ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
83
Исследование пористости рабочего элемента.
Рабочий элемент
ячейки планшета системы сепарации ДНК представляет собой поро-
шок силикагеля, который удерживается на подложке из волокнистого
материала и сверху закрыт аналогичным материалом для предотвра-
щения высыпания гранул порошка. Пористое тело имеет форму усе-
ченного конуса.
Рабочий элемент функционально отличается от фильтра, однако
его характеристики аналогичны характеристикам фильтра. С учетом
этого далее для упрощения записи термин “рабочее тело” заменяется
термином “фильтр”. Пористость рабочего элемента (фильтра) харак-
теризуется коэффициентом пористости, который определяется отно-
шением объема пор к объему фильтра:
пор
ф
V
m
V
=
[2].
Его значение
можно получить различными методами [3]. В данной работе исполь-
зовано несколько методов определения коэффициента пористости,
каждый из которых имеет различного рода погрешности.
Первый метод заключался в следующем: с помощью высокоточ-
ных весов для измерения микромасс PS-20 (погрешность измерения
не более 10
-6
кг) измеряли массу фильтра, пропитанного водой, а
также сухого фильтра (вместе с ячейкой). С применением цифрового
микроскопа MAN 1011 измеряли геометрические характеристики об-
ласти, заполненной пористым телом. Затем рассчитывали коэффици-
ент пористости. В результате расчета были получены следующие
данные:
‒
масса заполненного водой фильтра и ячейки
M
ф
= 2,05·10
–4
кг;
‒
масса сухого фильтра и ячейки
m
ф
= 1,71·10
–4
кг;
‒
плотность воды
3
кг/м .
1000
ρ
=
Объем воды в фильтре (объем пор)
4
4
ф ф
8 3
пор
2, 05 10 1, 71 10 3, 4 10
м
1000
M m
V
ρ
−
−
−
−
⋅
− ⋅
=
=
= ⋅
.
Измеренные геометрические характеристики фильтра: диаметр
верхнего сечения
D
= 3,75·10
–3
м; диаметр нижнего сечения
d
=
= 1,86·10
–3
м; высота фильтра
H
= 6,5·10
–3
м (см. рис. 1), тогда объем
фильтра
(
)
2
2
ф
3
2
2
6
8 3
1
12
1 3,14 6, 5 10 (3, 75 3, 75 1,86 1,86 ) 10
12
4,17 10
м .
V
H D Dd d
π
−
−
−
=
+ + =
= ⋅
⋅
⋅
+ ⋅
+
⋅
=
= ⋅