Изучение методов и средств измерения влажности сыпучих материалов, проблемы измерения влажности на производстве

Министерство образования Республики Башкортостан

Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального

образования

«Уфимский топливно-энергетический колледж»

Направление: техническое

Тема: «Изучение методов и средств измерения влажности сыпучих материалов, проблемы измерения влажности на производстве».

Автор – Абраров Артур

Специальность «Автоматизация технологических процессов и производств» 3 курс

Научный руководитель: Милованов

Содержание

С

Введение 3

Основные понятия и определения 3

Методы измерения влажности 3

Виды влагомеров 6

Заключение 7

Список использованных источников 7

Введение.

Влага является одним из обязательных компонентов всех живых организмов на земле, окружающей нас био­сферы, а также большинства материалов, используемых человеком. Содержание влаги в окружающей среде ока­зывает влияние на характер и интенсивность происхо­дящих в живых объектах биохимических и физико-хи­мических процессов. От влажности зависят физические, химические, механические и технологические свойства значительной части неметаллических материалов. Почти во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйст­ве, энергетике и строительстве применяются процессы сушки и увлажнения, предназначенные для изменения влажности материалов. Поэтому количественное опреде­ление влажности твердых материалов, жидкостей и газов необходимо почти во всех отраслях народного хозяйства, в метеорологии, в научных исследованиях, связанных со многими областями знаний.

Важнейшее практическое значение имеет измерение влагосодержания неводных жидкостей — углеводородов, растительных и минеральных масел, нефтей и нефтепро­дуктов, авиационных и ракетных топлив. Контроль влаж­ности нефти необходим в процессах ее добычи, хранения, транспортировки и переработки. Информация о содер­жании пластовой воды в сырой нефти нужна для управ­ления процессами ее откачки. В топливах для реактив­ных двигателей содержание влаги не должно превышать тысячных долей процента во избежание опасностей, свя­занных с образованием льда в коммуникациях двига­теля.

Цели и актуальность исследования.

Целью данного исследования является выявление основной проблемы измерения влажности сыпучих материалов в промышленности. Данное исследование было и остается актуальным на сегодняшний день.

Методы измерения влажности.

Методы определения влажности материалов очень разно­образны и не ограничиваются методами, предусмотренными стандартами.

Рассмотрим наиболее перспективные современные методы измерения влажности твердых тел.

Основные методы измерения влажности твердых тел, в принципе, можно разделить на прямые и косвенные.

В прямых методах влагу, содержащуюся в материале, тем или иным способом отделяют от сухого вещества и оценивают количественно-

В косвенных методах измеряют ту или иную физическую величину, в свою очередь, зависящую от содержания влаги в контролируемом материале. Зная зависимость вторичной, кос­венной величины от влажности, можно, измеряя ее, судить о влажности контролируемого материала.

Прямые методы определения влажности используются ча­ще всего в лабораторных условиях; косвенные методы почти всегда — при разработке влагомеров.

К прямым методам относятся:

Методы высушивания пробы до постоянного веса, со следующими разновидностями:

сушка в кондиционных аппаратах, специально приспособ­ленных для высушивания тех или иных материалов— зерна и зернопродуктов, шелка-сырца, зеленого чайного листа, пряжи, секловичной стружки, жома и т. п., с учетом индивидуальных свойств материалов;

ускоренная сушка при повышенной температуре с конт­ролем по времени (продолжительности сушки); сушка в вакууме при пониженной температуре; сушка в потоке инертного газа; сушка облучением инфракрасными лучами.

Некоторые методы сочетаются с устройствами для непре­рывного автоматического взвешивания высушиваемой пробы.

Дистилляционные методы или методы прямого объемно­го определения содержания влаги перегонкой со вспомогатель­ной жидкостью, не смешивающейся с водой. Эти методы име­ют следующие разновидности:

вспомогательная жидкость с низкой температурой кипения применяется главным образом, чтобы избежать перегрева ма­териала;

вспомогательная жидкость используется как передатчик тепла материалу — теплоноситель;

вспомогательная жидкость является хорошим растворите­лем для контролируемого материала. Растворяя пробу, она обеспечивает выход влаги из внутренних замкнутых пор п капилляров. Этот метод может быть отнесен и к экстракцион­ным методам.

газометрический метод с применением гидрида кальция, выделяющего при взаимодействии с водой газообразный во­дород;

то же, с применением карбида кальция, выделяющего аце­тилен; то же, с применением магнийорганических соединений, об­разующих с водой газообразный метан:

CH3MgJ + Н0 СН4 + MgOHJ

то же, с применением нитрида магния, образующего газо­образный аммиак:

MgN + 6Н2 О — 3Mg(OH)2 + 2NH3

В некоторых случаях встречается необходимость в оп­ределении поверхностной влажности материалов — зеленого чайного листа, листового табака, лаврового листа и др. Здесь применяются следующие методы:

удаление поверхностной влаги фильтровальной бумагой или силикагелем с определением ее количества по потере ве­е материала или по увеличению веса осушителя;

метод ареометра, заключающийся в том, что навеска ис­пытуемого материала взвешивается на воздухе, а затем под­вешивается к ареометру, отградуированному в граммах (для данного вещества), и погружается в воду. Поверхностная влага переходит в окружающую воду, и ареометр показыва­ет «сухой» вес пробы;

метод тройного взвешивания. Пробу удобно взвешивать в дистиллированной воде, заменяя ее для следующего взвешивания раство­ром сахара известной плотности.

К косвенным методам относятся:

Пикнометрические методы с использованием водных пикнометров, служащих для определения плотности (удель­ного веса) твердых материалов. Здесь можно отметить дна варианта:

весовой, в котором влажность образца вычисляется по увеличению веса пикнометра после того, как в него погру­жен влажный образец. Вес образца и плотность материала должны быть при этом известны;

объемный, в котором влажность вычисляется по весу об­разца и объему вытесненной им воды.

3. Механические методы. Определяют влажность мате­риалов по их механическим свойствам. По сопротивлению раз­давливанию (для зерна); вдавливанию в испытуемый матери­ал металлической иглы, конуса или ножа (для глины); дефор­мирующему усилию — давлению, необходимому для уплотне­ния, пробы (например, для уплотнения определенного коли­чества хлопка в некотором фиксированном объеме) или по усадке материала под давлением поршня в цилиндре (для почвы).

4. Электрометрические методы особенно широко приме­няются при разработке автоматических промышленных и не­автоматических лабораторных влагомеров.

В основу электрометрических методов измерения и элект­рометрических влагомеров положены зависимости между те­ми или иными электрическими параметрами материала и его влажностью.

Электрические методы измерения могут применяться не только для измерения влажности твердых тел, но и для опре­деления влаги, экстрагированной из контролируемого мате­риала какой-либо вспомогательной жидкостью.

Физические методы количественного определения влаги основаны на различных физических закономерностях. К фи­зическим методам относятся:

оптический метод, основанный на изменении угла полного внутреннего отражения на Гранине стеклянной призмы и ис­следуемого материала, в зависимости от его влажности;

радиоактивные методы, основанные на ослаблении интен­сивности бета - и гамма-излучений при прохождении их через толщу контролируемого материала, в зависимости от его влажности;

радиоактивным методом также является нейтронный метод. Он основан на замедлении «быстрых» нейтронов ядрами ато­мов водорода (протонами, количество которых непосредст­ено отвечает содержанию влаги в материале), благодаря чему «быстрые» нейтроны превращаются в «медленные» и «тепловые» нейтроны;

Комбинированные методы, представляющие собой со­четание двух или нескольких методов.

Разделение методов измерения влажности на методы, при­менимые для твердых тел, жидкостей и газов, в некоторой степени условно. Так, при определении влажности твердого тела содержащаяся в нем влага может быть экстраги­рована жидкостью, и содержание влаги в ней будет определяться методами, принятыми для определения влажности жидкостей.

Виды влагомеров, принцип действия.

Влагомеры кондуктометрического типа

Влагомер, оснащенный иглами, работает на основе кондуктометрического метода. Говоря простым языком, прибор просто измеряет электрическое сопротивление между датчиками-иглами и пересчитывает полученный результат в процентное содержание влаги. Метод основан на том, что, в зависимости от величины влаги, в материале меняется его электрическое сопротивление

Влагомеры диэлькометрического типа

Диэлькометрический метод измерения влажности реализован на сканировании материала токами высокой частоты на глубину до 20-30 мм. Диэлектрическая проницаемость материала зависит от его влажности. Замерив, этот параметр, можно узнать, какова абсолютная влажность материала.

Радиоизотопный влагомер

Прибор относится к устройствам для определения весовым способом влажности материала, таких как древесная стружка, фруктовые выжимки, синтетические и натуральные ткани. Может быть использовано в химической, пищевой, легкой и других отраслях промышленности. Проба материала загружается на тарелку и высушивается тепловым потоком от радиационных нагревателей.

Заключение.

Проделав данное исследование, я узнал о таком параметре как влажность. Узнал о методах измерениях влажности, а также виды приборов для измерения влажности сыпучих материалов. Основной проблемой в этой области, на мой взгляд, является затрудненность поверки и калибровки, ведь в большинстве случаев точность определения влажности влагомерами ниже, чем точность ее определения методами, предусмотренными в стандартах, а также большинство влагомеров изготавливаются для замеров влаги в какой-то конкретной области. Конечно же с развитием науки и техники, буду созданы еще более точные влагомеры, а так же эталоны к ним, которые будут узаконены государственными стандартами.

Список использованных источников

1)  «Измерение влажности» 1973г.

2)  «Измерение и контроль влажности материалов»

3)  «Измерение влажности древесины"

Приложение

Влагомеры кондуктометрического типа

  

Влагомеры диэлькометрического типа

  

Радиоизотопный влагомер

 

Весовой влагомер