Детали машин : Измерение влажности зерна
Измерение влажности зерна
Министерство
Образования Российской Федерации
Дальневосточная
Государственная Академия
Экономики и
Управления
Кафедра
технологического оборудования и инженерных коммуникаций
РЕФЕРАТ
по дисциплине
"Методы и средства измерений и контроля"
Измерение влажности
зерна
Работал: Принял:
студент 431-С ст.
преподаватель
Лаврова Ю.А. Слесаренко
И.Б.
Владивосток
2002
При измерении влажности сыпучих материалов емкостным
методом наилучшие результаты в смысле точности измерения достигаются при полном
устранении влияния переменной объемной массы, т.е. при уплотнении постоянной
массы контролируемого материала между электродами емкостного датчика до
постоянного объема, т.е. при обеспечении постоянной плотности.
В случае измерения влажности зерновых (пшеницы, ржи,
ячменя, овса, проса и др.) использовать непосредственно этот способ не удается
по той причине, что зерновые при низкой влажности не сжимаются и уплотнению не
поддаются.
Поэтому для повышения точности измерения влажности зерновых
предложен способ, включающий помещение контролируемого зерна в емкостный
датчик, совмещенный с мельницей, размол зерна до определенного дисперсного
состояния, уплотнение размолотой массы (трота) между электродами датчика до
постоянного объема, измерение емкости датчика и определение влажности по
заранее составленным градуировочным характеристикам.
Однако этот способ имеет существенный недостаток,
который ограничивает использование способа - размол зерновых в емкостном
датчике возможен с помощью мельницы с электроприводом с высокой скоростью
оборотов. Поэтому в процессе размола повышается температура размалываемого
зерна и датчика с мельницей, что вызывает неконтролируемые потери влаги, т.е.
резкое повышение погрешности измерения влажности.
Например, эксперименты, проведенные при температуре
окружающего воздуха и зерна пшеницы 17-21°С
показали, что температура размолотого зерна и датчика с мельницей в процессе
размола первого образца пшеницы повысилась до 30°С, второго - (с температурой 27-28°С) до 34-35°С, а
третьего образца в том же датчике (с температурой 30-32°С) до 40-42°С.
Устранение этого недостатка в предложенном способе
достигается тем, что образец зерна с постоянной массой помещается в емкостной
датчик с мельницей, предварительно охлажденный до температуры 5-8°С, при этом масса навески пробы контролируемого зерна
и датчика с мельницей и материал датчика с мельницей выбраны при условии
выполнения неравенства
где Т0 - температура
датчика с мельницей до помещения в него контролируемого зерна;
Т1
- температура контролируемого зерна до размола;
Т2 - температура контролируемого зерна после
размола в случае неохлажденного датчика с мельницей;
Т3 - конечная температура контролируемого зерна после размола и датчика с
мельницей;
DТ1 = Т2 -
Т1 - повышение температуры зерна в результате размола;
DТ2 = Т2 -
Т3 - понижение температуры зерна в процессе размола в
предварительно охлажденном датчике с мельницей;
С1, С2 - удельная теплоемкость
контролируемого зерна и материала датчика с мельницей;
m1,
m2 -
масса пробы зерна и датчика с мельницей соответственно.
Предварительное охлаждение датчика с мельницей до
температуры Т0 - 5-8°С, соответствующий подбор масс
пробы контролируемого сыпучего материала m1, датчика т2
и материала датчика с удельной теплоемкостью С2 обеспечивает
то, что в процессе размола температура материала Т3 получается
ниже, чем первоначальная температура пробы контролируемого материала 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
,
где DТ1
= Т2 -
Т1
В процессе размола в охлажденном датчике происходит
теплообмен между пробой зерна и охлажденным датчиком, при этом внутренняя
энергия, выделенная при охлаждении пробы зерна, расходуется на нагревание
датчика с мельницей.
Количество теплоты, отданное зерном при размоле, будет
Количество теплоты, полученное охлажденным до
температуры 5-8°С датчиком с мельницей при теплообмене в процессе размола
контролируемого зерна, составит
Очевидно
Q2 = Q3.
,
отсюда понижение температуры зерна в процессе размола
в охлажденном датчике
,
когда т1, С2, т2,
Т0 выбраны соответствующим образом
,
т.е. Т3 < Т1
и в процессе размола температура зерна понижается.
Способ осуществляется с помощью влагомера зерна
повышенной точности ВЗПТ-1. Масса пробы зерна т1 = 0,025 кг.
Масса датчика М = 1,5 кг, материал - сталь-3 (С2
= 460 Дж/кг.К; С1 - удельная теплоемкость пробы зерна, точное
измерение затруднительно). Поэтому величина температуры Т0 =
5-8°С = 278-281°К охлаждения датчика выбрана экспериментальным путем с таким
расчетом, что в пределах практически возможной температуры контролируемого
зерна от 5 до 35°С удовлетворилось вышеприведенное неравенство.
На рисунке показан емкостный датчик, реализующий
способ. Он состоит из корпуса измерительной камеры, дно которой представляет
собой электрод 1 нулевого потенциала конденсатора - емкостного датчика,
электрода высокого потенциала (потенциальный электрод) 2, крышки 3
изоляционного (фторопластового) цилиндра 4, на котором крепится
потенциальный электрод 2, ножа 5 и термодиода 6. Между
электродами 1 и 2 помещен контролируемый материал - шрот зерна 7;
корпус датчика 8; направляющий зерна 9; подшипник 10.
Емкостной датчик
с размалывающим устройством
Способ осуществляется следующим образом: за час до
начала измерения два вышеуказанных датчика помещаются в холодильник типа
"Морозко", в котором установлена температура 5-8°С.
Из контролируемого зерна берется проба массой 25 г и
помещается в вынутый из холодильника первый емкостный датчик; измельчающий
механизм (нож) 5 датчика присоединяется к электроприводу, который
включается в течение 20 с и контролируемая проба зерна размалывается. После
этого крышка 3 спускается усилием специального пресса до упора, при этом
размолотый контролируемый материал (трот зерна) 7 уплотняется между
электродами 1 и 2 до постоянного объема. Одновременно в
размолотую массу погружается датчик температуры (термодиод) 6, который
прикреплен на изоляционном цилиндре 4.
Емкостный датчик отсоединяется от электропривода и
электрически подключается к измерителю электрической емкости и температуры,
измеряется емкость датчика и температура размолотого зерна, определяется по
калибровочным характеристикам значение влажности. После этого первый емкостный
датчик, температура которого повышалась до Т3°С, освобождают
от размолотого зерна и помещают в холодильник "Морозко" с
предварительно установленной температурой 5-8°С. Для измерения влажности второй
пробы зерна из холодильника достают второй емкостный датчик и измеряют влажность.
Затем в холодильник ставят второй датчик.
Для измерения влажности третьего образца зерна из
холодильника достают первый датчик, который успел охладиться до 5-8°С; влажность четвертого образца измеряют с помощью
второго датчика и т.д.
Способ был осуществлен с помощью указанного устройства
при температуре окружающего воздуха 17-21°С.
Пробы зерна брались с температурой 17, 21, 25 и 30°С.
Контроль температуры размолотого зерна и датчика с
мельницей показал, что в процессе размола температура зерна понижается
соответственно до 10, 15, 18 и 23°С.
Предложенный способ дал возможность практически
полностью устранить составляющую погрешность, вызванную потерями влаги в
процессе размола зерна, в результате чего удалось повысить точность измерения
его влажности влагомером ВЗПТ-1 (довести погрешность измерения до ±0,6% против
1-1,5% в существующих емкостных влагомерах).
Литература:
Хурцилова А. и др. "Новый способ измерения
влажности зерна"
|