Способ измерения влажности сыпучих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности мелкодисперсных материалов, например зерна при его размоле.

Известен способ измерения влажности сыпучих материалов, например зерна, включающий помещение в емкостный дат- чик(совмещенный с мельницей навески контролируемого материала, размол его до мелкодисперсного состояния, измерение емкости датчика и определение по калибровочным характеристикам значения влажности.

Известны также способы автоматического введения поправки по температуре контролируемого сыпучего материала на результат измерения емкости датчика.

Известный способ измерения влажности имеет существенный недостаток, который заключается в том, что размол зерна в емкостном датчике производится с помощью мельницы с электроприводом с высокой скоростью оборотов, поэтому в процессе размола повышается температура размолотого материала (зерна), а также датчика с мельницей. Повышение температуры размолотого материала вызывает неконтролируемые потери влаги, т.е. повышение погрешности измерения влажности.

Эксперименты, проведенные при 17- 21 °С,показали, что температура зерна в датчике с мельницей в процессе размола первого образца зерна повысилась до 30°С, второго образца зерна в том же датчике - до - 34-35°С, а третьего образца в том же датчике - до 40-42°С.

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности путем устранения составляющей погрешности, вызванной потерями влаги в результате повышения температуры шрота и датчика с мельницей в процессе размола зерна.

Цель достигается тем, что в способе измерения влажности сыпучих материалов, например зерна,включающем помещение в емкостный датчик, совмещенный с мельницей, навески контролируемого материала, например зерна, размол его до мелкодисперсного состояния, измерение емкости датчика и температуры размолотого материала, определение по калибровочным характеристикам значения влажности, помещение навески контролируемого материала осуществляют в датчик, охлажденный до 5-8°С, при этом величины масс навески контролируемого сыпучего материала и датчика, материал датчика, материал датчика выбирают из условия выполнения неравенства

С2 ПП2 (Тз

Ci mi

Inl

ATvT2-Ti

где То - температура датчика до заполнения его материалом;

Ti - температура контролируемого сыпучего материала до размола;

Tz температура контролируемого сыпучего материала после размола в неохлажден ном датчике;

Тз - конечная температура материала после размола в охлажденном датчике;

A Ti T2-Ti - повышение температуры материала в результате размола;

А Т2 Т2-Тз - понижение температуры материала в процессе размола в охлажденном датчике;

Ci, С2- удельные теплоемкости контролируемого материала и материала датчика;

mi.m2 - массы навески материала и датчика.

Предварител ы юе охлаждение датчика с мельницей до температуры Т0(5-8)°С, соответствующий подбор масс пробы контролируемого сыпучего материала mi, датчика гп2 и материала датчика с удельной теплоемкостью С2 обеспечивает то, что в процессе размола температура материала Тз ниже, чем первоначальная температура пробы контролируемого материала Тч.Тз Ti. Это означает, что в процессе размола проба материала не нагревается, а, наоборот, его температура понижается, что предотвращает потери влаги в процессе размола и устраняет одну из существенных составляющих погрешности измерения влажности. В действительности в процессе размола в охлажденном датчике внутренняя энергия пробы контролируемого материала увеличивается за счет кинетической энергии размеливаю- щего ножа. Температура пробы контролируемого материала повышается. Количество теплоты, полученное материалом при размоле,

ATi,

где ATi T2-Ti.

В процессе размола в охлажденном датчике происходит теплообмен между пробой материала и охлажденным датчиком, при этом внутренняя энергия, выделенная при охлаждении пробы материала, расходуется на нагревание датчика.

Количество теплоты, отданное пробой материала при размоле,

Q2 CimifT2-T3), АТ2 Т2-Тз.

Количество теплоты, полученное охлажденным до 5-8°С температуры датчиком при теплообмене в процессе размола контролируемого материала.

0.(Тз-То), ДТз Тз-Т0. Очевидно, 0..3 С1ГГи(Т2-Тз)С2т2(Тз-То).

Отсюда понижение температуры материала в процессе размола в охлажденном датчике

30

Т2-Тз АТ2

С21П2(Тз-Т0)

Ci mi

когда mi,C2,m2,To выбраны соответствующим образом,тогда

Т2-Тз АТ2-С2т2с -Т°) ДТ,-Тг-Т1,

т.е. Тз Ti ив процессе размола температура материала понижается.

Способ осуществляется с помощью влагомера зерна повышенной точности ВЗПТ- 1. Масса пробы зерна ,025 кг. Масса датчика ,5 кг. Материал датчика

сталь-3, для которого Дж/(кг-К);С1 - удельная теплоемкость пробы зерна, точное измерение которой затруднительно. Поэтому величина температуры Т0(5-8)°(278-281) К охлаждения датчика выбрана экспериментальным путем с таким расчетом, что в пределах практически возможной температуры контролируемого зерна от 5 До 35°С удовлетворялось приведенное неравенство.

Устройство, реализующее способ, состоит из корпуса измерительной камеры 1, дно которой представляет собой электрод нулевого потенциала (нулевой электрод) конденсатора - емкостного датчика, электрода 2 высокого потенциала (потенциальный электрод), крышки 3 изоляционного (фторопластового) цилиндра 4, на котором крепится потенциальный электрод 2, ножа 5 и термодиода 6. Между электродами 1 и 2 помещен размолотый контролируемый материал - шрот зерна 7; устройство содержит также корпус 8 датчика и направляющей 9 зерна.

Способ осуществляется следующим об- разом.

За час до начала измерения датчики помещаются в холодильник типа Мороз- ко, в котором установлена температура 5- 8°С.

Из массы контролируемого зерна берется проба массой 25 г и помещается в вынутый из холодильника первый емкостный датчик, измельчивагощий механизм (нож) 5 датчика присоединяется к электро- приводу, который включается в течение 30с, и контролируемая проба зерна размалывается. После этого крышка 3 спускается усилием специального пресса до упора, при этом размолотый контролируемый матери- ал (шрот зерна) 7 уплотняется между электродами 1 и 2 до постоянного объема. Одновременно в размолотом материале 7 погружается датчик 6 температуры (термодиод), который прикреплен на изоляцион- ном цилиндре 4.

Емкостный датчик отсоединяется от электропривода и электрически подключается к измерителю электрической емкости и температуры, измеряется емкость датчика и температура размолотого материала, определяется по калибровочным характеристикам значение влажности. После этого первый емкостный датчик освобождается от размолотого зерна и помещается в холо- дильник Морозко, в котором предварительно установлена температура 5-8°С. Для проведения измерения влажности второй пробы зерна из холодильника достают второй емкостный датчик и проводят измере- ниевлажностианалогично

вышеописанному. После этого второй датчик тоже ставят в холодильник.

Для проведения измерений влажности третьего образца зерна, из холодильника достают третий датчик, влажность четвертого образца измеряют с помощью первого датчика, который успел охладиться и т.д.

Способ был осуществлен с помощью указанного устройства при температуре окружающего воздуха 17-21°С. Пробы зерна брались с температурой 17.21,25 и 30°С.

Контроль температуры размолотого зерна и датчика с мельницей показал, что в процессе размола температура зерна понижается соответственно до 10, 15, 18 и 20°С.

Предлагаемый способ дал возможность практически полностью устранить составляющую погрешности, вызванную потерями влаги в процессе размола.

Формула изобретения

Способ измерения влажности сыпучих материалов, например зерна, включающий помещение в емкостный датчик, совмещенный с мельницей навески контролируемого материала, размол его до мелкодисперсного состояния, измерение емкости датчика и температуры размолотого материала, определение по калибровочным характеристикам значения влажности, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерений, помещение навески контролируемого материала осуществляют в датчик, охлажденный до 5-8°С, при этом величины масс навески контролируемого сыпучего материала и датчика, материал датчика выбирают с теплоемкостью из условия выполнения неравенства

Т Гт;гАТ2 Сгтг тэ-То) ДТ1 Т2-Т1

где То-температура датчика до дополнения его материалом;

TI температура контролируемого сыпучего материала до размола;

Та - температура контролируемого сыпучего материала после размола в неохлажденном датчике;

Тз - конечная температура материала после размола в охлажденном датчике;

A Ti Ta-Ti - повышение температуры материала в результате размола;

А Т2 Т2-Тз - понижение температуры материала в процессе размола в охлажденном датчике;

Ci,C2 - удельная теплоемкость контролируемого материала и материала датчика;

mi,m2 - масса навески материала и датчика.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при измерении влажности сыпучих материалов. Цель изобретения - повышение точности измерений, Способ измерения влажности сыпучих материалов включает помещение материала в емкостный датчик, совмещенный с мельницей навески контролируемого материала, размол его до мелкодисперсного состояния, измерение емкости датчика и температуры размолотого материала, определение влажности по калибровочным характеристикам, причем материал помещают в датчик, охлажденный до 5-8°С. 1 ил.