Способы определения влажности груза

2 Контроль относительной влажности воздуха и груза

2.1 Основные характеристики влажного воздуха

При хранении скоропортящихся грузов на холодильных складах, помимо температурных условий, контролируют относительную влажность воздуха в камерах и хранения и влажность самого продукта.

Атмосферный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. В расчётах сухой воздух рассматривают как смесь азота и кислорода. Содержание азота принимают равным 79 % по объёму или 77 % по массе, кислорода соответственно 21 и 23 %. Водяные пары составляют от 0,2 до 2,6 % по объёму.

Атмосферный воздух в естественных условиях всегда является влажным. Воздух, в котором водяные пары находятся в состоянии насыщения, называется насыщенным. Влажный воздух всегда будет насыщенным, если водяные пары в нём находятся в перегретом состоянии. Избыток влаги в насыщенном воздухе конденсируется в виде мелких капель – тумана (облаков) и находится в воздухе. При отрицательных температурах влага в воздухе замерзает, образуя ледяной туман.

Масса влажного воздуха(m_вл) получается сложением массы пара (m_п) и массы сухого воздуха в смеси (m_c).

Влагосодержаниевоздуха представляет собой отношение массы пара к массе сухого воздуха в смеси. Если массу пара (m_п) выражать в граммах, а массу сухого воздуха (m_c) в килограммах, то влагосодержание в г/кг сухого воздуха обозначаютd. Если же обе массы выражать в килограммах, то влагосодержание в кг/кг сухого воздуха обозначают, т. е.= d/1000.

Плотность влажного воздуха определяют как отношение его массы к объёму смеси V:

.

Масса водяного пара, содержащаяся в 1 м 3 воздуха, численно равная плотности пара (_п), называетсяабсолютной влажностью. Отношение абсолютной влажности ненасыщенного воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при одинаковых значениях температуры и давления называетсяотносительной влажностьюи обычно выражается в процентах:

.

Основные характеристики влажного воздуха (удельная теплоёмкость, плотность и энтальпия) при разных температурах приведены в приложении У.

3.2 Принципы и способы контроля относительной влажности воздуха и груза

Существует четыре принципа определения относительной влажности воздуха: психрометрический, гигрометрический, массовый и метод точки росы. При хранении скоропортящихся грузов на складах применяют приборы, работа которых основана на первых двух принципах.

Психрометрическийметод основан на измерении относительной влажности воздуха с помощью психрометров.

Стационарный психрометр Августа (рисунок 9, слева и в центре) состоит из двух термометров: сухого и мокрого. Сухой термометр показывает температуру окружающего воздуха. Термочувствительный патрон второго термометра обёрнут гигроскопической тканью, конец которой опущен в сосуд с водой. Этот термометр показывает температуру воды, находящейся в порах ткани. Вследствие испарения влаги с ткани её температура понижается.

В установившемся состоянии процесса испаряющаяся вода в ткани примет определённую температуру, называемую температурой по мокрому термометру. В этом процессе количество теплоты, израсходованной на испарение влаги, равно количеству теплоты, переданной от воздуха вследствие непосредственного теплообмена. Такой процесс происходит при постоянном теплосодержании и называется адиабатическим насыщением воздуха. Температура испаряющейся воды будет зависеть от относительной влажности воздуха. Чем ниже значение , тем интенсивнее идёт процесс испарения влаги и тем ниже будет температура по мокрому термометру. Разность показаний сухого и мокрого термометров называют психрометрической разностью. Если показания по сухому и мокрому термометрам одинаковы, то=100 %. Зная психрометрическую разность и температуру воздуха, можно с помощью психрометрических таблиц (см. рис. 10, в центре) или диаграмм определить относительную влажность воздуха.

Стационарный психрометр Августа

Стационарные психрометры промышленного изготовления

Аспирационный психрометр Ассамана

Рисунок 10 – Психрометры Августа и Ассмана

Стационарный психрометр Августа в условиях малоподвижного воздуха, а также из-за отсутствия защиты прибора от тепловых излучений окружающих предметов имеет малую точность измерений.

Более точным прибором для определения влажности воздуха является аспирационный психрометр Ассмана. В этом приборе (см. рис. 10, справа) оба наконечника термометра заключены в полированные трубки. Через трубки специальным вентилятором с заводным механизмом прогоняют воздух со скоростью 2,5… 3,0 м/с.. Погрешность показаний мокрого термометра психрометра Ассмана составляет от 1 до 2 %.

Гигрометрическийметод основан на измерении относительной влажности воздуха с помощью гигрометров. Чувствительными элементами этих приборов являются гигроскопические материалы, обладающие свойством изменять свои линейные размеры (обезжиренный человеческий волос, капроновая ткань и др.) либо электропроводимость (LiCl).

На рисунке 11, слева показана принципиальная схема гигрометра мембранно-индукторного типа, в котором мембрана 1из органической нити натянута на кольцо с жёстко фиксируемым центром. Мембрана прогибается в зависимости от влажности воздуха. Колебания её передаются якорю3, входящему в индуктор2. Изменение индукции регистрируется измерительным прибором. Прибор стабильно работает в стационарных условиях в диапазоне относительной влажности от 50 до 100 % и в интервале температур от минус 30 до +35 °С.

Для определения влажности продуктов

Рисунок 11 – Гигрометры

Для определения влажности продуктов используют гигрометры, показанные на рисунке 9.9, справа.

Дистанционное измерение и регулирование относительной влажности воздуха основано на психрометрическом и гигрометрическом принципах. В качестве датчиков сухого и смоченного термометров применяются влагостойкие терморезисторы и термисторы.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Методы и средства измерения влажности твердых и сыпучих тел

Влажность – уровень содержания воды в физических средах или телах. Нюансы понятия и способы измерения зависят от особенностей исследуемых объектов. Для сыпучих и твердых тел влажность – это отношение массы влаги к массе влажного объекта. Показатель во многом зависит от природы материала, степени его измельчения, пористости. Отдельно следует рассматривать понятие влагосодержания – отношение массы влаги к массе сухого вещества. При этом не учитывается молекулярно связанная вода, выделить которую возможно только путем химического разложения.

Влажность остается одним из наиболее важных параметров, подлежащих контролю в ходе производства. От показателей окружающей среды и непосредственно заготовок зависит безопасность рабочего процесса, качество продукции. Современные методы измерения влажности активно используются при изготовлении продуктов питания, строительных материалов, фармацевтической продукции, обработке полезных ископаемых, тканей и многих других товаров массового потребления, к которым предъявляются высокие отраслевые требования.

Прямые и косвенные методы измерения

Для контроля влажности в промышленных условиях используют специальные приборы – влагомеры. Условно все методы, используемые для создания таких устройств, можно разделить на две категории.

Прямые – измерения проводятся через забор пробы материала. Конечные результаты очень точны, но их получение займет немало времени (до 10-15 часов). Также прямые методы не подходят для большинства твердых штучных изделий.

Косвенные – определение влажности осуществляется бесконтактным способом. Полученный результат будет чуть менее точным, но намного более быстрым (обработка данных занимает несколько секунд). Вариант подходит как для сыпучих, так и для твердых материалов.

В основе косвенных методов лежит преобразование понятия влажности в удобную для учета физическую величину. Используемые способы подразделяют на электрические и неэлектрические. В области производства и товароведения предпочтение отдается косвенным измерениям, тогда как прямые варианты исследования востребованы в лабораторных условиях.

Методические погрешности и способы их уменьшения

Все методы измерения влажности остаются относительными, хотя величина и разнообразие их погрешностей колеблются. Наиболее разнообразны причины неточностей для весового подхода, предполагающего воздушно-тепловое высушивание образцов:

термическое разложение органической пробы;

испарение летучих веществ наряду с водой;

неполное удаление влаги в результате достижения равновесия между образцом и давлением пара в окружающей среде;

образование водонепроницаемой корки.

На показатели емкостного метода оказывают влияние температура и способ забора образца. При оптических методах погрешности могут возникать из-за толщины исследуемого материала, в котором сохраняется влага после высушивания поверхностного слоя. Существует несколько способов снизить уровень неточностей или полностью исключить препятствующий фактор:

правильный выбор метода исследования;

использование только надежной, правильно откалиброванной и настроенной аппаратуры;

соблюдение методологических требований к забору проб, проведению исследований.

Каждый из методов имеет установленные пределы неточностей. Так, некоторые приборы не способны определить влажность ниже 10%, а отдельные способы исследования имеют уровень погрешности менее одного процента.

Самые точные методы измерения влажности

Наиболее точные методы и средства измерения влажности для каждого материала будут свои. Самым корректным лабораторным подходом считается воздушно-тепловая сушка, предполагающая взвешивание образца до, во время и после обработки на высокочувствительном оборудовании. При этом техника должна соответствовать требованиям к рабочему эталону первого разряда. Погрешность метода составляет около полупроцента.

Также высокой точностью обладают производственные электрические измерители: сверхвысокочастотные (СВЧ), кондуктометрические, емкостные. Они учитывают принцип серьезного различия между проводимостью воды и сухого материала. Недостатком считается сложность контроля влажности на уровне менее 1%, но это существенно не для всех материалов. Для контроля производственных процессов также используют оптические инфракрасные системы, чья погрешность составляет менее 1%, а диапазон измерений охватывает показатели от 0 до 100%.

Наиболее современные методы измерений

Самым современным и удобным способом определения влажности твердых и сыпучих тел остается использование оптической инфракрасной системы. Метод позволяет достаточно точно определять характеристики исследуемого материала без непосредственного контакта с ним и/или забора образцов. Технология основана на абсорбции водородными связями специфических световых волн. Прибор посылает волну заданной длины, а после считывает объем отраженной энергии, определяя количество молекул воды.

Устройство каждую секунду обрабатывает данные, поступающие с тысяч измерительных точек, что позволяет определять уровень влажности большого объема статических или движущихся тел. При этом оборудование не нуждается в повторной калибровке или специфическом техобслуживании, позволяет постоянно отслеживать качество продукции, при необходимости оптимизировать процесс.

Измерительные приборы

В лабораторных условиях и при производстве некоторых товаров (например, пиломатериалов) используют тяжелое статическое оснащение: сушильные камеры, весы и т.д. При полевой работе оптимальным выбором становятся компактные переносные гигрометры, которые предназначены для оперативного исследования образца. Карманное оборудование чаще используется для сыпучих материалов.

Над конвейерами, бункерами, желобами, сушилками обычно устанавливаются бесконтактные стационарные датчики. Они позволяют круглосуточно осуществлять контроль влажности с привлечением минимального количества персонала. Один оператор способен осуществлять мониторинг большого числа процессов, поскольку при обнаружении несоответствия датчик подает сигнал.

Особенности кондуктометрического метода

Изучая косвенные методы измерения влажности материалов, стоит обратить внимание на кондуктометрический подход, в основе которого лежит определение электрической проводимости исследуемого тела. Большинство сухих материалов остаются диэлектриками, теряя это свойство при намокании. Удельное сопротивление тела меняется в зависимости от влажности – этот показатель и измеряет гигрометр. Метод чаще всего используется при производстве древесины, но на его точность способны отрицательно повлиять особенности структуры материала, наличие загрязнений, воды на поверхности.

Нюансы емкостного метода

Емкостный (диэлькометрический) подход основывается на разнице диэлектрической проницаемости воды и исследуемого материала. Прибор считывает емкость датчика с изучаемым телом, определяя содержание влаги. К преимуществам емкостных гигрометров относится возможность исследовать широкий диапазон показателей с высокой точностью. Необходимо учитывать, что данные прибора могут меняться при разной насыпной плотности материала, неоднородности структуры.

Рабочие частоты влагомеров

Методы и приборы измерения влажности, основанные на высоких частотах, называются СВЧ. Такой подход является разновидностью емкостного способа исследования и основан на изучении проницаемости материала для сверхвысокочастотного излучения. Устройства способны работать с диапазоном от 5*10³ до 5*10⁷ Гц. Чем слабее проходит сигнал через материал, тем выше уровень его влажности. Получаемые данные чрезвычайно точны и используются в основном при производстве ленточного, листового материала, например, картона.

Вывод

Для эффективного определения влажности сыпучих и твердых тел необходимо подбирать соответствующие специфике методы и устройства. Это обеспечит высокую точность и воспроизводимость исследований. На нашем сайте легко заказать прибор с доставкой в любой регион России. В каталоге представлено профессиональное оборудование от известных производителей по выгодным ценам.

Источник