Способ определения относительной влажности дисперсных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N25/56 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение .относится к области измерительной техники для количественного анализа влажности различных дисперсных материалов и может быть использовано для экспресс-анализа относительной влажности большой группы твердых и сыпучих материалов„ Известен способ экспрессного определения влаги в материалах, заключающийся в том, что пробу материала помещают в емкостную ячейку и измеряют ее диэлектрическую проницае- мость на различных частотах. Окончательный результат получают расчетным путем, используя результат дополнительного измерения диэлектрической проницаемости на высоких частотах 1 Это усложняет процесс определения влаги, а, следовательно, уменьша ет экспрессность способа. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является способ определения относительной влажности дисперсных материалов, заключающийся В ТОМ, что образец дисперсного материала помещают в измерительную камеру, нагревают и измеряют над ним относительную влажность, а результат измерения, сопоставляют с резуль.татом эталонных измерений, причем температуру внутренних поверхностей измерительной камеры поддерживают постоянной при установленном заданном давлении 21. Недостаток известного способа состоит в том, что он не обеспечивает экспресс-анализа и имеет узкую область применения. Цель изобретения - ускорение процесса определения и расширения.области применения Цель достигается тем, что согласно способу определения относительной влажности дисперсных материалов, заключающемуся втом, что образец дисперсного материала помещают в измерительную камеру, нагревают и измеряют над ним относительную влажность, а результат измерения сопоставляют с результатами эталонных измерений, причем температуру внутренних поверх ностей измерительной камеры поддерживают постоянной при установленном заданном давлении, установление заданного давления осуществляют перед нагреванием, затем в начале процесса дегидратации;:влаги из образца про изводят измерение влажности и по результату, полученному через заданный временной интервал, определяют относительную влажность дисперсного материала - . На фиг. 1 представлена блок-схейа прибора, для осуществления предлагаемого способа; на фиг 2 - аременные диаграммы,поясняющие предлагаемый способ, npifi6op содержит вакуумный насос электровакуумный клапан 2, измерител ную камеру 3, измерительное диэлькомвтрическое устройство с емкостным д датчиком Ц, образец дисперсного мате риала, кювету 6, ультразвуковой преобразователь 7, генератор 8 электрических колебаний, блок 9 электропита ния , На диаграмме обозначены: t -текущее время, tj, - время включения ва куумного насоса, tg время готовности прибора к измерению влажности об разца дисперсного материала, з время выключения вакуумного насоса и в - ючения генератора электрических колебаний, t время отсчета резуль татов измерения влажности в измерительной камере и выключения генератора электрических колебаний, tg время получения результатов эталонных измерений влажности образца дисперсного материала, - влажность, % значение влажности в измерительной камере до момента включения вакуумного насоса, л значение влажности в измерительной камере в момент t, значение влажности в измерительной камере, полученное при эталонных измерениях образца дисперсного материала о Предложенный способ определения влажности дисперсных материалов заключается в следующем. В измерительную камеру 5, предста ляющую собой замкнутый объем с двойными стенками, , которыми циркулирует кипящая жидкость, вставляют герметично уплотняемую по периметру кювету с образцом дисперсного материала. Дно кюветы имеет механический контакт с Концентратором ультразвукового преобразователя. Указанная конструкция камеры позволяет поддерживать температуру ее внутренних стенок постоянной, причем выбором кипящей жидкости устанавливают температуру стенок камеры на выше максимальной температуры заданного диапазона, что позволяет в процессе измерения избегать появления на внутренних поверхностях камеры конденсата при нагреве образца,, Поддержание постоянной температуры стенок камеры сточностью до одного градуса позволяет достичь относительно высокой точности измерения влажности (в пределах 1) даже при низком вакууме в измерительной камере (порядка 10 мм рт, ст„). Так, например, при откачке камеры до давления рт.ст, и парциальном давлении паров воды 10 мм , погрешность измерения влажност 1 вследствие изменения температуры на один градус составляет 0,3t, а при давлении 10 мм рт.ст.и прочих равных условиях погрешность возрастает до 0,68 т.е. не превышает одного процента. При атмосферном же давлении в измерительной камере погрешность измерения резко возрастает и достигает 25 на один градус. Таким образом, для получения точности измерений, не превышающей %, необходимо в камере устанавливать давление в пределах 10 мм рт.ст, и поддерживать температуру ее внутренних поверхностей с точностью до одного градуса, В соответствии с предложенным способом нагревание образца осуществляют, например, ультразвуком. Это позволяет, с одной стороны, получить малоинерционную систему, а с другойсоздать конвективные микропотоки, что повышет степень сушки образца, отво-дит влагу вверх и уменьшает время сушки в несколько раз даже при нормальных условиях. Для ультразвукового нагревания дисиерсного образца служит ультразвуковой преобразователь с концентратором, возбуждаемый от генератора электрических колебаний (фиг. 1). Перед нагреванием образца открывают электровакуумный клапан 2 и в монент времени t включают вакуумный насос 1. За время количество водяных паров в измерительной камере уменьшается до пренебрежимо малой величины, Соответственно изменяется и относительная влжаность со значения до величины, практически равной нулю, что регистрируется находящимся во включенном состоянии измерительным диэлькометрическим устройством , в состав которого входит установленный в измерительной камере емкостной датчик. Перед ключением генератора электрических колебаний закрывают электровакуумный клапан 2 и выключают вакуумный насос 1. С момента t2 до момента t в изме рительной камере накапливается водяной пар, причем равномерно по всему объему, так как в измерительной камере устанавливается пониженное давление Накопление водяного пара ре.гистрируется измерительным устройСТВОМ 40 Подобрав частоту ультразвука, мож но в начале процесса дегидратации достичь значительной и постоянной ско рости выделения влаги из образца, что позволяет за малые промежутки времени например одну минуту, получить в объ еме измерительной камеры достаточное для надежного измерения количество водяного пара, находящегося в неконденсированном состоянии. Таким образом, за небольшой проме жуток времени Д1, прошедший от момента времени to до момента времени 14 измерительное устройство k регистрирует влажность, значение которой рав но Чу Этот результат сопоставляют с результатом эталонных измерений влажности данного образца, полученным при идентичных условиях. Поскольку скорость испарения влаги в начале процесса дегидратации образца при ультразвуковом воздействии пострянная, а время измерения ( намного меньше времени, необходимого для высушивания образца (минуты против часов или суток), то можно считать систему взаимосвязанных- параметров в начале процесса дегидратации образца линейной, т.е, можно рассматривать треугольник ABC (фиг, 2) как прямоугольный. Следовательно, наклон влажности в начале процесса дегидратащ 1 образца определяется тангенсом угла оС : „ ts;oL -li-r, АС -S 4Таким образом, определив, однажды, достоверно (эталонными способами) значение влажности образца ч-, представляется возможным предсказать для другого аналогичного образца данного Материала этот же результат, если измеренная в начале процесса дегидратации относительная влажность его имеет значение, равное , Для получения однозначности результатов при определении влажности различных дисперсных материалов необходимо задавать различные временные ин|Тервапы At,- , а также различные исходные давления в измерительной камере. Формула изобретения 1, Способ определения относительной влажности дисперсных материалов, заключающийся в том, что образец дисперсного материала помещают в измерительную камеру, нагревают и измеряют над ним относительную влажность, а результат измерения сопоставляют с результатами эталонных измерений, причем температуру внутренних поверхностей измерительной камеры поддержирают постоянной при установленном заjqaHHOM давлении, отличающийс я тем, что, с целью ускорения процесса определения и расширения обпасти применения способа, установление заданного давления производят перед нагреванием, затем в начале процесса дегидратации влаги из образца производят измерение влажности и по результату, полученному через заданный временной интервал, определяют относительную влажность дисперсного материала. И сто чн и ки и нфор мац ИИ, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 630571, кл. G 01 N 25/56, 1977. 2,Авторское свидетельство СССР № 828053, кло G 01 N 27/22, 1979 (прототип).