иметь внешний блок создания давления обжима исследуемого образца в кернодержателе, представляющий собой гидравлический насос. В этом случае прибор оснащается соответствующим кернодержателем.
Корпус приборов изготавливают из металлических сплавов, окрашивают в цвета в соответствии с технической документацией производителя.
Каждый экземпляр приборов имеет заводской номер, расположенный на боковой стороне корпуса прибора. Заводской номер имеет цифровой формат и наносится травлением, гравированием, типографским или иным пригодным способом. Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.
Общий вид и место нанесения заводского номера на приборы представлены на рисунке 1.
Место нанесения заводского номера
Рисунок 1 - Общий вид и место нанесения заводского номера на приборы для определения коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов Эталон-Дарси
Пломбирование приборов не предусмотрено. Конструкция приборов обеспечивает ограничение доступа к частям приборов, несущим первичную измерительную информацию, и местам настройки (регулировки).
Программное обеспечение
Приборы оснащены программным обеспечением (далее - ПО), позволяющим осуществлять контроль процесса измерений, осуществлять сбор экспериментальных данных, обрабатывать и сохранять полученные результаты.
Уровень защиты ПО приборов от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «Средний» по Р 50.2.077-2014.
Идентификационные данные ПО приборов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Эталон-Дарси |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО, не ниже | 2.423 |
| Цифровой идентификатор | - |
Влияние программного обеспечения на метрологические характеристики приборов учтено при нормировании характеристик.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений коэффициента газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления, 10-3^мкм2 (мД) 1) | от 0,05 до 5 000 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений коэффициента газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления в поддиапазоне от 0,05 до 1 [10-3^мкм2] (мД) 1) включ., [10-3^мкм2] (мД) 1) | ± 0,04 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента газопроницаемости при заданном значении обратного порового давления в поддиапазоне св. 1 до 5000 [10-3^мкм2] (мД) 1), % | ± 4 |
| Диапазон измерений коэффициента абсолютной газопроницаемости, 10-3^мкм2 (мД) 1) | от 0,05 до 5 000 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений коэффициента абсолютной газопроницаемости в поддиапазоне от 0,05 до 1 [10-3^мкм2] (мД) 1) включ., [10-3^мкм2] (мД) 1) | ± 0,04 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента абсолютной газопроницаемости в поддиапазоне св. 1 до 5000 [10-3^мкм2] (мД) 1), % | ± 4 |
| 1) 1 миллидарси [мД]=0,98692340—15 м2 = 0,986923^10—3 мкм2 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диаметр исследуемых образцов цилиндрической формы (или длина ребра призмы), мм | от 1 до 500 |
| Длина исследуемых образцов цилиндрической формы (или высота призмы), мм | от 1 до 500 |
| Диапазон давления обжима газом, МПа | от 1 до 3 |
| Диапазон давления обжима жидкостью, МПа | от 1 до 70 |
| Максимальное поровое давление, МПа | 1 |
| Давление газа для измерений и управления прибором, МПа | 1,2 |
| Используемые газы при измерениях | воздух, N2, Ar, H2, O2, CO, CO2, He, CH4, SiH4, NH3, C2H2, C2H4, C2H6, C3H6 (пропилен), |
| Наименование характеристики | Значение |
| C2F6, C3H8, NF3, N2O, C2F6, H2S, CI2, SF6, NO, Xe, любая смесь из этих газов, максимально 5 компонентов |
| Параметры электрического питания: - напряжение переменного тока, В - частота переменного тока, Гц | 220±22 50/60 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - высота - ширина - длина | 1100 800 550 |
| Масса, кг, не более | 85 |
| Условия окружающей среды: - температура окружающей среды, °С - относительная влажность, % - атмосферное давление, кПа | от +20 до +30 от 45 до 80 от 84 до 106,7 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Прибор для определения коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов | Эталон-Дарси | 1 шт. |
| Кернодержатель для цилиндрических образцов диаметром, отличным от 30 мм | - | 1 шт.* |
| Кернодержатель для призматических образцов | - | 1 шт.* |
| Гидравлический блок создания давления обжима до 70 МПа в комплекте с гидравлическим кернодержателем для цилин-дрических/призматических образцов | - | 1 шт.* |
| Персональный компьютер | - | 1 шт. |
| Программное обеспечение | Эталон-Дарси | 1 шт. |
| Комплект кабелей | - | 1 шт. |
| Комплект расходных материалов | - | 1 шт. |
| Паспорт. Руководство по эксплуатации. Документация на программное обеспечение | - | 1 экз. |
| Методика поверки | - | 1 экз.* |
| * - по заказу |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе «Принцип работы прибора» руководства по эксплуатации.
Применение приборов в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений осуществляется в соответствии с аттестованными методиками (методами) измерений.
Нормативные документы
Приказ Росстандарта Российской Федерации от 15 марта 2021 г. № 315 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений удельной адсорбции газов, удельной поверхности, удельного объема пор, размера пор, открытой пористости и коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов»;
ЛЕАН.097.99103030.2021 ТУ Прибор для определения коэффициента газопроницаемости твердых веществ и материалов «Эталон-Дарси». Технические условия.
