Способ определения влажности древесных опилок при сушке Российский патент 2024 года по МПК G01N27/60 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении композитных материалов (комбинации мелкодисперсных частиц растительного происхождения и термопластов).

Известен способ измерения влажности сыпучих материалов, к которым относятся и древесные опилки, основанный на определении величины заряда статического электричества, а именно, на измерении величины электрической емкости конденсатора, заполненного контролируемым сыпучим материалом (Кричевский Е.С. и др., Автоматическое управление процессом сушки фосфатного концентрата. Механизация и автоматизация производства. №2 1971 г. с.38).

Недостатком известного способа является сложность выполнения, так как для определения емкости конденсатора, от которой зависит влажность вещества, требуется контролировать плотность упаковки сыпучего материала в конденсаторе, что вызывает необходимость использования дополнительных приспособлений и устройств в процессе измерения влажности вещества.

Наиболее близким к предлагаемому способу измерения влажности древесных опилок в процессе сушки является способ определения влажности древесной стружки в технологическом потоке между двумя вращающимися электродами (дисками) при прохождении контролируемого вещества между электродами (SU № 1165960 G01N 25/26, 1985). Согласно известному способу движущиеся в непрерывном потоке древесные стружки посредством двух дисков, выполненных из различных электропроводящих материалов, подвергают трибоэлектризации за счет вращения указанных дисков в движущемся потоке древесных стружек и измеряют разность ЭДС между дисками с различными трибоэлектрическими свойствами. Скорость вращения дисков значительно превышает скорость движения древесных опилок. Вольтметром с большим входным сопротивлением измеряют разность ЭДС, возникающую между дисками. По разности ЭДС по заранее полученной тарировочной зависимости определяется влажность древесной стружки.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения влажности из-за отсутствия учета относительной влажности воздуха окружающей среды, т.к. этот фактор в значительной степени определяет трибоэлектролизацию электродов на холостом ходу. Кроме того, при продолжительном простое происходит окисление поверхности электродов, что также влияет на точность измерения влажности указанного материала.

Задача предлагаемого способа измерения влажности заключается в устранении указанных недостатков.

Техническим результатом является повышение точности измерения влажности древесных опилок при сушке.

Указанный технически результат достигается тем, что в способе измерения влажности древесных опилок при сушке, из сушильного аппарата отбирают необходимое количество древесных опилок, помещают отобранное количество в диэлектрическую емкость и путем встряхивания заряжают это количество указанного материала посредством его трибоэлектризации за счет трения частиц древесных опилок о стенки диэлектрической емкости, высыпают указанное количество древесных опилок на плоскую заземленную поверхность, выполненную из другого диэлектрического материала с удельным объемным электрическим сопротивлением (ρ_V Ом/см) в пределах 10⁶-10⁸ Ом/см, измеряют начальную напряженность электростатического поля E1, возникающего за счет трибоэлектризации отобранного количества древесных опилок, измеряют время τ утечки заряда отобранного количества древесных опилок, при котором напряженность электростатического поля уменьшается до величины, равной ¹/₂ E1, для указанного измеренного времени τ утечки заряда по графику зависимости времени изменения утечки заряда от удельного объемного электрического сопротивления определяют удельное объемное электрическое сопротивление отобранного количества древесных опилок, для которого по таблице соответствия влажности удельному объемному электрическому сопротивления определяют влажность отобранного количества древесных опилок, повторяют указанные операции в процессе сушки до момента получения влажности, требуемой для сухих опилок, используемых в производстве.

На фиг.1 представлен график зависимости удельного сопротивления древесных опилок от времени, за которое напряженность электростатического поля уменьшается до величины, равной половине начальной напряженности электростатического поля. Данный график получен опытным путем в лабораторных условиях.

Способ измерения влажности древесных опилок в процессе их сушки в сушильном аппарате осуществляют следующим образом.

Из сушильного аппарата отбирают заданное количество древесных опилок, например, в объеме 200 мл. Помещают указанное количество древесных опилок в диэлектрическую емкость, например, в полиэтиленовый мешок. Встряхиванием в течение 10-15 сек. заряжают древесные опилки посредством трибоэлектризации за счет трения частиц древесных опилок о стенки полиэтиленового мешочка. Помещают указанное количество древесных опилок на заземленную плоскую поверхность из другого диэлектрического материала с удельным электрическим сопротивлением ρ_v в пределах 10⁶-10⁸ Ом/см, например, лист из древесной фанеры или картона. Измеряют начальное значение напряженности Е1 электростатического поля на поверхности заряженных древесных опилок. Измерение напряженности осуществляют бесконтактным способом путем поднесения датчика измерителя электростатических полей (прибор ИЭСП 9М). Так для указанного количества отобранных древесных опилок напряженность электростатического поля на их поверхности будет равна, например, 2000 Ом/см. По показаниям этого прибора определяют величину напряженности электростатического поля, равную ½ начальной величины напряженности Е1, то есть 1000 Ом/см, измеряют секундомером время τ утечки заряда (время полуутечки), за которое произошло это изменение (равно, например, 2 сек). По графику, представленному на чертеже, определяют удельное объемное электрическое сопротивление, которое для τ=2 сек., равно 10⁷ Ом/см.

Для ускорения процесса измерения влажности сухих древесных опилок была разработана и использована зависимость влажности древесных опилок от удельного сопротивления, которая получена экспериментальным путем в лабораторных условиях на производстве композитных материалов. Основанием для такого подхода является то, что удельное объемное электрическое сопротивление ρ, как обратная величина электропроводности в древесных опилках, определяется содержанием воды и равна для сырых опилок в пределах 10⁴-10⁷ Ом/см. По мере удаления воды удельное объемное электрическое сопротивление ρ растет и при абсолютно сухой структуре опилок достигает 10¹³-10¹⁴ Ом/см. Корреляция влажности и удельного объемного сопротивления ρ сухих опилок приведена в таблице 1, которая получено опытным путем в лабораторных условия

Таблица 1

Значение роом*см Влажность опилок % 10 ⁶ 6-10% 10 ⁸ 3-4% 10 ¹⁰ 1-2% 10 ¹² 1,5% 10 ¹⁴ Менее 1%

Из указанной таблицы следует, что влажность древесных опилок для измеренного значения времени полуутечки (2 сек) заряда с поверхности отобранного количества древесных опилок из сушильного агрегата равна 6%.

На производстве древесные опилки могут быть использованы для изготовления композитных материалов (комбинации мелкодисперсных частиц растительного происхождения и любых термопластов), для которых влажность опилок не должна превышать 1,5-2%.

В связи с этим в предлагаемом способе операции определения влажности при сушке древесных опилок, используемых для изготовления композитных материалов, повторяют до момента достижения влажностью сухих древесных опилок величины, не превышающей 1,5-2%, при этом объем отбираемого количество материала не должен превышать 100-500 мл.

Данная методика пригодна для определения содержания влаги и других мелкодисперсных материалах, для которых содержание влаги в сухом состоянии не превышает 5%. При содержании влаги более 5% время утечки будет менее 1 сек., что не позволяет использовать обычный секундомер.

Данный способ определения влажности обеспечивает повышение точности измерения содержания влаги в древесных опилках, так как отсутствуют электроды, влияющие на процесс трибоэлектризации отобранного материала. Кроме того отсутствует необходимость подготовки образца по плотности упаковки, отсутствует зависимость относительной влажности воздуха и контроль осуществляется во всем диапазоне температур от замерзания до кипения воды в испытуемом материале. Преимущество данного способа заключается и в том, что появляется возможность измерения влажности древесных опилок и других мелкодисперсных материалов растительного происхождения при нулевой влажности образца и в простоте методики проведения процедуры измерения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении композитных материалов. Способ заключается в том, что из сушильного аппарата отбирают заданное количество древесных опилок, помещают в диэлектрическую емкость, посредством встряхивания опилок заряжают их посредством трибоэлектризации, помещают их на заземленную плоскую поверхность, выполненную из другого диэлектрического материала с удельным электрическим сопротивлением ρ_v в пределах 10⁶-10⁸ Ом/см. Измеряют начальное значение напряженности Е1 электростатического поля на поверхности заряженных древесных опилок. Измеряют секундомером время τ утечки заряда (время полуутечки), за которое произошло это изменение. По графику определяют удельное объемное электрическое сопротивление отобранного количества древесных опилок, а по таблице определяют влажность древесных опилок. Повторяют указанные операции в процессе сушки до момента получения влажности, требуемой для сухих опилок, используемых в производстве. Технический результат - повышение точности измерения влажности древесных опилок при сушке. 1 ил., 1 табл.

Способ измерения влажности древесных опилок при сушке, в котором из сушильного аппарата отбирают необходимое количество древесных опилок, помещают отобранное количество в диэлектрическую емкость и путем встряхивания в течение заданного времени заряжают отобранное количество древесных опилок посредством его трибоэлектризации за счет трения частиц древесных опилок о стенки диэлектрической емкости, высыпают заряженные древесные опили на плоскую заземленную поверхность, выполненную из другого диэлектрического материала с удельным объемным электрическим сопротивлением (ρ_V ом/см) в пределах 10⁶ -10⁸ ом/см, измеряют начальную напряженность электростатического поля E1, возникающую за счет трибоэлектризации древесных опилок, измеряют время утечки τ заряда с поверхности отобранного количества древесных опилок, при котором напряженность электростатического поля уменьшается до величины, равной ¹/₂ E1, по графику зависимости времени τ изменения заряда до величины ¹/₂ E1 от удельного объемного электрического сопротивления определяют удельное объемное электрическое сопротивление отобранного количества древесных опилок, для которого по таблице соответствия влажности удельному объемному электрическому сопротивлению определяют влажность отобранного количества древесных опилок, повторяют указанные операции в процессе сушки до момента получения влажности, требуемой для сухих опилок, используемых в производстве.