Устройство для измерения концентрации материалов по теплопроводности Советский патент 1985 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к устройствам измерения концентрации крахмала в шлихте и может применяться при создании систем автоматического контроля и регулирования шлихтовальных машин приготовительных цехов ткацких фабрик.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения погрешности за счет стабилизации режима движения шлихты в области измерительного термочувствительного элемента.На фиг. 1 представлено устройство погружного типа для измерения концентрации крахмла в шлихте по теплопроводности; на фиг.2 график зависимости температурного напора от концентрации крахмала в шлихте; на фиг. 3 - экспериментальные зависимости . температуры измерительного термочувствительного элемента от режима движения шлихты.

Устройство состоит из измерительного элемента 1, содержашего термочувствительный 2 и теплоизлучаюший 3 элементы, защитного чехла 4 специальной конструкции, сравнительного термочувствительного элемента 5, устройства 6 -для нагрева теплоизлучающего элемента и прибора 7 для регистрации разности электрических сопротивлений термочувствительных элементов.

Работа устройства, основана на зависимости теплопроводности шлихты от концентрации крахмала. При этом необходимо обеспечить постоянный ламинарный режим в окрестности измерительного элемента при переменных режимах движения основной массы шлихты для того, чтобы избежать погрешности измерения концентрации крахмала в шлихте, связанной с изменением режима движения в окрестности измерительного элемента. Для этого измерительный элемент защищается чехлом, который должен обеспечить движение шлихты в окрестности измерительного элемента только за счет свободной конвекции. При этом диаметр ,чехла определяется из условия передачи тепла, теряемого теплоизлучающим элементом через слой раствора до чехла теплопроводностью с учетом свободной конвекции.

Для того, чтобы обеспечить движение шлихть внутри чехла, в верхней части его вьшолнены отверстия, суммарная площадь которых выбирается из условия равенства нулю коэффициента местного сопротивления на сужение потока, т. е. суммарная плошадь отверстий должна быть равна площади живого сечения чехла.

35532

Изготовление чехла из материала с малой адгезионной способностью, например из фто ропласта, позволяет обеспечить длительную работоспособность устройства и свести к ми5 нимуму искажения, связанные с налипанием шлихты на защитный чехол.

Устройство работает следующим образом.

Теплоизлучающий элемент 3 разогревается

за счет электрического тока, протекающего по

0 нему от устройства 6 для нагрева. Температура термочувствительного элемента 2 определяется величиной мощности, .подводимой к -теплоизлучающему элементу 3, и концентрацией шлихты.

5 Мощность, подводимая к теплоизлучающему элементу, определяется экспериментально из условий максимальной чувствительности и минимального температурного напора.

Сравнительный термочувствительный элемент

0 5 измеряет температуру шлихты и прибор 7 регистрирует разницу температур термочувствительного элемента 2 и сравнительного термочувствительного элемента 5, т. е. температурный напор t. .

5 Экспериментальная статическая характеристика устройства для измерения концентрации крахмала в шлихте, имеющего высоту теплоизлучающего элемента Ь - 100 мм, диаметр теплоизлучающего элемента о - 5 мм для

0 температуры раствора о - 90 С и диаметр защитного чехла А - 20 мм (значение кото рого получено по расчетной формуле), показывает достаточно линейный характер зависимости температурного напора (A.i) от концентрации крахмала в шлихте (С).

На фиг. 3 видно, что защитный чехол специальной конструкции позволяет ликвидировать влияние переменного режийа движения ос.Q новной массы птихты. Кривая 8 соответствует устройству с чехлом предложенной конструкции, кривая 9 - устройству без чехла.

Применение предлагаемого устройства позволяет значительно повысить точность из.- мерения концентрации крахмала в шлихте за счет стабилизащт режима движения шлихты в области измерительного термочувствительного элемента, что подтверждается экспериментальными данными.

Кроме того, предлагаемое устройство позволит осуществить непрерывное измерение концентрации крахмала в шлихте и может быть использовано при создании автоматизированных технологических комплексов шлихтования.

1. УСТЮЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ЦО ТЕПЛОПЮВОДНОСТИ, содержащее измерительный и сравнительный термочувствительные элементы, подключенные к прибору для регистрации раэности электрического сопротивления, и теплоизлучаюший элемент связанный с устройством для нагрева, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно вьшолнено погруж ного типа с защитным чехлом для измерительного термочувствительного и теплоизлучающего элементов, диаметр чехла выбран из следующей зависимости АЬ A-J+2 .(Vt ut где с - диаметр термочувствительного и теплоизлучающего элементов; А - постоянный коэффициент, зависящий от свойств раствора; h - высота термочувствительного элемента; it- разница между температурой стенки термочувствительного элемента и теллпературой раствора; Nut- критерий Нуссельта для средней теплопроводности при ламинарном (Л режиме. а в верхней части защитного чехла выполнены отверстия, суммарная площадь Fi которых определена из формулы г|(. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю а е с я тем, что защитный чехол выполнен из материала с малой адгезионной ;о способностью, преимущественно из фтороплассо та. ел ел :о