Цилиндрический капилляр
В соответствии с технологическими требованиями пенетрант нельзя оставлять на поверхности контролируемого изделия длительное время из-за опасности его высыхания и потери контакта пенетранта с проявителем в устье дефекта. Поэтому зачастую в тупиковом капилляре остается запертый воздух. Очевидно, что эта паровоздушная смесь при проявлении может помогать извлечению пенетранта из трещины, т.е. играть положительную роль.
Закономерности заполнения жидкостями капиллярных дефектов тупикового типа представляют интерес не только для теоретических расчетов параметров процесса, но имеют и практическое значение. Для инженеров-технологов капиллярного контроля полезно знание таких характеристик, как предельная глубина l∞ и продолжительность заполнения жидкостью полости на заданную глубину t, влияние на процесс растворения и диффузии запертого в полости газа.
Заполнение цилиндрического капилляра проникающей жидкостью
Сначала опишем перемещение мениска жидкости в цилиндрическом капилляре на первом этапе, т.е. пренебрегая процессами растворения и диффузии газа. Движущие силы процесса – это капиллярное и атмосферное давление, а также давление сжатого газа.
Капиллярное pк и атмосферное давление pa направлены внутрь капилляра. Им противодействует давление pсж сжатого в полости капилляра газа (обычно воздуха или паровоздушной смеси).
На рисунке начало отсчета цилиндрической системы координат совмещено с центром круга входного сечения капилляра, ось Z направлена внутрь канала; l – текущая глубина заполнения капилляра жидкостью; l0 – длина капилляра; l∞ – предельная глубина заполнения капилляра; 2R – диаметр капилляра.
При этом, уравнение кинетики впитывания будет иметь вид:
Из этого уравнения определяется величина предельной глубины заполнения цилиндрического капилляра l∞. Поскольку при l → l∞ скорость Vср → V0, то
