Далекосхідна Державна Академія
Економіки та Управління
Кафедра технологічного обладнання та інженерних комунікацій
з дисципліни "Методи і засоби вимірювань і контролю"
Вимірювання вологості зерна
студент 431-С ст. викладач
Лаврова Ю.А. Слесаренко І.Б.
При вимірюванні вологості сипучих матеріалів ємнісним методом найкращі результати в сенсі точності вимірювання досягаються при повному усуненні впливу змінної об'ємної маси, тобто при ущільненні постійної маси контрольованого матеріалу між електродами ємнісного датчика до постійного обсягу, тобто при забезпеченні постійної щільності.
У разі вимірювання вологості зернових (пшениці, жита, ячменю, вівса, проса та ін.) Використовувати безпосередньо цей спосіб не вдається з тієї причини, що зернові при низькій вологості не стискаються і ущільнення не піддаються.
Тому для підвищення точності вимірювання вологості зернових запропонований спосіб, що включає приміщення контрольованого зерна в ємнісний датчик, суміщений з млином, розмелювання зерна до певного дисперсного стану, ущільнення розмолотої маси (тротил) між електродами датчика до постійного обсягу, вимірювання ємності датчика і визначення вологості за заздалегідь складеним градуювальними характеристикам.
Однак цей спосіб має істотний недолік, який обмежує використання методу - помел зернових в місткості датчику можливий за допомогою млини з електроприводом з високою швидкістю обертів. Тому в процесі розмелювання підвищується температура розмелюють зерна і датчика з млином, що викликає неконтрольовані втрати вологи, тобто різке підвищення похибки вимірювання вологості.
Наприклад, експерименти, проведені при температурі навколишнього повітря і зерна пшениці 17-21 ° С показали, що температура розмеленого зерна і датчика з млином в процесі розмелювання першого зразка пшениці підвищилася до 30 ° С, другого - (з температурою 27-28 ° С) до 34-35 ° с, а третього зразка в тому ж датчику (з температурою 30-32 ° с) до 40-42 ° с.
Усунення цього недоліку в запропонованому способі досягається тим, що зразок зерна з постійною масою міститься в ємнісний датчик з млином, попередньо охолоджений до температури 5-8 ° С, при цьому маса навішення проби контрольованого зерна і датчика з млином і матеріал датчика з млином вибрані за умови виконання нерівності
де Т0- температура датчика з млином до приміщення в нього контрольованого зерна;
Т1 - температура контрольованого зерна до помелу;
Т2 - температура контрольованого зерна після розуміли в разі неохолодженого датчика з млином;
Т3- кінцева температура контрольованого зерна після розуміли і датчика з млином;
DТ1 = Т2 Т1 підвищення температури зерна в результаті розуміли;
DТ2 = Т2 Т3- зниження температури зерна в процесі розмелювання в попередньо охолодженому датчику з млином;
З 1. С2 - питома теплоємність контрольованого зерна і матеріалу датчика з млином;
m1, m2- маса проби зерна і датчика з млином відповідно.
Попереднє охолодження датчика з млином до температури Т0- 5-8 ° С, відповідний підбір мас проби контрольованого сипучого матеріалу m1. датчика т2 і матеріалу датчика з питомою теплоємністю С2 забезпечує те, що в процесі розмелювання температура матеріалу Т3 виходить нижче, ніж первісна температура проби контрольованого матеріалу Т1, Т3 <Т1. Это означает, что в процессе размола проба зерна не нагревается, а наоборот, ее температура понижается, что предотвращает потери влаги в процессе размола и устраняет один из существенных составляющих погрешности измерения влажности. В действительности в процессе размола внутренняя энергия пробы контролируемого зерна увеличивается за счет кинетической энергии размалывающего ножа. Температура пробы контролируемого зерна повышается. Количество теплоты, полученное зерном при размоле, составит
,
У процесі розмелювання в охолодженому датчику відбувається теплообмін між пробою зерна і охолодженим датчиком, при цьому внутрішня енергія, виділена при охолодженні проби зерна, витрачається на нагрівання датчика з млином.
Кількість теплоти, віддане зерном при розуміли, буде
Кількість теплоти, отримане охолодженим до температури 5-8 ° С датчиком з млином при теплообміні в процесі розмелювання контрольованого зерна, складе
,
звідси зниження температури зерна в процесі розмелювання в охолодженому датчику
,
,
тобто Т3<Т1 и в процессе размола температура зерна понижается.
Спосіб здійснюється за допомогою вологоміра зерна підвищеної точності ВЗПТ-1. Маса проби зерна т1 = 0,025 кг.
Маса датчика М = 1,5 кг, матеріал - сталь-3 (С2 = 460 Дж / кг.К; С1 - питома теплоємність проби зерна, точне вимірювання важко). Тому величина температури Т0 = 5-8 ° С = 278-281 ° К охолодження датчика обрана експериментальним шляхом з таким розрахунком, що в межах практично можливої температури контрольованого зерна від 5 до 35 ° С вдовольнилося вищенаведене нерівність.
На малюнку показаний ємнісний датчик, який реалізує спосіб. Він складається з корпусу вимірювальної камери, дно якої являє собою електрод 1 нульового потенціалу конденсатора - ємнісного датчика, електроди високого потенціалу (потенційний електрод) 2, кришки 3 ізоляційного (фторопластового) циліндра 4, на якому кріпиться потенційний електрод 2, ножа 5 і термодіода 6 . Між електродами 1 і 2 поміщений контрольований матеріал - шрот зерна 7; корпус датчика 8; направляючий зерна 9; підшипник 10.
Датчиком місткості з розмелюють пристроєм
Спосіб здійснюється наступним чином: за годину до початку вимірювання два вищевказаних датчика поміщаються в холодильник типу "Морозко", в якому встановлена температура 5-8 ° С.
З контрольованого зерна береться проба масою 25 г і поміщається в вийнятий з холодильника перший ємнісний датчик; измельчающий механізм (ніж) 5 датчика приєднується до електроприводу, який включається в протягом 20 секунд і контрольована проба зерна розмелюють. Після цього кришка 3 спускається зусиллям спеціального преса до упору, при цьому розмелений контрольований матеріал (тротил зерна) 7 ущільнюється між електродами 1 і 2 до постійного об'єму. Одночасно в розмолоту масу занурюється датчик температури (термодіод) 6, який прикріплений на ізоляційному циліндрі 4.
Ємнісний датчик від'єднується від електроприводу і електрично підключається до вимірника електричної ємності і температури, вимірюється ємність датчика і температура розмеленого зерна, визначається по калібрувальних характеристикам значення вологості. Після цього перший ємнісний датчик, температура якого підвищувалася до Т3 ° С, звільняють від розмеленого зерна і поміщають в холодильник "Морозко" з попередньо встановленою температурою 5-8 ° С. Для вимірювання вологості другої проби зерна з холодильника дістають другий ємнісний датчик і вимірюють вологість. Потім в холодильник ставлять другий датчик.
Для вимірювання вологості третього зразка зерна з холодильника дістають перший датчик, який встиг охолонути до 5-8 ° С; вологість четвертого зразка вимірюють за допомогою другого датчика і т.д.
Спосіб був здійснений за допомогою зазначеного пристрою при температурі навколишнього повітря 17-21 ° С. Проби зерна бралися з температурою 17, 21, 25 і 30 ° С.
Контроль температури розмеленого зерна і датчика з млином показав, що в процесі розмелювання температура зерна знижується відповідно до 10, 15, 18 і 23 ° С.
Запропонований спосіб дав можливість практично повністю усунути складову похибка, викликану втратами вологи в процесі розуміли зерна, в результаті чого вдалося підвищити точність вимірювання його вологості влагомером ВЗПТ-1 (довести похибка вимірювання до ± 0,6% проти 1-1,5% в існуючих ємнісних вологомірах).
Хурцілова А. і ін. "Новий спосіб вимірювання вологості зерна"