|
Рис. 1 - Схема классификации физических методов измерения влажности сыпучих
материалов
Термогравиметрический метод подразделяется по способу удаления из образца влаги:
вакуумно-тепловой; воздушно-тепловой и прямого нагрева.
Из прямых методов определения влажности зерна и зерновых продуктов
стандартизированными являются вакуумно-тепловой
2
как образцовый и воздушно-тепловой как
лабораторный.
Установка вакуумно-тепловая образцовая (УВТО) предназначена для точного измерения
влажности зерна и зернопродуктов, а также для поверки и градуировки различных измерителей
влажности. Диапазон измерения влажности 5...45%; предел допускаемой абсолютной погрешности
±0,1%. Время выхода установки на рабочий режим не более 20 мин, мощность 1500 Вт; масса 125
кг. Время измерения составляет не менее 40 мин.
Воздушно-тепловой метод положен в основу работы сушильных электрических шкафов,
сушильных камер, предназначенных для сушки зерно- продуктов при определении влажности в
лабораторных условиях.
Метод выполнения измерения (МВИ) влажности регламентирован ГОСТ которыми
предусматриваются измельчение продукта до определенного гранулометрического состава;
высушивание навески определенной массы в специальных бюксах при заданных температуре и
времени сушки, охлаждение с использованием влагопоглощающих веществ, взвешивание и
вычисление влажности.
Абсолютная погрешность результатов определения влажности воздушно-тепловым
методом по сравнению с образцовым вакуумно-тепловым для различных культур составляет
±0,5...0,8%.
50
Примером прямого нагрева может служить способ, используемый в настоящее время в
лабораторных влагомерах экспресс-анализа, измерения влажности с помощью инфракрасных
лучей. Данный способ позволяет значительно сократить время измерения по сравнению с сушкой
в обычных сушильных шкафах. В некоторых случаях это время сокращается в десятки, а иногда и
в сотни раз.
В результате объединения сушильного шкафа и весов отпадает необходимость
предварительного взвешивания и охлаждения продукта в эксикаторе. Все это позволяет
производить измерения в течение 5-20 мин и обеспечивает возможный предел допускаемой
погрешности анализатора ±0,2...0,35%
3
В качестве инфракрасного излучателя используются ТЭНы или галоге- новые лампы.
Определяют начальную массу образца, в процессе сушки непрерывно контролируют его текущую
массу, определяют момент, когда из образца удалена вся влага, определяют массу сухого образца
и по формуле вычисляют влажность образца.
Прямые методы измерения влажности сыпучих материалов имеют высокую точность
измерения, применяются в качестве стандартизированных методов определяемых ГОСТ. Однако
такие методы имеют ряд недостатков (для вакуумно-теплового и воздушно-теплового методов):
-требуется большое количество поверенных приборов и устройств, отвечающих
требованиям МВИ (лабораторные весы, мельница, секундомер, часы с сигнальным устройством,
электроконтактный термометр);
- длительное проведение анализа; требуются лабораторные условия, невозможно
проведение анализов в поле, на производственных участках, станциях отгрузки;
- измеряется влажность не всей массы вещества, а только отдельно взятой пробы, и по ее
результату судят о влажности всей партии;
- данный способ является разрушающим, то есть после определения влажности образца его
выбрасывают.
Метод измерения влажности вещества, в основу которого положена зависимость между
влажностью
и
его
диэлектрической
проницаемостью,
называется
емкостным
или
диэлькометрическим. В данном методе используют средневолновый и коротковолновый диапазон
частот (f=0,1-30МГц). В этих условиях геометрические размеры датчиков значительно меньше
длины волны и их можно рассматривать как системы с сосредоточенными параметрами.
Использование данного метода связанно с аномально высокой диэлектрической
проницаемостью воды; в диапазоне частот от 100 кГц до 100 МГц при комнатной температуре ее
можно считать близкой к 81, при значении диэлектрической проницаемости каппилярно-пористых
материалов не более 5-10. Диэлектрическая проницаемость некоторых сухих материалов приве-
дена в таблице 1.
Таблица1
Материал
ξ
Материал
ξ
Кожа
1,3
Животные жиры
3-3,5
Зерновая масса
2
Древесина
1,6-4
Бумага
1,5-3
Гипс
5,5
Хлопчатобумажные ткани
2-2,5
Крахмал
10
Уголь
2,5
Целлюлоза
6,5
Поэтому электрические параметры капиллярно-пористых материалов сильно зависят от их
влажности, то есть емкость ЕПП есть функция ξ(W).
Однако емкостной метод измерения влажности может быть, применен лишь только в том
случае, если большая часть молекул воды в веществе находится в «свободном» состоянии и
вещество имеет более или менее постоянный физико-химический состав.
В качестве ЕПП чаще всего используют датчики на основе плоскопараллельного и
коаксиального конденсаторов. Емкость плоскопараллельного конденсатора вычисляется по
формуле :
(1)
а коаксиального (цилиндрического):
51
(2)
где S - площадь электродов; a- расстояние между электродами; l- длина цилиндрических
электродов; ξ
0
- диэлектрическая постоянная; R
1
, R
2
- радиус внутреннего электрода и радиус
внутренней поверхности цилиндра (рисунок 2).
Do'stlaringiz bilan baham: |
