Способ определения распределения влажности в дисперсных материалах

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, в частности к способам определения влажности. Цель изобретения - повышение точности, упрощение и ускорение измерений. Исследуемый образец помещают в металлический контейнер и после выбора условных сечений, разделяющих объем контейнера на несколько частей, определяют местонахождение центра тяжести тела и расстояния между выбранными сечениями и центром тяжести. Затем контейнер деформируют и вновь устанавливают положение центра тяжести и расстояния до него от сечений. Изменение формы контейнера проводят (N-1) раз, если выбрано N сечений. Полученные результаты измерений обрабатывают известными математическими способами и получают распределение влаги в дисперсном материале. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gl)g G О1 N 25/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4618326/40-25 (22) 27.10.88 (46) 30.08 ° 90. Бюл. № 32 (72) Н,Н.Гринчик, А.С.Кпепанда и А.П.Кузнецов (53) 543 ° 712.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 949459, кл. С 01 N 25/56, 1983. ..Shah D. et al. An experimental

determination of She heat and mass fransfer coefficients in moist unsaturated soils. — Int. J. Heat Mass..

TransЕеr, v. 27, 1984, N 7, р. 1075-1085. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ В ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям, в частности

Изобретение относится к теплофи- . зическим измерениям распределения влажности в дисперсных средах, в частности в грунтах.

Цель изобретения — повышение точности, упрощение и ускорение процесса апределения распределения влажности.

На фиг. 1 представлен недеформированный контейнер с исследуемым материалом, на фиг. 2 — тот же контейнер после изменения его геометрической форж.

Тонкостенный контейнер 1, изготовленный, например, из отоженной меди, с влажным дисперсным.материалом 2, (1g) SU(II) 3 589 1! 799.. 1 к способам определения влажности, Цель изобретения — повьппение точности, упрощение и ускорение измерений.

Исследуемый образец помещают в металлический контейнер и после выбора условных сечений, разделяющих объем контейнера на несколько частей,определяют местонахождение центра тяжес— ти тела и расстояния между выбранными сечениями и центром тяжести, Затем контейнер деформируют и вновь устанавливают положение центра тяжести и расстояния до него от сечений. Изменение формы контейнера проводят (N-1) раз, если выбрано N сечений.

Полученные результаты измерений обрабатывают известными математическими способами и получают распределение влаги в дисперсном материале.

2 ил. напрж ер песком, уравновешивают на весовом устройстве 3 рычажного типа.

Нагреватель 4 служит для создания условий возникновения процесса тепловлагопереноса в контейнере с материалом (если это необходимо),Предварительно выбирают количество сечений, в которых по условию задачи необходимо определить влажность, и произ.водят их маркировку. В описываемом случае выбрано четыре сечения 5-8, Силы Р— Р, приложенные в этих сечениях, равны значениям веса участков 9 — 12 (их гранипы на фиг,1 показаны пунктирными линиями).Значения плеч действия сил Р„ — P атно! 589179 аз

I а

ff а

Ф

I а

Ц а4 а„

1.а, а2

I а

ff а

1 1

0 аг

I аг а3 а (а4

Ц а2

У а> ф а4

P 1 аг (а и аг аз (а4

II а4

I а

lI а3

3 аз

1 Р 1 а

I а4

/f а„

ai аз з

6 f(а1 аз а4! а4

fI а4 аз 0 а а а 0 аз аг аз 0

1 1 1 P а „а

I а1

1 а„

1 I аг аз

fI II аг аз i

Ц а, D f

D z.

P = -- — - P

2 д В Ъ

D4

4 0 ° сительно точки 0 (точки приложения

Весового устройства рычажного типа) 1боэначены на фиг.1 через а — а и их значения определяются достаточНо просто, например с помощью оптических устройств. Предварительно определяют вес контейнера с материаjmoM

Р = Р1+ Р2+ P + Р4.

Таким образом, в данном случае ймеется четыре неизвестных величины

Р1 - Р4, найдя значения которых определяют распределение влажности в контейнере с материалом.

Ввиду того, что процесс влагопереноса является низкоинтенсивным, то справедливо допущение. о неизменности величины распределения влажности в контейнере с материалом в конечНые достаточно короткие отрезки времени. Т.е. неоднократное изменение формы контейнера в течение достаточНо короткого отрезка времени само по себе не скажется на изменении распределения влажности.

На фиг.2 изображено положение 30 контейнера с материапом относительно нового центра тяжести 0 после изменения его Формы. Силы веса Р „ — Р4 а также суммарное их действие Р не

Изменилось, как не изменились точки приложения этих сил 13 — 16, Но так

35 как изменилось положение центра тяжести контейнера с материалом с точки 0 (на фиг. 1) до точки 0 (на

Фиг.2), то изменилось и расстояние от 40

0 дО точек прилОжения сил P1,— P 4 которое в данном случае стало а „вЂ” а .

4Аналогично изменяя форму контейнера еще раз, находя центры тяжести контейнера с материалом 0 и измеряя 45

ff расстояние от него до точек приложения сил веса P — Р4, т,е. измеряя

И II а, — а 4, получают систему из четырех уравнений с четырьмя неизвестны— (P 1 . P4) . которую sanncbfsa® c. e >p дующим образом: а1 1 + 2Р + а2Р3 + a4P4 = О; аР +аР +aР, -аР =О;

II ф

П fl а 1 Р 1 агР < a3P g a4P4.

P1 + P» + Py + P4 = P, Основной определитель будет равен:

Неизвестные Р» Рг, Рз и Р4 вычисляют по правилу Крамера:

Определив величины P1 — Р 4, находят распределение влажности в контейнере с дисперсным материалом. Правые части трех первых уравнений системы могут не быть равными О, если учитывать веса меднъ1х заглушек и участков контейнера, не заполненных грунтом.

5 !5

Чем больше сечений, в которых находится влажность, тем более точно определяется распределение ее в контейнере с материалом.

Пример. Тонкостенный контейнер 1 (фиг.1 и 2) изготовлен иэ отожженного материала АИц. Кго геометрические размеры: длина 450 мм, наружный диаметр 22 мм; толщина стенки 1 мм. Вес контейнера 36,4 г.

С торцов контейнер имеет цилиндрические медные заглушки, наружный диаметр которых равен внутреннему диаметру контейнера и составляет 20 мм, длина одной заглушки 5 мм и вес

7,0 r (на фиг.! и 2 заглушки не показаны).

Внутреннюю полость контейнера заполняют влажной глиной, начальную весовую влажность которой определяют заранее, Она составляет 0,59 г/г, Общий вес влажной глины в контейнере

147,6 r, из них 55,0 r — вес воды и

92,6 — вес сухой глины.

Одним торцом контейнер помещают в сушильный шкаф с температурой

140 — 160 С, который выполняет роль нагревателя 4. В таком положении его выдерживают порядка 48 ч, после чего определяют искомую величину распределения влажности согласно предлагаемому способу.

Система уравнений в данном случае выглядит следующим образом:

+52 Рт 25 Рз

89179 6 контейнера с влажным грунтом веса ! заглушки и веса 10 пог мм контейнера и представляет собой вес влажно5

ro грунта и 440 пог. мм контейнера, т.е. любая из сил веса P — P представляет собой сумму весов сухоro грунта и воды, заключенных в 1/4 части контейнера, и веса самой этой

1/4 части контейнера.

В результате решения системы урав.нений вычисляют значения: P.

342 г; Pq= 401 г; Рз=50,2 г;

Р = 58,5 r.

В рамках сделанных предложений о том, что перемещается только влага:

P = P f/4 сухОго 4/f кфнтмй- ВО4ы

+ Р -+ Р грунта нЕр

20 где первые два слагаемых величины постоянные.

Тогда:

Р, „= 34,2 — 23, 15 — 9,0

25=22г;

Р> о ь,= 40 э 1 — 2310 — 9ю,0 = 8ю 1 r;

30 т.е. весовая влажность в каждой из четырех частей контейнера после

48 ч нагрева составляет соответственно:

35 2 2

= --- — - = 0 095 г/г

23,! 5

8 1

=О 35 r/ã

23,15

105 Р = — 444; ф

109 P = — 385;

148 Р„ + 51 P> — 28 Рз

164 Р, + 54 P — 33 P —

112 Р4 = — 437;

P,+P +Р,+Р+ 183, где значения коэффициентов в левой части системы уравнений получают измерением расстояний от центра тяжести контейнера до точек приложения сил веса Р, — P .

Значения правых частей получают путем вычисления моментов, действующих от сил веса медных заглушек и участков контейнера длиной 5 мм с каждой стороны, не заполненных грунтом. Четвертое уравнение системы ,получено вычитанием из общего веса

18 2

M = -- — — -- = 0 79 г/r

23,15 в

26 5

И = --=+ — — = 1 14 r/r ,4 23, 15

Формула изобретения

Способ определения распределения влажности в дисперсных материалах, заключающийся в создании граничных условий, обуславливающих перераспределение влаги в контейнере с дисперсным материалом, и взвешивании отдельных его частей, о т л и ч а ю— шийся тем, чтО, с целью повьппения точности, упрощения и ускорения процесса опредепения, производят не1589179

Составитель А.Попов

Техред M.Äèäûê

Корректор С.Черни

Редактор М.Петрова

Заказ 2537 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",. г.ужгород, ул. Гагарина,101 однократное изменение формы контейне.ра, e дисперсным материалом с последующим нахождением его перемещающегося центра тяжести и расстояний от

5 центра тяжести до предварительно промаркированных сечений, которыми контейнер с дисперсным материалом условно разбивают на части, по значениям веса которых определяют распределение влажности.