Способ определения влажности сыпучих материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к теплофизике.

Известен способ определения влажности однородных материалов по их удельной теплоемкости с помощью нагрева в течение короткого времени. При этом определяют значение удельной теплоемкости и связанную с ней влажность.

Недостатками этого способа являются его низкая точность и сложность осуществления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения влажности материалов путем изотермического начального распределения температуры по поверхности чувствительного элемента с последующим частичным погружением его в исследуемый материал, при этом температуру чувствительного элемента устанавливают выше температуры исследуемого материала. В процессе измерения температура свободной части стабилизируется. О влажности судят по разности температур между погруженной и свободной частями чувствительного элемента.

Однако количество теплоты, выделяемое нагревателем, не постоянно во времени и не контролируется. В связи с этим разница температур, по которой судят о влажности, может меняться от величины плотности образца исследуемого материала, так как при уменьшении массы образца и увеличении плотности материала возможен разогрев системы, приводящий к ошибке в определении влажности, причем значительной.

Проц.есс определения влажности материала содержит несколько этапов, таких как измерение температуры материала, нагрев измерительного элемента до температуры выше температуры материала, частичное погружение измерительного элемента в исследуемый материал , отсчет разности температур датчиков. Конструктивные особенности устройства для осуществления способа (стабилизация температуры , непрерывная запись разницы температур ) предполагают использование его только в стационарных условиях.

(Л

С

VI

Ю О Ю vj

Целью изобретения является повышение точности определения, расширение круга исследуемых объектов и упрощение способа.

На фиг. 1 изображен измерительный щуп; на фиг. 2 - измерительный блок.

Щуп (фиг. 1) состоит из двух теплопро- водящих стержней 1 и 2,расположенных параллельно на расстоянии 2-10 см. Стержни изготовлены из металла с высокой теплопроводностью, например меди. Внутри стержня 1 по всей его длине расположен нагреватель 3, представляющий собой спираль, изготовленную из константановой проволоки в эмалевой изоляции. Термодатчики 4 представляют собой идентичные медные сопротивления, расположенные на наружной поверхности стержней 1 и 2. Стержни с термодатчиками покрыты теплоизоляционным материалом 5 и защищены кожухом 6.

Измерительный блок (фиг. 2) представляет собой обычный мост постоянного тока, в противоположные плечи которого включены термодатчики 7 и 8 обоих термопроводя- щих стержней. Другие плечи образованы сопротивлениями 9 и 10.

Мощность нагревателя 11 контролируется амперметром 12 и вольтметром 13. Она подбирается в зависимости от параметров исследуемого материала (плотность, гранулометрический состав, объем образца).

Разбаланс моста регистрируется на электромагнитном приборе 14, шкала которого откалибрована в градусах Цельсия. Для питания измерительного блока служит гальванический источник 15 тока, запитыва- ющий схему через выключатель 16.

При введении щупа в исследуемый материал питание отключено, при этом сопротивления обоих термодатчиков равны

между собой при любой температуре исследуемого материала, В первый момент включения измерительного блока соблюдается равенство сопротивлений термодатчиков и

ток через электромагнитный прибор не протекает, При нагревании теплопроводящего стержня до наступления теплового равновесия с материалом сопротивление его термодатчика изменяется, что вызывает

разбаланс моста и протекание тока через электромагнитный прибор, пропорционального равновесной температуре. Причем чем больше влажность исследуемого материала, тем ниже равновесная температура системы.

При определении влажности щуп приводят в контакт с исследуемым материалом и включают измерительный блок. После наступления теплового равновесия фиксируют

температуру по шкале электромагнитного прибора, По калибровочному графику определяют влажность материала.

Формула изобретения Способ определения влажности сыпучих

материалов путем приведения теплопроводя- щего стержня с нагревателем, теплоизолирующим кожухом и термодатчиком в контакт с материалом, измерение температуры стержня с последующим определением влажности

по градуировочным зависимостям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, расширения круга исследуемых объектов и упрощения способа, используют дополнительный теплопроводящий стержень с термодатчиком и теплоизолирующим кожухом, причем контакт осуществляют полным погружением теплопро- водящих стержней в исследуемый материал, а теплопроводящий стержень с нагревателем нагревают с помощью электрического тока постоянной мощности.

Сущность изобретения: используют два изотермических теплопроводящих стержня с термодатчиками, причем в одном из стержней находится электронагреватель известной постоянной мощности. Погружение стержней в исследуемый материал осуществляется полностью, причем условия изотер- мичности стержней в процессе измерения нарушаются только в их нетеплоизолированных частях. Влажность определяют по калибровочным зависимостям, связывающим температуру стержней и влажность стандартных образцов. 2 ил.

ФИГ.2