Способ определения влажности хлопковых материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01N7/14 

«125

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в хлопкоочис-тительной, текстильной промьшшенности сельском хозяйстве, а также в исследователь- ских работах при определении вланс- ности хлопковых материалов,

Цель изобретения - упрощение и ускорение анализа.

На чертеже представлена схема устройства для определения вла кности хлопковых материалов.

Пример. Влагосодержание образцов сначала определяли известным методом контактного высушивания между нагретыми поверхностями с помощью известного устройства-термовлагомера УСХ-1 по разности массы пробы до и- после сушки.

Масса пробы до сушки составляла ,001 г, а после сушки (при 195 С) 36,88+0,0012 г. Влажность образца рассчитывали по формуле:

W

W

400%,

(1)

где m - масса влаги;

М - масса исследуемой пробы.

Влажность составила 7,8% (относи- тельная погрешность измерения равна 5%), Измерение проводили 5 раз. Приводимь(е цифры представляют со- .бой средне-арифметическое значение. Затем определяли влагосодержание образцов известной влажности (7,8%) предлагаемым способом.

Для этого путем взвешивания определяют массу М пробы.Она равна 10t +0,001 г. Пробу помещают в один из сосудов, например в первый сосуд. Производят сжатие сосудов при открытой или неплотно закрытой крышке до минимально, ВОЗМОЖНОГО объема и герметизируют их с помощью общей крьш1- ки. Измеряют температуру Т, н дав- ление Рд в камерах и определяют начальные объемы Y и Y первой и второй камер.

Поскольку сжатие сосудов осуществляют при открытой крьшке, и после герметизации температура и давление в камерах одинаковы и равны температуре окрух ающей среды Г., и атмосферному давлению Р .

Сжатие сосудов производят с помо- щью механических устройств, вручную .посредством любого привода (пневмопривода, гидропривода,, электропри

вода) и т.д. Необходимым условием является обеспечение сжатия сосуда пе-. ред герметизацией.

Начальные параметры: влажность пробы, определенная известным способом W 7,8% масса пробы М 0,9810 кг; минимальный объем пробы Vnp 5,610 м ; обьем первой камеры VP 5,37 10 объем второй камеры Vj 1,82 м ; давление в камерах Р О,94-10° Па; разность давлен1ш в камерах лР 0; температура в камерах Т 292,45 К. Затем производят расширение сосудов. Объем первой камеры V псоле рас ширеняя должен быть в пределах 2,4

40 -5,5

10 м. В данном случае

0

5

0

,

установлен объем V, равный 4,45

Далее осуществляют нагрев камер при температуре 393 - 403 К, например при 398 К и постоянно в течение 3-5 мин следят за изменением давления в первой камере, которое в течение 3-5 мин увеличивается, а затем устанавливается постоянное его значение, свидетельствующее о полном испарении влаги из образца.

После этого измеряют давления Р и РЗ первой и второй камерах, температуру Т и высоту Н камеры.Затем по известным значениям Р и Р„ определяют разность давлений лР в камерах, равную парциальному давлению Р ненасьш ающих паров влаги в первой камере.

Конечные параметры: объем первой камеры V 4 45-10 объем второй камеры V 1,59-10 м ; температура в камерах Т 398,00 К; давлет ние в первой камере Р 1,78 10 Па; давление во второй камере РЗ 1,4610 Па; разность давлений в камерах дР Р, 0,32-10 -Па.

По измеренным значениям Р , V, Т справочньм данным молярной массе воды ,/ч 1,8-10 кг/моль и значению универсальной газовой постоянной R 8,32 Дд/К моль определяют влажность материала по формуле:

W ИООР V М /MRT

At

(2)

W

-влажность (в процентах);

-парциальное давление нена- сьш ающих паров влаги,равное разности давлений в сосудах;

V, р м

R Т 10

объем ненасыщающих паров влаги, испарившейся из пробы;

молярная масса воды; масса исследуемой пробы; универсальная газовая постоянная ;

абсолютная температура нагрева.

Устройство содержит два герметичных сосуда 1 и 2, выполненные в виде сильфонов, один из которых встроек внутрь другого, имеющие общее основание и крьппку, нагревательньш элемент 3, терморегулятор 4, теплоизоли- рующий кожух 5, дифференциальный манометр, выполненный в виде двух преобразователей 6 и 7 давлений в электрический сигнал, блоки 8 и 9 сум- мщ)ования, преобразователь 10 линейного размера сильфона в электрический сигнал, блоки 11-14 умножения, блок 15 деления, преобразователь 16 температуры в электрический сигнал и регистрирующий блок 17.

Устройство работает следующим образом.

В сосуд 1

разности давлений в сосудах.

Сигнал

с выхода преобразователя 10, пропор циональный высоте сильфона5поступае на вход первого блока 11 умножения, в который предварительно введено значение площади основания сосуда 1 Далее сигнал с выхода первого блока И умножения, пропорциональный объе му сосуда 1, поступает на первый вход второго блока 12 умножения,второй вход которого соединен с выходом блока 8 сум 1ирования. Сигнал с выхода второго блока 12 умножения поступает на третий блок 13 умножения, в который предварительно введено значение молярной массы воды, помно женной на 100, т.е. 100 .С выхо да блока 13 сигнал поступает на пе вый вход блока 15 деления. Сигнал с выхода преобразователя 16 температу ры, величина которого пропорциональна температуре нагрева, поступает на вход второго блока 9 суммирования в который гфедварительно введена 25 цифра 273,15 (это необходимо для перехода к абсолютной температуре ).

20

хлопкопомещают пробу

вого материала массой 10 кг. Сосуды 1 и 2 сжимают до минимального объема. Герметично закрывают крьшку. Затем производят расширение сосудов 1 и 2. Сосуды 1 и 2 расширяются и следовательно, снижается давление внут30

с выхода блока 9 сигнал поступает на вход четвертого блока 14 умножения, в который предварительно введе но значение массы пробы М, помножен ной на универсальную газовую постоя ную R,T.e. значение MR.Сигнал с выхода блока 14 умножения поступает на второй вход блока 15 деления, с

ри камеры, что создает благоприятные 35 выхода которого сигнал поступает на

вход регистрирующего блока 17.

условия для ускорения процесса испарения. Осуществляют нагрев до полного испарения влаги из образца при постоянной температуре равной температуре сушки образца,например при 393 К.По мере испарения влаги из образца объем сильфонов вторично увеличивается за счет давления паров влаги внутри камеры,тем сакым дополнительвход регистрирующего блока 17.

При определении влагосодержания с помощью предлагаемого устройства исключается необходимость пользова 40 ния тарировочным графиком, так как на выходе устройства (блок 17 регис рации) регистрируется численное зна чение влажности в процентах.

Таким образом, предлагаемые спо

но создаются условия для интенсивного 45 соб и устройство обеспечивают воз

.и полного испарания влаги из образца Постоянство температуры с точностью + 2 обеспечивается нагревательным элементом. Работой последнего управляет терморегулятор 4, к входу которого подключен преобразователь 16 температуры в электрический сигнал. Сигналы с выходов преобразователей 6 и 7, пропорциональные соответственно давлениям в сосудах 2 и 1,посту- пают на входы первого блока 8 суммирования. Величина сигнала на выходе блока 8 суммирования пропорциональна

10

-

574584

разности давлений в сосудах.

Сигнал

с выхода преобразователя 10, пропорциональный высоте сильфона5поступает на вход первого блока 11 умножения, в который предварительно введено значение площади основания сосуда 1. Далее сигнал с выхода первого блока И умножения, пропорциональный объему сосуда 1, поступает на первый вход второго блока 12 умножения,второй вход которого соединен с выходом блока 8 сум 1ирования. Сигнал с выхо. да второго блока 12 умножения поступает на третий блок 13 умножения, в который предварительно введено значение молярной массы воды, помноженной на 100, т.е. 100 .С выхода блока 13 сигнал поступает на первый вход блока 15 деления. Сигнал с выхода преобразователя 16 температуры, величина которого пропорциональна температуре нагрева, поступает на вход второго блока 9 суммирования, в который гфедварительно введена 25 цифра 273,15 (это необходимо для перехода к абсолютной температуре ).

20

с выхода блока 9 сигнал поступает на вход четвертого блока 14 умноже ния, в который предварительно введено значение массы пробы М, помноженной на универсальную газовую постоянную R,T.e. значение MR.Сигнал с выхода блока 14 умножения поступает на второй вход блока 15 деления, с

выхода которого сигнал поступает на

вход регистрирующего блока 17.

При определении влагосодержания с помощью предлагаемого устройства исключается необходимость пользова- ния тарировочным графиком, так как на выходе устройства (блок 17 регистрации) регистрируется численное значение влажности в процентах.

Таким образом, предлагаемые спо

можность непосредственного измерения влажности исследуемых образцов,что позволяет повысить точность, упростить и ускорить процесс.

Формула изобретения

1. Способ определения влажности хлопковых материалов, включающий взвешивание пробы исследуемого образца,помещение пробы в сосуд, от- качку воздуха из сосуда с пробой и контрольного сосуда,герметизацию их.

нагрев сосудов до температуры сушки, измерение ра зности давлений в сосудах и расчет влажности пробы исследуемого образца, отличающий с я тем, что, с целью упрощения и ускорения анализа, пробу исследуемого образца помещают в сильфонный сосуд, откачку воздуха производят цутем сжатия сосудов до минимального объема, а расчет влажности пробы производят по следующей формуле:

И 100 , )/MRT где W - влажность, %;

Р - парциальное давление ненасыщающих паров воды,равное разности давлений в сосудах. Па; V - объем ненасыщающих паров

воды, испарившейся из пробы, м ;

Р - молярная масса воды, кг/моль М - масса исследуемой пробы,кг; R - универсальная газовая постоянная, Дж/К моль; Т - абсолютная температура нагрева, К,

2. Устройство для определения влажности хлопковых материалов,включающее два герметичных сосуда, соединенные между собой дифференциаль- ным манометром, и нагреватель с терморегулятором, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения и ускорения анализа, сосуды выполне

Редактор А.Огар

Составитель П.Коптев

Техред И.Попович Корректор В.Синицкая

Заказ 4907/38Тираж 778 Подписное

ВНР1ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

ны в виде сильфонов, установлены ко- акйиально, закреплены на общем основании и имеют общую крышку. I

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем температуры, преобразователем линейного размера сильфона, первым и вторым блоками суммирования, первым,вторым, третьим и четвертым блоками умножения,блоком деления и регистрирующим блоком, при этом дифференциальный манометр выполнен в виде двух преобразователей давлений, выход преобразователя линейного размера сильфона соединен через первый блок умножения с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока суммирования.выходы которого соединены с преобразователями давлений, выход второго блока умножения через третий блок умножения соединен с первым входом

блока деления, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока умножения, вход которого соединен .с выходом второго блока суммирования, соединенным с выходом преобразователя температуры, выход которого соединен с входом терморегулятора,соединенным с нагревательным элементом а выход блока деления соединен с регистрирующим блоком.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в сельском хозяйстве, текстильной промьшшенности и позволяет упростить анализ и ускорить время его проведения. Влагосодержание образцов определялось методом контактного высушивания между нагретыми поверхностями на термовлагометре по разности массы пробы до и после сушки. Пробу помещают в сосуды 1, 2 (С). fсильфонного типа, установленные коак523 сиально, закрепленные на одном основании 3 и имеющие общую крышку. Затем нагревают С 1, 2 до полного испарения влаги из образца с помощью элемента 3, связанного с терморегулятором 4, тем самым поддерживается постоянство температуры с точностью +2°С. Сигналы с выходов преобразователей 6, 7 пропорциональные давлениям в С 1, 2, последовательно поступают через блок 8 суммирования,определяющего разность давления в С 1, 2, блоки 12, 13 умножения к первому входу блока 15 деления. К его второму входу поступает сигнал последовательно от преобразователя 16 температуры, величина которого пропорциональ на температуре нагрева, через второй блок 9 суммирования (в него предварительно введена цифра 273,15 для перехода к абсолютной температуре) и блок 14 умножения. Выходной сигнал блока 15 поступает на регистрирующий блок 17 со шкалой численного значения влажности в %. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 1C ел 4; СЛ СХ)