Электрохимические методы контроля технологических процессов и изделий Методические указания (стр. 2 )

ЗАДАНИЕ №2. Электролитические концентратомеры.

По конструктивному исполнению они подразделяются на контактные, электроды  которых непосредственно помещаются в контролируемый раствор (рис. 1); и бесконтактные (рис. 2,3). Сопротивление столба жидкости между электродами, определяемое размерами а, b, с, равно:

       

где - удельное сопротивление;

- удельная проводимость;        

k - постоянная преобразователя;

L=a (по рис.1); S=b*c.

Все расчеты вести в системе СИ.

               

         

  Рис.1.         Рис.2.

Рис.3. 

       

Для уменьшения погрешностей от поляризации и загрязнения электродов применяются бесконтактные преобразователи. На рис.2 показана схема устройства низкочастотного трансформаторного преобразователя с короткозамкнутым жидкостным витком, а на

рис.3 - схема с жидкостным витком, который связывает питающий и дифференциальный трансформаторы. При начальной проводимости раствора индикатор регулировкой реостата устанавливается на нуль. При повышении проводимости показания прибора соответствуют измеряемой концентрации раствора. В преобразователе с короткозамкнутой

9

вторичной обмоткой (рис.2), контроль осуществляется по току первичной обмотки, который функционально зависит от тока вторичной обмотки. В короткозамкнутых витках наводится ЭДС, где Rm—магнитное сопротивление сердечника. Тогда ток короткого замыкания , где — сопротивление короткозамкнутой вторичной обмотки, которое определяется удельной проводимостью и размерами обмотки. А зависимость первичного тока от вторичного определяется через приведенный вторичный ток , где k - коэффициент трансформации.

.

Если мал, то .

,

где— удельное сопротивление электролита;— полная длина вторичной обмотки; — сечение трубки вторичной обмотки.

Rm — магнитное сопротивление сердечника трансформатора.

,

где— длина средней силовой линии магнитопровода (рис.2);

— магнитная проницаемость стали (=1500);

— магнитная постоянная ;

S  — сечение сердечника.

В конструкции рис.3 содержатся два трансформатора. Вторичный ток первого трансформатора является первичным током второго. Выходная ЭДС, замеряемая индикатором, равна:

.

При начальной проводимости раствора индикатор устанавливается на нуль реостатом R. Дальнейшее изменение проводимости (концентрации) изменяет ток в короткозамкнутом витке и, следовательно, ЭДС , которая и является мерой концентрации.

Задание для вариантов 1-10

По данным таблицы 2 и параметрам а, b,с рассчитать значение k, а по варианту  задачи  1  (для  различных  электролитов)  построить зависимость R от концентрации.

=12см, (рис 2).

, (рис. 3).

Задание для вариантов 11-20

10

По данным таблицы 2 и вариантов 11-20 задачи рассчитать ток как функцию проводимости (рис.2).

Задание для вариантов 21-30

По данным таблицы 2 и вариантов 21-30 задачи 1 построить зависимость от концентрации. =12см, S=1, , (Рис. З).

Примечание. Напряжение питания переменного тока рассчитать так, чтобы ток в электролитических витках не превышал 100mA, частота равнялась в пределах

50-500Гц.

Таблица 2

№	а, cм	b, cм	c, cм	№			№				Концентрация, г*моль/л
1	1	1	1	11	50	3	21	100	3	50	2-10
2	0.5	1	1.5	12	100	5	22	100	4	75	2-10
3	0.5	1.5	1	13	100	6	23	120	5	70	2-10
4	1	1	2	14	175	7	24	150	4	60	2-7
5	1	1	3	15	200	4	25	200	2	100	2-7
6	2	2	2	16	260	6	26	250	4	100	2-10
7	1.5	1.5	2	17	60	4	27	300	5	100	2-7
8	3	1	2	18	80	3	28	400	6	200	2-7
9	2	3	1	19	60	2	29	500	8	150	2-7
10	1.5	2	1.5	20	100	6	30	350	6	100	2-7

11

Задача №3. Индукционные расходомеры электропроводящей жидкости (рис.4).

В потоке жидкости, движущейся в трубопроводе 1 из немагнитного материала между полосами магнита 2, возникает ЭДС, значение которой пропорционально скорости движения потока: e=B*D*V, где В - магнитная индукция; D - диаметр трубы; V - скорость движения жидкости. Эта ЭДС снимается с помощью электродов 3. Жидкость должна быть электропроводящей (водопроводная вода соответствует по проводимости). В расходомерах для воды и электролитов используются электромагниты, питаемые переменным током, или постоянные магниты. При переменном магнитном потоке выходной сигнал e=Bm*D*V*sinwt также является переменной ЭДС, а гальванические и термо - ЭДС могут быть исключены. Для исключения трансформаторной ЭДС есть . .Эта ЭДС может быть компенсирована  противовключением дополнительной обмотки последовательно с выходным сигналом (рис.4).