Способ измерения плотности сыпучего материала

1242754 Изобретение относится к техникеизмерения плотности сыпучих материалов и может быть использовано напредприятиях радиотехнической промьппленности, например, для контролякачества шихты при производстве керамических изделий.Целью изобретения является ловы.шение точности измерения плотностисыпучихматериалов.На чертеже изображено устройстводля реализации способа.Устройство содержит бункер 1,накладные электроды 2 и 3, регистрирующий прибор 4, грибовидный стол 5и вибратор 6,Для реализации способа выполняютследующие операции: взвешивают сыпучий материал, загружают его в бункер и вибрируют в режиме виброкипения, перемешивая его частицы прирасходе равном нулю. Приводят в виброожиженное состояние.Пропускают сыпучий материал ввиброожиженном состоянии через емкостный датчик при условии, что расход где С - расход, кг/с;1( = (0,5-1)"10 - коэФФициент,зависящий от дисперсности сыпучегоматериала, Н/мЯ - объем емкостного датчика, м;Е - частота виброколебаний частиц сыпучего материала, Гц,и измеряют диэлектрическую вязкостьсыпучего материала.Добавляют в интервале 5-15 мас.7проводящего порошка в сыпучий материал, подбирая максимальный диаметрчастиц порошка меньше половины среднего диаметра частиц сыпучего материала, Перемешивают сыпучий материалс добавкой проводящего порошка врежиме виброкипрния и расходе равном нулю. Повторно пропускают сыпучий материал в виброожиженном состоянии через емкостный датчик прирасходе СКЯ/Е и измеряют диэлектрическую проницаемость Я сыпучегоматериала, содержащего проводящийпорошок,По известным диэлектрическим проницаемостям Е, и Е и относительной. концентрации проводящего порошка определяют плотность сыпучего материала по Формуле а = 6 ю(1., - Л)(Я,-2), ( )где ю - плотность сыпучего материала, кг/мб - кажущаяся (или материальная)плотность проводящего порошка кг/мотносительная массовая конМОСцентрация проводящего порош- О ка в сыпучем материале;Я и Я - относительные диэлектричес 1 2кие проницаемости сыпучегоматериала до и после введения проводящего порошка,Чтобы увеличить приращение диэлектрической проницаемости, относительную массовую концентрацию выбира-.ют максимально, возможной в интервале 0,05-0,15 (5-15 мас.".), учитывающем плотность сыпучего .материалатак, чтобы объемная концентрацияне превышала. 0,2 (когда избыто 1 тонкодисперсного проводящего порошканачинает изменять объем измеряемогосыпучего материала). Для легких сыпучих материалов типа золы такойпредел наступает при 57. проводящегопорошка в золе, для тяжелых (типаокиси никеля) - при 5 мас,Е.ЗОП р и м е р 1, Проводят измерение плотности речного песка со средним размером частиц 0,2 мм на емкостном датчике, состоящем из бункера ввице вертикальной кварцевой трубки1 диаметром 20 мм и высотой 100 мм 5 с накладными электродами 2 и 3 измедной Фольги, подключенными к регистрирующему прибору 4 типа Р,и грибовидного стального столика 5,диаметром 24 мм с регулируемым посредством винтовой нарезки на егоножке зазором, а также вибратора 6,механически жестко связанного струбкой 1 и столиком 5 с помощьюкронштейна15Вибратор 6 собирают на. микродвигателе ДПМ - 20 Н 1-0,4, на валукоторого с эксцентриситетным радиусом 10 мм закреплен дебалансныйгруз 1 г, жестко закрепленный натрубке 1 с валом, параллельным оситрубки. Такая конструкция вибратораобеспечивает во всем объеме по трубке 1 необходимый диапазон виброскоростей частиц золы от 5 (виброожи,женное состояние с минимальной вязгкостью) до 30 м/с (виброкипениесыпучего материала с перемешиваниемчастиц) при изменении напряженияпитания от 5 до 20 В переменного тока (50 Гц). Ориентировочное значение виброускорения частиц рассчитывают по формуле, измеряя частоту вращения двигателяа = тпПдlм,,где о - виброускорение частиц, м/сг.щ - масса дебалансногогруза, кг;Ю - масса емкостного датчика , кг;- дебалансный радиус, м;Ю = 27 1 - круговая частота вра -щения двигателя,рад/с,При упомянутых размерах элементоввибратора виброожиженное состояниес минимальной вязкостью (а = 5 м/с )наблюдается при скорости вращения300 рад/с, а виброкипение (а =30 / ) - 735 рад/Загруженный в бункер песок выдерживают в режиме виброкипения в течение 1 мин, переключают вибратор нарежим, соответствующий виброожижен,ному состоянию песка, и открывают,зазор Ь, чтобы он был больше удвоенного размера частиц песка (0,2 мм),но меньше половины радиуса, и равен-410 кг/с, что удовлетворяет условию (1).Регистрирующий прибор 4 можетбыть проградуирован непосредственнов диэлектрических проницаемостяхпредварительным заполнением емкостного датчика жидкостями с известны -ми диэлектрическими проницаемостями(керосин, Я = 2,1 и т.д,) либо срассчитывают по эмпирической формуле. Например, для предлагаемогоемкостного датчикаЯ = (7,4 С - 16)/(16 - С), (3)где С - емкость между электродами2 и 3.В качестве проводящего порошка используют кокс с кажущейся плотностью с 1 = 760 кг/с и максимальным диаметром частиц 0,1 мм.По справочной насыпной плотности песка с 1, = 1600-2200 кг/м оценива 7ют допустимую массовую концентрацию й = 0,2 с 1 /й = 0,07-0,1, принимают значение с 1 = 0,05, гаранти- руюшее точность измерений. Результаты измерений и расчетаплотности песка представлены втаблице.П р и м е р 2. Проводят измерение плотности золы уноса котлоагрегатов (насыпная плотность д- 1000 кг/м"), Средняя величиначастиц 40 мкм. Поэтому в качествепроводящего порошка удобно использовать сажу, частицы которой меньше5 мкм, а материальная плотность Й =2000 кг/и . Ориентировочный расчет(0,2 с 1 д/с 11 = 0,2 ф 2000/1000) позволя в .ет применить концентрацию сажи 15 омас - 0,15Результат измерения плотности золы внесены в таблицу.Из описания способа определенияплотности сыпучего материала с чевид.но, что возможны разновидности применения способа.Например, зная плотность в вибро -ожижепном состоянии какого-либосыпучего материала, можно по немуопределить плотность другого, дажене зная кажущейся (или материальной)плотности проводящего порошка, который в этом случае должен быть одини тот же.В качестве проводящего порошка 30 можно использовать градуированные ипорошковые металлы. Например, в производстве пьезокерамики при приготовлении шихты титаната бария егомодифицируют для улучшения диэлектрических свойств металлическим кобальтом 1 мас.Е, который в процессеобжига окисляется в окись кобальта.Незначительная (меньше 52 доза проводящего порошка) вполне допустима,благодаря возрастанию чу. стьительности предлагаемого метода с ростомдиэлектрической проницаемости шихты.Таким образом, предлагаемый способ измерения плотности сыпучих материалов позволяет повысить точность измерения плотности сыпучего материала до 57., в то время как в известных способах величина плотности зависит от предыстории приготовления пробы и колеблется в пределах 151.Формула изобретенияСпособ измерения плотности сыпу чего материала, включающий предварительное взвешивание материала и еговибрацию в режиме виброкипения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,754 тиц сыпучегоматериала, Гц,Т Сыпучий материал проводящий порошок С, пФ С.,п Ф Й кг/м Вес средний размер частицплот- ность размер частиц мм речной песок кокс 760 0,1 0,2 мм сажа 5,06 5,85820 0,005 2000 0,15 1,96 2,69 зола уноса 0,04 мм Подписи аказ .3691/3 ВНИИПО Тираж 1 олигр, пр-тие, г. Ужгород, ул, Проектная оиэ 3 1242с целью повышения точности, сыпучииматериал, приведенный в виброожиженное состояние, пропускают через емкостный датчик с расходомКОЙ,5где К = (0,5-10)10 - коэффициент,Эзависящийот дисперсности сыпучегоматериала,Н/м 4.( - объем емкостного датчика, мЕ - частота виброколебаний часи измеряют диэлектрическую проницаемость Е затем дббавляют в сыпучийматериал проводящий порошок с относительной массовой концентрациейс 1 А, = 5-153, перемешивают смесь врежиме виброкипения, пропускают еечерез емкостный датчик с тем же расходом, измеряют диэлектрическуюпроницаемость смеси с и определяютплотность сыпучего материла Д поформуле П 3 с 1 -1 э Д == - Д (Д - 1)(1-" - Я ), кг/м о .мси с 2