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© до 34−35(С, а третьего образца в том же датчике (с температурой 30−32© 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.

[pic] 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;

(Т1 = Т2 — Т1 — повышение температуры зерна в результате размола;

(Т2 = 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 °C, 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.

[pic], где (Т1 = 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.

[pic].

Количество теплоты, полученное охлажденным до температуры 5−8°С датчиком с мельницей при теплообмене в процессе размола контролируемого зерна, составит.

[pic].

Очевидно Q2 = Q3.

[pic], отсюда понижение температуры зерна в процессе размола в охлажденном датчике.

[pic], когда т1, С2, т2, Т0 выбраны соответствующим образом.

[pic], 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.

[pic].

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 °C.

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).

Хурцилова А. и др. «Новый способ измерения влажности зерна «.