비등방성 유동 투과율 측정 방법 및 이를 이용한 비등방성 유동 투과율 측정 장치
MEASUREMENT METHOD FOR ANISOTROPIC PERMEABILITY AND APPARATUS FOR ANISOTROPIC PERMEABILITY THEREOF
특허 요약
본 발명은 비등방성 유통 투과율 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 비등방성 구조를 가지는 다공성 샘플의 방향별 유동 투과율을 샘플 가공이나 정렬상태 변화 없이 측정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 비등방성 유동 투과율 측정 제2방법은, 비등방성의 다공성물질(A) 하단에 오리피스를 설치한 뒤, 제1-2압력 및 제1-2유량을 측정하는 1-2단계; 상기 오리피스를 제거하고 상기 비등방성 다공성물질(A) 하단에 다른 오리피스를 설치한 뒤, 제2-2압력 및 제2-2유량을 측정하는 2-2단계; 상기 제1-2단계 및 2-2단계에서 측정한 값으로 유동 해석 모델과 비교하여 상기 비등방성 다공성물질(A)의 투과율을 계산하는 3단계;로 구성하되, 상기 투과율은, 상기 다공성물질(A)을 등방성으로 가정하여 측정된 유속(q) 및 차압을 상기 유동 해석 모델에 대입하여 투과율(k)을 계산하는 제3-1단계; 상기 투과율(k)을 기준으로 일정 간격으로 변화시켜 가며 임의의 투과율을 설정하고 상기 임의의 투과율을 상기 유동 해석 모델에 대입하여 유량 및 차압을 계산한 뒤, 상기 측정된 차압 과의 오차를 계산하는 제3-2단계; 상기 측정된 차압 결과와 비교하여 상기 제3-2단계(S320)에서 계산된 차압의 오차 중 최대 오차가 최소화되는 투과율을 찾는 3-3단계; 상기 제3-3단계에서 계산된 최소화...(이하생략)
청구항
번호청구항
1

비등방성의 다공성물질(A) 상단 및 하단에 오리피스를 각각 설치한 뒤, 제1-1압력 및 제1-1유량을 측정하는 1-1단계;상기 비등방성의 다공성물질(A) 상단에 위치한 오리피스를 제거한 뒤, 제2-1압력 및 제2-1유량을 측정하는 2-1단계;상기 제1-1단계 및 2-1단계에서 측정한 값으로 유동 해석 모델과 비교하여 상기 비등방성 다공성물질(A)의 투과율(k)을 계산하는 3단계;로 구성하되,상기 투과율은,상기 다공성물질(A)을 등방성으로 가정하여 측정된 유속(q) 및 차압을 상기 유동 해석 모델에 대입하여 투과율(k)을 계산하는 제3-1단계;상기 투과율(k)을 기준으로 일정 간격으로 변화시켜 가며 임의의 투과율을 설정하고 상기 임의의 투과율을 상기 유동 해석 모델에 대입하여 유량 및 차압을 계산한 뒤, 상기 측정된 차압 과의 오차를 계산하는 제3-2단계;상기 측정된 차압 결과와 비교하여 상기 제3-2단계(S320)에서 계산된 차압의 오차 중 최대 오차가 최소화되는 투과율을 찾는 3-3단계;상기 제3-3단계에서 계산된 최소화 된 최대 오차가 이전 반복에서의 최대 오차와 비교하여 일정 비율 이하로 변화한 경우 상기 3-3단계에서 찾아낸 투과율을 투과율(k)로 설정하고, 일정 비율을 초과한 경우 상기 제3-2단계에서 임의의 투과율의 변화 간격을 줄여 반복 시행하여 투과율(k)로 설정하는 제3-4단계;에 의해 유동 투과율을 측정하는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법.

2

제 1항에 있어서,상기 오리피스는,질소가 이동하도록 중앙이 천공 된 원형판 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법.

3

제 1항에 있어서,상기 유동 해석 모델은 아래 [수학식 1]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법 :[수학식 1](여기서, β는 유효점도(effective viscosity), p는 압력, q는 유속, k는 투과율, μ는 유체의 점도이다).

4

비등방성의 다공성물질(A) 하단에 오리피스를 설치한 뒤, 제1-2압력 및 제1-2유량을 측정하는 1-2단계;상기 비등방성 다공성물질(A) 하단에 다른 오리피스를 설치한 뒤, 제2-2압력 및 제2-2유량을 측정하는 2-2단계;상기 제1-2단계 및 2-2단계에서 측정한 값으로 유동 해석 모델과 비교하여 상기 비등방성 다공성물질(A)의 투과율을 계산하는 3단계;로 구성하되,상기 투과율은,상기 다공성물질(A)을 등방성으로 가정하여 측정된 유속(q) 및 차압을 상기 유동 해석 모델에 대입하여 투과율(k)을 계산하는 제3-1단계;상기 투과율(k)을 기준으로 일정 간격으로 변화시켜 가며 임의의 투과율을 설정하고 상기 임의의 투과율을 상기 유동 해석 모델에 대입하여 유량 및 차압을 계산한 뒤, 상기 측정된 차압 과의 오차를 계산하는 제3-2단계;상기 측정된 차압 결과와 비교하여 상기 제3-2단계(S320)에서 계산된 차압의 오차 중 최대 오차가 최소화되는 투과율을 찾는 3-3단계;상기 제3-3단계에서 계산된 최소화 된 최대 오차가 이전 반복에서의 최대 오차와 비교하여 일정 비율 이하로 변화한 경우 상기 3-3단계에서 찾아낸 투과율을 투과율(k)로 설정하고, 일정 비율을 초과한 경우 상기 제3-2단계에서 임의의 투과율의 변화 간격을 줄여 반복 시행하여 투과율(k)로 설정하는 제3-4단계;에 의해 유동 투과율을 측정하는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법.

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제 4항에 있어서,상기 오리피스는,질소가 이동하도록 중앙이 천공 된 원형판 형태로 마련하되,상기 제2-2단계에서 사용한 오리피스의 제2하단천공(62)이 상기 제1-2단계에서 사용한 오리피스의 제1하단천공(61)보다 상대적으로 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법.

6

제 5항에 있어서,상기 제2하단천공(62)은,상기 다공성물질(A)의 직경 미만의 최대 크기로 마련되는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법.

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제 4항에 있어서,상기 유동 해석 모델은 아래 [수학식 1]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 방법 :[수학식 1](여기서, β는 유효점도(effective viscosity), p는 압력, q는 유속, k는 투과율, μ는 유체의 점도이다).

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비등방성 다공성물질(A)의 차압 측정하는 챔버(40);상기 챔버(40)에 질소를 공급하는 질소탱크(10);상기 챔버(40)와 연결되어 상기 챔버(40)에 유입되는 질소 가스의 흐름을 조절하는 MFC(30); 상기 챔버(40)와 연결되어 상기 비등방성 다공성물질(A)의 차압을 측정하는 차압계(90);상기 차압계(90)와 연결되어 상기 차압계(90)에서 측정된 데이터를 컴퓨터로 전달하는 DAQ(80); 상기 MFC(30)와 연결되어 상기 질소 가스의 유량을 조절하는 흐름제어부(20); 및상기 챔버(40)와 연결되어 상기 챔버(40)에서 배출된 질소 가스를 포집하는 배출부(70);를 포함하고,상기 비등방성의 다공성물질(A) 상단 및 하단에 마련되고 상기 질소가 이동하도록 중앙이 천공 된 원형판 형태로 구성되는 오리피스를 마련하되,상기 오리피스는,상기 비등방성 다공성물질(A) 하단에 설치되는 하단오리피스(60); 및 상기 비등방성 다공성물질(A) 상단에 설치되는 상단오리피스(50);로 마련되고,상기 하단오리피스(60)는 상기 천공의 직경이 다른 제1하단천공(61) 및 제2하단천공(62)으로 마련된 두 개의 하단오리피스(60)로 마련하되,상기 제2하단천공(62)이 제1하단천공(61)보다 상대적으로 직경이 더 큰 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 장치.

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10

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제 8항에 있어서,상기 제2하단천공(62)은,상기 다공성물질(A)의 직경 미만의 최대 크기로 마련되는 것을 특징으로 하는 비등방성 유동 투과율 측정 장치.