МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ИЗДЕЛИЙ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы
обучения, специальности 1-53 01 01 05 «Автоматизация технологических
процессов и производств (легкая промышленность) (Т.11.03.00
«Автоматизация технологических процессов и производств»)
2004
УДК 54-128 (07)
Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения по курсу «Электрохимические методы контроля технологических процессов и изделий» для специальности 1 53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность) (Т. 11.03.00 «Автоматизация технологических процессов и производств»).
Витебск. Министерство образования РБ УО «ВГТУ» 2004 г.
Составитель: доцент
Методические указания составлены в соответствии с учебной программой курса «Электрохимические методы контроля технологических процессов и изделий», для специальности 53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность) (Т. 11.03.00 «Автоматизация технологических процессов и производств»).
Одобрено кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств» УО «ВГТУ» «27» апреля 2004 г., протокол № 10
Рецензент: доц.
Редактор: доц.
Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом УО «ВГТУ» « 21 » мая 2004г., протокол № 2
Ответственный за выпуск
Учреждение образования «Витебский государственный технологический университет»
Подписано к печати 15.06.04. Формат 1/16 Уч. изд. лист 1,2
Печать ризографическая. Тираж 63 экз. Заказ № 000. Цена 385 р.
_____________________________________________________________________________
Отпечатано на ризографе УО «Витебского государственного технологического
университета».
Лицензия № 000/0133005
210035, Витебск, Московский пр., 72.
3
1.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ГЛАВА 1. ТВЕРДЫЕ, ЖИДКИЕ, ГАЗООБРАЗНЫЕ ВЕЩЕСТВА
Общие и отличительные особенности строения твердых, жидких и газообразных веществ, их электрические параметры. Электропроводность тел: электронная, ионная. Поляризация диэлектрических тел. Зависимость диэлектрической проницаемости от различных внешних факторов.
ГЛАВА 2. ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТВЕРДЫХ, ЖИДКИХ, ГАЗООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ
Оценка физико-химических параметров по электрическим. Методы и измерительные приборы измерения электропроводности в производственных условиях.
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ АНАЛИЗА СОСТАВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
Электрохимические методы анализа: гальванические методы анализа: кулонометрические методы и преобразователи: полярографические методы, устройства и область применения. Электрокинетические преобразователи. Структурные и принципиальные схемы первичных преобразователей и устройств на их основе, основные характеристики приборов, области применения.
ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ
Структурная схема и основные элементы метода хромотографии для измерения состава многокомпонентных смесей. Области применения.
ГЛАВА 5. ВЛАЖНОСТЬ ГАЗОВ
Методы измерения влажности газов и приборы на их основе: психрометры, электрические гигрометры, конденсационные гигрометры, конденсационные емкостные гигрометры. Достоинства и недостатки приборов и применение в отрасли.
ГЛАВА 6. ВЛАЖНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (ВОЛОКНА, НИТИ, ТКАНИ)
Электрические методы измерения влажности: кондуктометрические, емкостные, оптические, высокочастотные. Структурные схемы, конструкции построения, принципиальные схемы.
4
ГЛАВА 7. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ
Промышленные отходы. Методы, приборы и системы контроля загрязнения окружающей среды: электрохимические методы, ионизационные, спектральные и др.
ГЛАВА 8. ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
Классификация аналитических методов для анализа жидкостей. Характеристика методов и приборов анализа: чувствительность, избирательность, быстродействие.
ГЛАВА 9. ПОТЕНЦИАЛОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА
Физико-химические основы. Электродная система и измерительная схема рН-метра. Влияние температуры на результат измерения. Компенсация влияния температуры, тенденции развития ионометрии.
ГЛАВА 10. МЕТОДЫ АНАЛИЗА, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
Схемы титрометров, автоматическое титрование. Применение микропроцессоров и вычислительных устройств в анализаторах состава жидкостей.
5
Контрольная работа.
ЗАДАЧА №1.Электролитические резисторные преобразователи. Электропроводность электролитов.
В электролитах заряд положительных ионов равен заряду отрицательных и поэтому объемный заряд равен нулю (как в металлах). Плотность тока, создаваемая дрейфом положительных ионов, равна:
J(+)=n(+)*e*v(+),
где n(+) - концентрация положительных ионов;
е - заряд иона;
V(+) - дрейфовая скорость ионов.
Аналогично для плотности тока отрицательных ионов можно записать:
J(-)=n(-)*e*v(-).
Полная плотность тока:
J=J(+)+J(-)=n(+)*e*v(+)+n(-)*e*v(-), т. е. n(+)=n(-)=f*n,
Где f - коэффициент диссоциации, a n - число молекул в единице объема электролита. Скорость ионов можно выразить через их подвижность и напряженность электрического поля:
V(+)=M(+)*E, V(-)=M(-)*E, где М - подвижность,
тогда
J=n*e*f*[M(+)+M(-)]*E.
Плотность тока J пропорциональна напряженности поля Е, т. е. закон Ома справедлив и для электролитов. Удельная электропроводность равна
J=n*e*f*[M(+)+M(-)]=
,
- удельное сопротивление.
Принцип действия ПП основан на зависимости сопротивления объема электролита от состава и концентрации электролита и от геометрических размеров (длина, ширина межэлектродного пространства, рис. 1), где а, b, с - межэлектродный объем.
Рис.1.
6
КОНСТРУКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (рис. 2).
Рис.2а.
Три электрода равных размеров (1*1 см) расположены на расстоянии 1 см. Центральный из них может перемещаться по направлениям X. Сопротивление столбов электролита между электродами образуют два резистора (
), которые вместе с
составляют измерительный мост.
Рис.2в. Рис.2с.
Конструкции ПП могут быть заполнены электролитами с концентрациями по рис. 3.
Рис.3.
Подвижность ионов сильно зависит от температуры раствора и поэтому с увеличением температуры электропроводность растет. Температурную зависимость при малых концентрациях можно рассчитать по выражению:
,
7
где
- температурный коэффициент электропроводности. При комнатных температурах значения
равны: 0.016 1/К - для кислот; 0.019 1/К - для оснований; 0.024 1/К - для солей. При перемещении центрального электрода по направлению X (рис. 2) значения R и S будут изменяться и, следовательно, изменятся значения резисторов 
. Если мост был сбалансирован, то мост разбалансируется и в диагонали прибора возникнет ток, который
функционально будет зависеть от перемещения X. Ток разбаланса моста равен:
, 
где 
- внутреннее сопротивление прибора, которое в задаче равно 600 Ом.
ЗАДАНИЕ
По данным значениям табл.1 определить удельное сопротивление заданного электролита по рис.3, заполнить им заданную конструкцию ПП и построить градировочную кривую, т. е. зависимость тока от перемещения. С=5г*моль/л. Значения всех сопротивлений моста принять равными между собой и равными 
или 
при балансе моста. Значение U (напряжение питания моста) выбрать самостоятельно такой величины, чтобы ток в плечах не превышал нескольких миллиампер. Примечание: если разбаланс моста измерять не по току, а по напряжению, то
Градуировочная кривая составит зависимость напряжения выхода от перемещения.
Номер варианта определяется по порядковому номеру списка группы (журнал, ведомость). Изобразить по варианту схему. Рассчитать все R схемы и градуировочную кривую.
ТАБЛИЦА 1.
Вари ант | Электро лит, Рис.3 | Конструк ция ПП | Вари ант | Конструк ция ПП | Вари ант | Конструк ция ПП | Примечания |
1 |
| Рис.2а | 11 | Рис.2б | 21 | Рис.2с | |
2 |
| 12 | 22 | ||||
3 | КОН | 13 | 23 | ||||
4 | NaOH | 14 | 24 | ||||
5 |
| 15 | 25 | ||||
6 |
| 16 | 26 | ||||
7 |
| 17 | 27 | ||||
8 |
| 18 | 28 | ||||
9 |
| 19 | 29 | ||||
10 |
| 20 | 30 |
8
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
