Способ определения распределения влажности в дисперсных материалах Советский патент 1990 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к теплофи- зическим измерениям распределения влажности в дисперсных средах, в частности в грунтах.

Цель изобретения - повышение точ- ноЬти, упрощение и ускорение процесса определения распределения влажности.

На фиг.1 представлен недеформированный контейнер с исследуемым мате- риалом; на фиг. 2 - тот же контейнер порле изменения его геометрической

ФОР14 1,

Тонкостенный контейнер 1, изготовленный, например, из отоженной меди, с влажным дисперсным-материалом 2,

например песком, уравновешивают на весовом устройстве 3 рычажного типа. Нагреватель 4 служит для создания условий возникновения процесса тепло- влагопереноса в контейнере с материалом (если это необходимо).Предварительно выбирают количество сечений в которых по условию задачи необходимо определить влажность, и производят их маркировку. В описываемом случае выбрано четыре сечения 5-8. Силы PJ пР -Иоженные в этих сечениях, равны значениям веса участков 9-12 (их границы на фиг.1 показаны пунктирными линиями).Значения плеч действия сил Р, - Р отнобительно точки О (точки приложения весового устройства рыча:жного типа) |)бозначены на фиг,.1 через а, - а И их значения определяются достаточ- йо просто, например с помощью оптических устройств. Предварительно определяют вес контейнера с материа- I лом

Основной определитель будет равен:

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, в частности к способам определения влажности. Цель изобретения - повышение точности, упрощение и ускорение измерений. Исследуемый образец помещают в металлический контейнер и после выбора условных сечений, разделяющих объем контейнера на несколько частей, определяют местонахождение центра тяжести тела и расстояния между выбранными сечениями и центром тяжести. Затем контейнер деформируют и вновь устанавливают положение центра тяжести и расстояния до него от сечений. Изменение формы контейнера проводят (N-1) раз, если выбрано N сечений. Полученные результаты измерений обрабатывают известными математическими способами и получают распределение влаги в дисперсном материале. 2 ил.

Рг

г

Р, + Р.

1 Z 3

Таким образом, в данном Имеется четьфе неизвестных

Р , найдя значения которых опре

h Деляют распределение влажности

сонтейнере с материалом

Ввиду того, что процесс влагопе- феноса является низкоинтенсивным, iro справедливо допущение; о неизмен-- йости величины распределения влажности в контейнере с материалом в конеч- рые достаточно короткие отрезки времени. Т.е. неоднократное изменение формы контейнера в течение достаточ- ho короткого отрезка времени само по te6e не скажется на изменении распределения влажности.

На фиг.2 изображено положение контейнера с материалом относительно нового центра тяжести О после изменения его формы. Силы веса Р - Р а также суммарное их действие Р не Изменилось, как не изменились точки приложения этих сил 13 - 16, Но так как изменилось положение центра тяжести контейнера с материалом с точки О .(на фиг.1) до точки О (на фиг.2), то изменилор ь и расстояние о О до точек приложения сил Р , - Р . которое в данном случае стало а - а Аналогично изменяя форму контейнера еще раз, находя центры тяжести контейнера с материалом О и измеряя расстояние от него до точек приложения сил веса Р, - Р, т,е„ измеряя а , - а , получают систему из четырех уравнений с четырьмя неизвестными (Р1 Рф)-которую записывают следующим образом:

, + 0; , + а;Р + а зРз + 0; Р, + + а дРз + 0; Р, + Рг + PJ + Р PS.

Определив величины Р находят распределение влажности в контейнере с дисперсным материалом. Правые части трех первых уравнений системы могут не быть равными О, если учитывать веса заглушек и участков контейнера, не заполненных грунтом.

5

Чем больше сечений, в которых находится влажность, тем более точно определяется распределение ее в контейнере с материалом.

Пример. Тонкостенный контейнер 1 (фиг.1 и 2) изготовлен из отожженного материала АМц, Его геометрические размеры: длина 450 мм; наружный диаметр 22 мм; толщина стенки 1 мм. Вес контейнера 36,4 г. С торцов контейнер имеет цилиндрические медные заглушки, наружный диаметр которых равен внутреннему диаметру контейнера и составляет 20 мм, длина одной заглушки 5 мм и вес 7,0 г (на фиг.1 и 2 заглушки не показаны) .t

Внутреннюю полость контейнера заполняют влажной глиной, начальную весовую влажность которой определяют заранее. Она составляет 0,59 г/г. Общий вес влажной глины в контейнере 147,6 г, из них 55,0 г - вес воды и 92,6 - вес сукой глины.

Одним торцом контейнер помещают в сушильный шкаф с температурой 140 - 160 С, который выполняет роль нагревателя 4. В таком положении его выдерживают порядка 48 ч, после чего определяют искомую величину распределения влажности согласно предлагаемому способу.

Система уравнений в данном случае выглядит следующим образом:

где значения коэффициентов в левой части систе. уравнений получают измерением расстояний от центра тяжести контейнера до точек приложения сил веса Р, Р4

Значения правых частей получают путем вычисления моментов, действующих от сил веса медных заглушек и участков контейнера длиной 5 мм с каждой стороны. Не заполненных грунтом. Четвертое уравнение системы iполучено вычитанием из общего веса

891796

контейнера с влажным грунтом веса заглушки и веса 10 пог. мм контейнера и представляет собой вес влажно- J го грунта и 440 пог, мм контейнера, т.е. любая из сип веса Р - р представляет собой сумму весов сухого грунта и воды, заключенных в 1/4 части контейнера, ft веса самой этой 10 1/ части контейнера.

В результате решения системы уравнений вычисляют значения: Р 34,2 г; Р2 40,1 г; РЗ 50,2 г:

:Р4 58,5 г.

15 в рамках сделанных предложений о том, что перемещается только влага:

1/4 СУДГОГО 1/4 КОМТ«Й- eOAti

rpvHTc меря

20 где первые два слагае№1х величины постоянные. Тогда:

PI - 23,15 - 9,0 2,2 г;

авой. 0 - 23,0 - 9,0 8,1 г; волы 8 2 г; Р,,,,, 26,5 г,

т.е. весовая влажность в каждой из четырех частей контейнера после 48 ч нагрева составляет соответственно:

35

W.

2i.2

23:Г5 ° 095 г/г;

W

-8а.. 23,15

0,35 г/г;

Ы -

323,15

0,79 г/г;

W,

.

23,15

1,14 г/г.

Формула изобретения

Способ определения распределения влажности в дисперсных материалах, заключающийся в создании граничных условий, обуславливающих перераспределение влаги в контейнере с дисперсным материалом, и взвешивании отдельных его частей, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности, упрощения и ускорения процесса определения, производят неоднократное изменение формы кснтейне-промаркированных сечений, которыми

ра.с дисперсным материалом с после-контейнер с дисперсным материалом

дующим нахождением его перемещающе-условно разбивают на части, по значегося центра тяжести и расстояний отниям веса которых определяют распрецентра тяжести до предва.рительноделение влажности.