Гидродинамика заполнения сквозного капилляра

Сквозной капилляр, в отличие от тупикового, имеет доступ жидкости к обоим его концам. Поэтому любой дефектоскопический материал (пенетрант, моющая и очищающая жидкости и другие) может беспрепятственно заполнять контролируемую трещину под действием капиллярных сил.

Наиболее важными характеристиками кинетики заполнения дефектов дефектоскопическими материалами являются глубина проникновения пенетранта в трещину l и время t заполнения ее на заданную глубину.

Зависимость от времени глубины впитывания жидкости в сквозной цилиндрический капилляр имеет вид

где μ – коэффициент вязкости;
σ – коэффициент поверхностного натяжения;
θ – краевой угол смачивания,
R – радиус капилляра.

Для сквозной плоской щели, с плоскими параллельными стенками, расположенными на расстоянии Н друг от друга:

Таким образом, для сквозных цилиндрических капилляров и плоских щелей постоянного поперечного сечения имеет место квадратическая зависимость для кинетики заполнения:

где К = 2μ / (Rσ cosθ) – для цилиндрического канала;
К = 3μ / (Hσ cosθ) – для плоской щели.

Следует иметь в виду, что эти зависимости справедливы для идеального капилляра. При заполнении пенетрантом реальной трещины, например, при контроле герметичности керосиновым способом, отмеченные закономерности сохраняются лишь при условии постоянства поперечного размера дефекта, одновременного касания пенетрантом всего периметра трещины и некоторых других условиях.

Невыполнение некоторых из них вызывает отклонение от этих соотношений, однако характер влияния отмеченных физических свойств пенетранта на время пропитки t и глубину заполнения l сохраняется. Чем выше смачиваемость и чем меньше вязкость, тем меньше время заполнения трещины на одну и ту же глубину. И соответственно чем быстрее и глубже заполняются дефекты, тем выше эффективность и производительность капиллярного контроля.