專利名稱：二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市燃?xì)庥枚酌训膽?yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種二甲醚 介質(zhì)對(duì)有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法，以判斷二甲醚對(duì)有機(jī)材質(zhì)的溶 解腐蝕性，進(jìn)而對(duì)材質(zhì)性能退化到一定程度的使用時(shí)間進(jìn)行估算。
背景技術(shù)：
在常規(guī)條件下有機(jī)材質(zhì)的壓縮永久變形、拉伸強(qiáng)度、浸泡質(zhì)量變 化率等性能已有測(cè)定方法。二甲醚介質(zhì)對(duì)有機(jī)材質(zhì)有較強(qiáng)的溶解腐蝕 作用，二甲醚與有機(jī)材質(zhì)接觸后，隨時(shí)間的推移，材質(zhì)性能會(huì)發(fā)生變 化而影響其使用效果。目前，有機(jī)材質(zhì)在二甲醚介質(zhì)中的性能隨時(shí)間 變化的規(guī)律無(wú)法確定，二甲醚介質(zhì)對(duì)有機(jī)材質(zhì)的溶解腐蝕性無(wú)法預(yù) 測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化 的預(yù)測(cè)方法，該方法提出一種利用在加溫下介質(zhì)中材質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)預(yù) 測(cè)在常溫下與二甲醚介質(zhì)相接觸材質(zhì)性能的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù) 測(cè)方法，其特征在于①根據(jù)材質(zhì)使用要求而選擇定性參數(shù)，當(dāng)材 質(zhì)用作密封材料時(shí)，定性參數(shù)選擇永久變形率；當(dāng)材質(zhì)用作皮膜材料 時(shí)，定性參數(shù)選擇拉伸強(qiáng)度變化率；當(dāng)材質(zhì)與液相二甲醚接觸時(shí)，定性參數(shù)選擇二甲醚浸泡質(zhì)量變化率；②根據(jù)材質(zhì)試樣定性參數(shù)的數(shù) 據(jù)，采用相關(guān)系數(shù)法確定溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)n，并計(jì)算出不同溶 解腐蝕溫度r下有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù);t和積分常數(shù)ln"③ 根據(jù)不同溶解腐蝕過(guò)程的溫度r和有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程的速度常 數(shù)h得出溶解腐蝕速度指前因子*。和活化能￡，進(jìn)而得到材質(zhì)性能 隨時(shí)間的變化規(guī)律； 根據(jù)計(jì)算得到的溶解腐蝕過(guò)程等效溫度7;， 得到等效溫度7;下的溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)&; ◎計(jì)算該材質(zhì)達(dá)到 設(shè)定的定性參數(shù)值j。時(shí)的使用壽命估算值/。。
上述溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)w和在不同溶解腐蝕溫度r下有機(jī)材 質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù))t是根據(jù)公式in(1->o = in"-fe (當(dāng)"=1時(shí))或
ln
l一(l-力1—")
(1 —")
-lna-h (當(dāng)""時(shí))，由ln(1-力或!n
1-(1-力'-") (1 —")
與^進(jìn)行回歸
得出,
上述溶解腐蝕速度指前因子*。和活化能￡是根據(jù)公式A = A。e 導(dǎo)出的公式l"-in^-i;/7 r，由i"與i/:r迸行回歸得出，其中，^為 溶解腐蝕速度指前因子，￡為溶解腐蝕過(guò)程表觀活化能J/mo1， / 為通 用氣體常數(shù)為8. 314 J/(mo1 K)， r為溶解腐蝕過(guò)程絕對(duì)溫度。
上述二甲醚溶解腐蝕等效溫度z;可根據(jù)公式
導(dǎo)出的公式^ =
,=1
計(jì)算,
、w .
其中，M為l年中相同溫度時(shí)間段，并設(shè)不同溫度z;時(shí)間段溶解腐蝕
過(guò)程的效果之和等于在等效溫度時(shí)溶解腐蝕過(guò)程的總體效果。 上述等效溫度7;下的溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)&可由式上述材質(zhì)使用壽命估算值可根據(jù)公式^==[ln"m-ln(l-w]a或
<formula>formula see original document page 6</formula>
^計(jì)算，ln^為不同溫度下積分常數(shù)lna的算術(shù)
平均值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是只要用短時(shí)間的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，就可以得到有機(jī) 材質(zhì)在二甲醚介質(zhì)中的性能隨時(shí)間變化的規(guī)律，進(jìn)而對(duì)材質(zhì)性能退化 到一定程度的使用時(shí)間進(jìn)行估算，達(dá)到對(duì)二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)使用 壽命的快速預(yù)測(cè)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的方法由下述部分組成
(1)定性參數(shù)選擇與測(cè)定方法。
定性參數(shù)是根據(jù)材質(zhì)使用要求選定的性能變化率參數(shù)。永久變形 率為材質(zhì)與氣態(tài)二甲醚介質(zhì)接觸后的壓縮永久變形；拉伸強(qiáng)度變化率 為材質(zhì)與氣態(tài)二甲醚介質(zhì)接觸后拉伸強(qiáng)度的降低值與原始材質(zhì)拉伸 強(qiáng)度之比；二甲醚浸泡質(zhì)量變化率為材質(zhì)與液態(tài)二甲醚介質(zhì)接觸并經(jīng) 一定時(shí)間干燥后的降低值與原始材質(zhì)浸泡前質(zhì)量之比。當(dāng)材質(zhì)用作密 封材料時(shí)，定性參數(shù)選擇永久變形率；當(dāng)材質(zhì)用作皮膜材料時(shí)，定性 參數(shù)選擇拉伸強(qiáng)度變化率；當(dāng)材質(zhì)與液相二甲醚接觸時(shí)，定性參數(shù)選 擇二甲醚浸泡質(zhì)量變化率。
材質(zhì)的性能測(cè)量裝置由恒溫裝置、恒壓裝置、試驗(yàn)罐、材質(zhì)性能 測(cè)量?jī)x器等組成。試驗(yàn)罐中裝有實(shí)際測(cè)試介質(zhì)和與其密切接觸的材質(zhì) 試樣，根據(jù)需要選擇一定的溫度或壓力條件，測(cè)定延續(xù)不同時(shí)間后材質(zhì)的定性參數(shù)。 一個(gè)定性參數(shù)至少需要在4個(gè)溫度下，分別測(cè)定4個(gè) 以上延續(xù)不同時(shí)間后的性能參數(shù)值。
(2)計(jì)算溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)確定和不同溶解腐蝕溫度下材 質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)。
對(duì)于一般的溶解腐蝕過(guò)程而言，設(shè)^為溶解腐蝕過(guò)程定性參數(shù)， 為溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)，/為溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間(d)， A為溶解腐 蝕過(guò)程速度常數(shù)(d—')，則溶解腐蝕過(guò)程速率dWd/與溶解腐蝕過(guò)程速 度常數(shù)、溶解腐蝕過(guò)程定性參數(shù)、溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)的關(guān)系為
<formula>formula see original document page 7</formula>
當(dāng)《 = 1時(shí)，由式(l)積分得
<formula>formula see original document page 7</formula>
當(dāng)"1時(shí)，由式(l)積分得:<formula>formula see original document page 7</formula>根據(jù)上述方法在不同溫度下，測(cè)定到的不同時(shí)間后的定性參數(shù)
值，利用式(2)和式(3)能計(jì)算出不同溶解腐蝕溫度r下，材質(zhì)溶解腐 蝕過(guò)程速度常數(shù)"當(dāng)"i時(shí)，先假設(shè)一個(gè)溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)w，
利用式(3)對(duì)<formula>formula see original document page 7</formula>進(jìn)行回歸，取相關(guān)系數(shù)最佳時(shí)的溶解腐 蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)w作為該組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的w值，再利用此w值計(jì)算出不同
溶解腐蝕溫度r下的材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)先。
(3)計(jì)算溶解腐蝕過(guò)程表觀活化能和溶解腐蝕速度指前因子。 按化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的理論，設(shè)&為溶解腐蝕速度指前因子8.314 J/(mo1 K)], r為溶解腐蝕過(guò)程絕對(duì)溫度(K)，則溶解腐蝕過(guò) 程速度常數(shù)a為
先=^e—￡/"r (4)
將上式改寫為
ln* = ln;t0—(5) 利用式(5),根據(jù)上述方法計(jì)算出的不同溶解腐蝕過(guò)程的溫度r
和有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程的速度常數(shù)h對(duì)ha l/r進(jìn)行回歸，可得
到i"。(或溶解腐蝕速度指前因子/0和活化能五。
(4)計(jì)算溶解腐蝕過(guò)程等效溫度。
設(shè) ;為溶解腐蝕過(guò)程年等效溫度(K)，將l年分為m個(gè)相同溫度 的時(shí)間段，并設(shè)不同溫度7;時(shí)間段溶解腐蝕過(guò)程的效果之和等于在等
效溫度時(shí)溶解腐蝕過(guò)程的總體效果，應(yīng)有
M。e-歸e4。2(e—,) (6)
1
則溶解腐蝕過(guò)程等效溫度為
— 一￡"
re=~r^-^ (7)
V '=1 」
(5)估算使用壽命。
將測(cè)得的溶解腐蝕過(guò)程速度指前因子ifc。、溶解腐蝕過(guò)程表觀活化
能e和等效溫度re帶入式(4)，可計(jì)算出等效溫度re下的溶解腐蝕過(guò)
程速度常數(shù)^ 。
然后，將等效溫度下的溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)&和設(shè)定要達(dá)到的
定性參數(shù)值X帶入式(8)或式(9)，可得出在等效溫度下達(dá)到該定性參數(shù)值的時(shí)間。即該材質(zhì)使用壽命的估算值。當(dāng)""時(shí)^的計(jì)算式為式 (8)， n"時(shí)^的計(jì)算式為式(9):
/e ==[lna-ln(1-少e)]/夂 (8)
(l-")<formula>formula see original document page 9</formula>
權(quán)利要求
1、一種二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法，其特征在于①根據(jù)材質(zhì)使用要求而選擇定性參數(shù)，當(dāng)材質(zhì)用作密封材料時(shí)，定性參數(shù)選擇永久變形率；當(dāng)材質(zhì)用作皮膜材料時(shí)，定性參數(shù)選擇拉伸強(qiáng)度變化率；當(dāng)材質(zhì)與液相二甲醚接觸時(shí)，定性參數(shù)選擇二甲醚浸泡質(zhì)量變化率；②根據(jù)材質(zhì)試樣定性參數(shù)的數(shù)據(jù)，采用相關(guān)系數(shù)法確定溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)n，并計(jì)算出不同溶解腐蝕溫度T下有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)k和積分常數(shù)lna；③根據(jù)不同溶解腐蝕過(guò)程的溫度T和有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程的速度常數(shù)k，得出溶解腐蝕速度指前因子k0和活化能E，進(jìn)而得到材質(zhì)性能隨時(shí)間的變化規(guī)律；④根據(jù)計(jì)算得到的溶解腐蝕過(guò)程等效溫度Te，得到等效溫度Te下的溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)ke；⑤計(jì)算該材質(zhì)達(dá)到設(shè)定的定性參數(shù)值ye時(shí)的使用壽命估算值te。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù) 測(cè)方法，其特征在于上述溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)"和在不同溶解腐蝕溫度r下有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù);t是根據(jù)公式hi(1-;;)-hi"-fo (當(dāng)"zz1時(shí))或h「l-(1-力")]—!na fo(當(dāng)""時(shí))，由ln(l —少)(卜")'ln力'—")與r進(jìn)行回歸得出。(卜")
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法，其特征在于上述溶解腐蝕速度指前因子*。和活化能￡是根據(jù)公式& = ^—￡/^導(dǎo)出的公式ln"h^-w及r，由i"與i/r進(jìn)行回歸化能J/mo1， i 為通用氣體常數(shù)為8.314J/(mo1 ，K)，r為溶解腐蝕過(guò) 程絕對(duì)溫度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù) 測(cè)方法，其特征在于上述二甲醚溶解腐蝕等效溫度7;可根據(jù)公式導(dǎo)出的公式K -^計(jì)算。<formula>formula see original document page 3</formula>其中，M為l年中相同溫度時(shí)間段，并設(shè)不同溫度 ;時(shí)間段溶解腐蝕 過(guò)程的效果之和等于在等效溫度時(shí)溶解腐蝕過(guò)程的總體效果。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法，其特征在于上述等效溫度 ;下的溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)^可由式i"e =i"。-￡// 7;得到。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法，其特征在于上述材質(zhì)使用壽命估算值可根據(jù)公式 ,e=[ln m-hi(1-W/^或,=<flna —1n卩-d"'廣")11"計(jì)算，ln 為不同溫度￡ L m L (卜")」J ' 下積分常數(shù)iM的算術(shù)平均值。
全文摘要
一種二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)性能變化的預(yù)測(cè)方法，①根據(jù)材質(zhì)使用要求而選擇定性參數(shù)；②根據(jù)材質(zhì)試樣定性參數(shù)的數(shù)據(jù)確定溶解腐蝕過(guò)程時(shí)間指數(shù)n，并計(jì)算出不同溶解腐蝕溫度T下有機(jī)材質(zhì)溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)k和積分常數(shù)lna；③得出溶解腐蝕速度指前因子k₀和活化能E，進(jìn)而得到材質(zhì)性能隨時(shí)間的變化規(guī)律；④得到等效溫度T_e下的溶解腐蝕過(guò)程速度常數(shù)k_e；⑤計(jì)算該材質(zhì)達(dá)到設(shè)定的定性參數(shù)值y_e時(shí)的使用壽命估算值t_e。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是只要用短時(shí)間的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，就可以得到有機(jī)材質(zhì)在二甲醚介質(zhì)中的性能隨時(shí)間變化的規(guī)律，進(jìn)而對(duì)材質(zhì)性能退化到一定程度的使用時(shí)間進(jìn)行估算，達(dá)到對(duì)二甲醚介質(zhì)中有機(jī)材質(zhì)使用壽命的快速預(yù)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N17/00GK101598659SQ20081005343
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者嚴(yán)榮松, 明 岳, 軍 李, 啟 王, 趙自軍, 睿 鞠, 項(xiàng)友謙 申請(qǐng)人:中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院