Совершенствование автоматических термовакуумных влагомеров для продуктов горнохимического производства

• Автор: Якобишвили, Илья Аронович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 254 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗМЕРЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ ТЕРМОВАКУУМНЫМ МЕТОДОМ.

1.1. Аналитический обзор современных методов

и средств измерения влажности .

1.2. Термовакуумный метод измерения влажности .

1.2.1. Основы теории термовакуумной влагометрии

1.2.2. Краткий обзор приборов, основанных на термовакуумном методе измерения влажности.

1.3. Сравнительный анализ термовакуумных влагомеров и постановка задачи .

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТЕРМОВАКУУМНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
2.1. Методические погрешности термовакуумного метода
2.1.1. Теоретическая оценка влияния начального температурного напора
2.1.2. Влияние изменения толягины слоя измеряемого материала на показания термовакуумных влагомеров .
2.2. Экспериментальные исследования и уточнение теоретической модели с целью синтеза термовакуумных влагомеров с автоматической температурной компенсацией .
2.2.1. Аппаратура для экспериментальных
исследований
Стр.
2.2.2. Исследование процесса теплообмена вакуумируемого материала .
X 4.
2.2.3. Уточнение теоретической модели
метода
2.3. Исследование и расчет вакуумной системы
термовакуумных влагомеров .
Глава 3. СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ ТЕРМОВАКУУМНЫХ ВЛАГОМЕРОВ С
АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ .
3.1. Синтез структурной схемы первичных измерительных преобразователей термовакуумных влагомеров .
З. Синтез структурной схемы вакуумной
камеры.
3.1.2. Математическое описание термометрического преобразователя .
3.1.3. Определение передаточной функции термопреобразователя по экспериментальным данным.
3.1.4. Теоретическая оценка динамической погрешности термопреобразователя термовакуумных влагомеров .
3.2. Структурный синтез схем регистрации и.записи, экстремума входного сигнала .
3.3. Синтез передаточных.функций корректирующих . устройств
3.3.1. Термовакуумные влагомеры со стабилизацией начального температурного напора
3.3.2. Структурный синтез термовакуумных влагомеров с электрической компенсацией, влияния температурного напора .
Глава 4. СИНТЕЗ СХЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ТЕРМОВАКУУМНЫХ ВЛАГОМЕРОВ
4.1. Обобщенные функциональные схемы измерительных преобразователей
4.2. Аппаратурная реализация схем регистрации и записи экстремума медленно меняющихся сигналов.
4.2.1. Устройство регистрации экстремума на основе дифференцирующего усилителя
4.2.2. Принцип работы устройства регистрации и записи экстремума на основе интегрирующего усилителя.
4.2.3. Исследование синтезированной схемы регистрации и записи экстремума и анализ ее погрешностей
4.3. Измерительные преобразователи термовакуумных влагомеров без схем термокомпенсации .
4.3.1. Измерительные преобразователи с применением аналоговой памяти на конденсаторах
4.3.2. Аппаратурная погрешность схем с аналоговой памятью на конденсаторах и ее минимизация применением интегратора в качеств элемента
памяти
4.4. Измерительные преобразователи термовакуумных влагомеров с автоматической температурной компенсацией .
Глава 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕРМОВАКУУМНЫХ ВЛАГОМЕРОВ .
5.1. Разработка общей функциональной схемы термовакуумного влагомера с автоматической температурной компенсацией
5.2. Разработка экспрессной влагометрической системы.
5.2.1. Блок автоматики термовакуумного влагомера.
5.2.2. Елок нормализации результата измерения
5.3. Конструкция, монтаж и эксплуатация влагомера .
5.4. Производственные испытания и градуировка термовакуумного влагомера для некоторых продуктов горнохимического производства .
5.4.1. Баритовый концентрат .
5.4.2. Кальцит
5.4.3. Литопонный концентрат
5.4.4. Применение устройства линеаризации для продуктов с нелинейнойградуировочной характеристикой .
5.5. Рекомендации по дальнейшему совершенствованию термовакуумных влагомеров
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Основным недостатком описанных выше методов является индивидуальная градуировка датчиков, непостоянство теплового контакта зонд среда, что значительно ограничивает внедрение этих методов. Массопереносные методы основаны на изучении переходных процессов кинетические массопереносные методы или установившегося равновесного состояния термодинамической системы статическое состояние, в состав которой входит исследуемое влажное вещество . Статические методы, обладая большой точностью, имеют существенный недостаток большое время анализа, что делает их непригодными в автоматических системах измерения влажности. Кинетические массопереносные методы обладают значительно большей экспрессностыо. Из этих методов наибольшее распространение в последнее время получил калориметрический или термовакуумный метод измерения влажности . Целый ряд исследований ,, показали, что термовакуумный влагомер является единственно приемлемым для измерения малых влагосодержаний веществ с переменным химическим составом. Принцип действия термовакуумных влагомеров основан на следующем если поместить тонкий слой влажного материала в герметизированную камеру и произвести ее вакуумирование, то происходит интенсивное испарение воды из материала. Это приводит к понижению температуры образца. Повышение температуры материала связано с теплообменом с окружающей средой. Причем, во времени эти процессы протекают с различной интенсивностью в начале вакуумирования происходит интенсивное испарение влаги, материал остывает, по мере испарения влаги, все заметнее сказываются теплообмен с окружающей средой и температура материала к концу вакуумирования стремится к температуре окружающей среды. Поэтому кривая изменения температуры Л1 Т материала в процессе вакуумирования имеет резко выраженный экстремум рис. Кривые изменения температуры влажных материалов, показанные на рис. В показано, что наиболее тесная корреляция имеет место между величиной экстремума и влажностью. Таким образом измерение влажности термовакуумным методом сводится к регистрации максимального изменения температуры в процессе сброса давления. Рис. Как уже отмечалось выше, термовакуумный метод измерения влажности основан на следующем если тонкий, равномерный по толщине слой материала поместить в герметизированный объем и ваку
уыировать его, то вследствие интенсивного поглощения энергии при фазовом переходе воды в парообразное состояние температура мате риала начнет понижаться. По мере испарения воды интенсивность испарения снижается и температура материала в результате теплообмена с окружающей средой начнет повышаться до температуры стенок камеры. Изменение температуры будет иметь экстремум, величи
на которой зависит от влажности. Эти выводы могут быть обоснованы анализом явлений теплои массопереноса внутри влажного материала при сбросе давления. Теплои массоперенос в вакууме имеет сложный характер и поэтому точное решение задачи связано с большими трудностями. Однако, авторам метода удалось получить основные закономерности процесса из анализа уравнения баланса тепла, содержащего отрицательный источник, связанный с испарением влаги . При этом авторами сделаны следующие допущения распределение температуры в слое не учитывалось теплообмен с внешней средой подчинен закону Ньютона, т. РмРс х. Рм парциальное давление пара на поверхности материала Рс парциальное давление пара в камере Р общее давление парогазовой смеси Р0 внешнее барометрическое давление Ъ энергия фазового перехода связанной воды Т время. Из уравнения 1. При создании специальных условий измерения плотностью лучевого теплообмена и теплопроводностью можно пренебречь зв. Второй член правой части уравнения 1. Срмрсг тгкат 1. А влажность материала. С учетом вышесказанного, уравнение баланса тепла 1. Для решения данного уравнения необходимо знать закон изменения влажности материала в процессе вакуумирования Авторами , на специально сконструированной установке была исследована кинетика ухода влаги из материала при вакуумировании. Подставляя в 1. Т 1. ЧУежрсрТ.