Экспериментальные методы оценки проницаемости заготовок из сухого наполнителя, предназначенных для изготовления конструкций вакуумной инфузией ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»

2 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Определение характеристик исходных материалов. Выбор стратегии инфузии Моделирование процесса пропитки Экспериментальная проверка Корректировка схемы пропитки

Термины и определения. Проницаемость:способность волокнистого армирующего материала пропускать жидкость под действием градиента давления. Коэффициент плоскостной проницаемости: характеризует проницаемость армирующего материала в плоскости укладки слоев. Коэффициент сквозной проницаемости: характеризует проницаемость армирующего материала перпендикулярно плоскости укладки слоев. Пермеаметр:прибор для определения коэффициента проницаемости наполнителя. 3 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»

Сущность методов определения проницаемости. Измерение массы и времени истечения рабочей жидкости с известной вязкостью через волокнистый наполнитель под действием установленного перепада давления. 4 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»

В общем виде закон Дарси имеет вид: где Q(t):скорость фильтрации жидкости (м³/с) k(x): коэффициент проницаемости материала (м²) (t):динамическая вязкость жидкости (Па.с) A(x):площадь поперечного сечения материала (м²) dp(x,t)/dx: перепад давления в текучей жидкости (Па/м) 5 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Закон Дарси

где Р 0 :давление в начальной точке измерения(Па) Р 1 :давление в конечной точке измерения (Па) x:расстояние между точками измерения давления (м) 6 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Закон Дарси для установившегося режима фильтрации

Явления, протекающие на границах раздела, (наполнитель/жидкость и наполнитель/форма) не учитываются Вязкость протекающей жидкости не изменяется во времени. Наполнитель однороден по всей длине образца (структура наполнителя, объемное содержание) Поперечное сечение образца постоянное 7 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Допущения

где V н :объемное содержание волокна; h:высота рабочей полости (м); ρ н : плотность испытуемого материала (кг/м³); m н :масса заготовки материала (кг); b:ширина заготовки материала (м); l н :длина заготовки материала (м). 8 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Определение объемного содержания волокна

Закон сложения где: k a : средняя проницаемость пакета(м²); k i : проницаемость составляющих слоев (м²); d i : толщина составляющих слоев (м); d : суммарная толщина пакета (м). 9 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»

Состав установки для определения коэффициента проницаемости пермеаметра 10 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» системы сбора и обработки экспериментальных данных источника давления с контейнером для рабочей жидкости Экспериментальная установка для определения коэффициента проницаемости состоит из:

Установка для определения коэффициента проницаемости пермеаметр 11 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» система сбора и обработки экспериментальных данных источник давления с контейнером для рабочей жидкости

Типы пермеаметров 12 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Пермеаметр Установки для определения плоскостной проницаемости Установки с линейной подачей рабочей жидкости Установки с точечной (радиальной) подачей рабочей жидкости Установки для определения сквозной проницаемости

Плоскостной пермеаметр с центральной точкой подачи рабочей жидкости Верхняя плита 13 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Точка впрыска рабочей жидкости Рабочая полость Датчики давления

Плоскостной пермеаметр с линейной подачей рабочей жидкости Верхняя плита 14 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Точка впрыска рабочей жидкости Рабочая полость Датчики давления

Сквозной пермеаметр Верхняя плита 15 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Точка впрыска рабочей жидкости Рабочая полость Датчики давления

Сквозной пермеаметр Рабочая полость плоскостного пермеаметра 16 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Сотовый заполнитель Перфорированная плита

Экспериментальная оценка коэффициентов проницаемости Определение коэффициента плоскостной проницаемости: Объекты исследования: Стеклоткань EF 420 Injectex Hexcel. Углеткань Carbon Injectex GF630 Рабочая жидкость: раствор глицерина (η=15 … 45 мПа·с ) Определение коэффициента сквозной проницаемости: Объекты исследования: Стеклоткань EQX 1200 Selcom. Углеткань UNIC 600 Selcom. Рабочая жидкость: раствор глицерина (η=60 …. 80 мПа·с ) 17 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»

Определение плоскостной проницаемости 18 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Укладка образца стеклонаполнителя в плоскостной пермеаметр

Определение сквозной проницаемости 19 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» Укладка образца угленаполнителя в сквозной пермеаметр

Регистрация параметров эксперимента 20 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» График изменения давления и массы отфильтрованной жидкости Показание датчиков давления Масса отфильтрованной жидкости Время

Расчет коэффициента проницаемости 21 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна» k(i): коэффициент проницаемости для каждого периода измерений (м²) P 0 ср :средние давление в начальной точке измерения за период времени t i (Па) P 1 ср :средние давление в конечной точке измерения за период времени t i (Па) x:расстояние между начальной и конечной точками измерения давления (м) Q:скорость фильтрации жидкости (м³/с) :динамическая вязкость жидкости (Па.с) A:площадь поперечного сечения материала (м²) Значение проницаемости испытуемого образца

Изменение коэффициента плоскостной проницаемости стеклоткани EF 420 Injectex Hexcel в зависимости от объемного содержания волокна 22 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»

Изменение коэффициента плоскостной проницаемости углеткани Carbon Injectex GF630 в зависимости от объемного содержания волокна 23 ООО «Научно-технологический испытательный центр АпАТэК-Дубна»