Academia de stat din Far Eastern
Economie și management
Departamentul de echipamente tehnologice și utilități
pe disciplina "Metode și mijloace de măsurare și control"
Măsurarea conținutului de umiditate al boabelor
studentul 431-C al art. profesor
Lavrova Yu.A. Slesarenko I.B.
Atunci când se măsoară conținutul de umiditate al materialelor vrac utilizând o metodă capacitivă, cele mai bune rezultate în ceea ce privește precizia de măsurare sunt obținute prin eliminarea completă a influenței unei mase volumetrice variabile, adică atunci când masa constantă a materialului controlat este comprimată între electrozii senzorului capacitiv la un volum constant, adică menținând în același timp o densitate constantă.
În cazul măsurării conținutului de umiditate de cereale (grâu, secară, orz, ovăz, mei, și alții.) Este folosit în mod direct, această metodă nu este posibil pentru motivul că granulele la umiditate scăzută nu sunt comprimate și nu poate fi compactat.
Prin urmare, pentru a îmbunătăți precizia de cereale de măsurare a umidității oferă o metodă ce cuprinde introducerea unui bob controlat în senzor capacitiv, combinat cu moara, măcinarea boabelor la o anumită stare de particule, sigilarea rupt (Trot) între electrozii senzorului la volum constant senzor de măsurare capacitate și umiditate determinarea la predeterminate compusă din caracteristicile de calibrare.
Cu toate acestea, această metodă prezintă un dezavantaj semnificativ, care limitează utilizarea metodei - măcinarea cerealelor într-un senzor capacitiv este posibilă prin intermediul unei moară cu un mecanism electric cu viteză mare de rotație. Prin urmare, în procesul de măcinare, temperatura granulelor de măcinat și a senzorului cu moara crește, ceea ce determină pierderi necontrolate de umiditate, adică creșterea accentuată a erorii de măsurare a umidității.
De exemplu, experimentele efectuate la temperatura ambiantă și grâu de 17-21 ° C, a arătat că senzorul de temperatură de cereale măcinate și moara de măcinare în timpul primei probe de grâu a crescut la 30 ° C, a doua - (temperatura 27-28 ° C) la 34-35 ° C, iar al treilea eșantion în același senzor (temperatură 30-32 ° C) la 40-42 ° C,
Eliminarea acestui dezavantaj în metoda conform invenției este obținută prin aceea că modelul de cereale la o masă constantă este plasată într-un senzor capacitiv cu o moară, pre-răcită la o temperatură de 5-8 ° C, senzorul de greutate și controlată proba de cereale cu o moară de probă și materialul senzorului la moara la selectat cu condiția ca inegalitatea
unde T0 este temperatura senzorului cu moara înainte ca boabele controlate să fie plasate în el;
T1 - temperatura granulelor controlate înainte de măcinare;
T2 - temperatura cerealelor controlate după măcinare în cazul unui senzor fără răcire cu o moară;
T3 este temperatura finală a boabelor controlate după măcinare și senzorul cu moara;
DT1 = Т2-Т1- creșterea temperaturii cerealelor ca rezultat al măcinării;
DT2 = Т2-Т3 - scăderea temperaturii cerealelor în timpul măcinării într-un senzor pre-răcit cu o moară;
C1. C2 - căldura specifică a cerealelor și materialului senzor controlat cu morarul;
m1, m2 este masa probei de cereale și respectiv a senzorului cu moara.
Înainte de răcirea senzorului cu moara la o temperatură de T0- 5-8 ° C, selectarea corespunzătoare a masei probei materialului vrac controlat m1. senzorul T2 și materialul senzorului cu căldura specifică C2 asigură că, în timpul procesului de măcinare, temperatura materialului T3 este obținută mai mică decât temperatura inițială a probei materialului controlat T1, T3 <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
,
În procesul de măcinare în senzorul răcit, schimbul de căldură are loc între proba de cereale și senzorul răcit, în timp ce energia internă eliberată la răcirea probei de boabe este consumată pentru încălzirea senzorului cu moara.
Cantitatea de căldură dată de cereale în timpul măcinării va fi
Cantitatea de căldură obținută de senzorul răcit cu o temperatură de 5-8 ° C cu moara în timpul schimbului de căldură în timpul măcinării cerealelor controlate va fi
,
prin urmare, scăderea temperaturii cerealelor în procesul de măcinare în senzorul răcit
,
,
și anume T3<Т1 и в процессе размола температура зерна понижается.
Metoda se realizează cu ajutorul unui contor de umiditate de înaltă precizie a cerealelor VZPT-1. Masa probei de cereale este m1 = 0,025 kg.
Greutatea senzorului este M = 1,5 kg, materialul este oțel-3 (C2 = 460 J / kg.K; C1 este căldura specifică a probei de cereale, măsurarea exactă este dificilă). Prin urmare, temperatura T0 = 5-8 ° C = 278-281 ° K a răcirii senzorului a fost aleasă experimental astfel încât inegalitatea de mai sus a fost satisfăcută în limitele temperaturii practic posibile a boabelor controlate de la 5 la 35 ° C.
Figura prezintă un senzor capacitiv care implementează metoda. Se compune dintr-o carcasă camera de măsurare, fundul care este un electrod 1 zero, potențial condensator - un senzor capacitiv, un potențial de electrod ridicat (potențial de electrod) 2, capacul 3 al izolației (PTFE) cilindru 4, care este fixat un potențial de electrod 2, cuțitul 5 și dioda 6 . între electrozii 1 și 2 plasate controlat material - făină de porumb 7; Senzor carcasă 8; Ghid de cereale 9; rulment 10.
Senzor capacitiv cu dispozitiv de măcinare
Metoda se realizează după cum urmează: cu o oră înainte de începerea măsurării, cei doi senzori de mai sus sunt plasați într-un tip de frigider "Morozko", în care temperatura este setată la 5-8 ° C.
O probă cu o masă de 25 g se prelevează de la boabele controlate și se pune în primul senzor capacitiv îndepărtat din frigider; Mecanismul de măcinare (cuțitul) 5 al senzorului este conectat la unitatea electrică, care se rotește timp de 20 de secunde, iar proba controlată a cerealelor este măcinată. După aceea, capacul 3 este coborât de forța presei speciale până când se oprește, în timp ce materialul de control al solului (turta de cereale) 7 este etanșat între electrozii 1 și 2 la un volum constant. Simultan, un senzor de temperatură (termodiode) 6 este scufundat în masa de sol, care este atașată la cilindrul izolator 4.
Senzorul capacitiv este deconectat de la acționarea electrică și conectat electric la contorul capacității și temperaturii electrice, se măsoară capacitatea senzorului și temperatura cerealelor măcinate, valoarea de umiditate determinată de caracteristicile de calibrare. După aceea, primul senzor capacitiv, a cărui temperatură a fost ridicată la T3 ° C, este eliberată de cereale măcinate și introdusă într-un frigider "Morozko" cu o temperatură prestabilită de 5-8 ° C. Pentru a măsura umiditatea celui de-al doilea eșantion de cereale din frigider, se scoate un al doilea senzor capacitiv și se măsoară umiditatea. Apoi, un al doilea senzor este plasat în frigider.
Pentru a măsura conținutul de umiditate al celei de-a treia probe de boabe din frigider, se obține primul senzor, care sa răcit la 5-8 ° C; umiditatea celui de-al patrulea eșantion este măsurată cu un al doilea senzor etc.
Metoda a fost realizată cu ajutorul dispozitivului menționat la o temperatură ambiantă de 17-21 ° C Probele de porumb au fost prelevate la o temperatură de 17, 21, 25 și 30 ° C.
Controlul temperaturii cerealelor măcinate și a senzorului cu moara a arătat că, în timpul procesului de măcinare, temperatura cerealelor este redusă la 10, 15, 18 și, respectiv, 23 ° C.
Metoda propusă a făcut posibilă eliminarea aproape complet componenta de eroare cauzată de pierderea umidității în procesul de măcinare de cereale, prin precizia de măsurare a imbunatatit umiditate higrometru VZPT-1 (pentru a aduce eroarea de măsurare ± 0,6% 1-1,5% față existent metri umiditate capacitiv).
A. Khurtsilova și alții "Un nou mod de măsurare a conținutului de umiditate al boabelor"