Способ определения влажности хлопковых материалов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 1 И 71 51) Т СССРТКРЫТИИ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ НИЯ ИЗОБ ОП ДЕТЕЛЬСТВ ТОР СНОМ(71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством Отдела теплофизики АН УЗССР(54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ХЛОПКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 1 ЦЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измери тельной технике, может быть использовано в сельском хозяйстве, текстильной промышленности и позволяет упростить анализ и ускорить время его проведения. Влагосодержание образцов определялось методом контактного высушивания между нагретыми поверхностями на термовлагометре по разности массы пробы до и после сушки. Пробу помещают в сосуды 1, 2 (С) сильфонного типа, установленные коак,Я 012524 сиально, закрепленные на одном основании 3 и имеющие общую крыхку.Затем нагревают С 1, 2 до полногоиспарения влаги из образца с помощьюэлемента 3, связанного с терморегулятором 4, тем самым поддерживаетсяпостоянство температуры с точностью+2 С. Сигналы с выходов преобразователей 6, 7 пропорциональные давлениям в С 1, 2, последовательно поступают через блок 8 суммирования,определяющего разность давления в С 1, 2,блоки 12, 13 умножения к первомувходу блока 15 деления. К его второму входу поступает сигнал последовательно от преобразователя 16 температуры, величина которого пропорциональна температуре нагрева, через второй ЦЯблок 9 суммирования (в него предварительно введена цифра 273,15 дляперехода к абсолютной температуре )и блок 14 умножения. Выходной сигналблока 15 поступает на регистрирующийблок 17 со шкалой численного значения влажности в %. 1 з.п. ф-лы, 1 ЮИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в хлопкоочистительной, текстильной промышленности сельском хозяйстве, а также в исследовательских работах при определении влап- ности хлопковых материалов.Цель изобретения - упрощение и ускорение анализа.На чертеже представлена схемаустройства для определения влажностихлопксвых материалов,П р и м е р. Влагосодержание образцов сначала определяли известнымметодом контактного высушивания между нагретыми поверхностями с помощьюизвестного устройства-термовлагомераУСХпо разности массы пробы до ипосле сушки,Масса пробы до сушки составляла40+0,001 г,а после сушки(при 195 С)36,88+0,0012 г. Влажность образцарассчитывали по Формуле:Й = - 1 оо/1 и(1)где ш - масса влаги;М - масса исследуемой пробы.Влажность составила 7,8(относительная погрешность измерения равна 5% ). Измерение проводили 5 раэ,Приводимые циФры представляют собой средне-ариФметическое значение,Затем определяли влагосодержаниеобразцов известной влажности (7,8 )предлагаемым способом,Для этого путем взвешивания определяют массу М пробы.Она равна 10+0,001 г. Пробу помещают в один изсосудов, например в первый сосуд.Производят сжатие сосудов при открытой или неплотно закрытой крышке доминимально возможного объема и герметизируют их с помощью общей крьппки. Измеряют температуру Т, и давление Р, в камерах и определяютначальные объемы У и У, первой ивторой камер.Поскольку сжатие сосудов осуществляют при открытой крьпцке, и послегерметизации температура и давлениев камерах одинаковы и равны температуре окружающей среды Г, и атмосФерному давлению Р, .Сжатие сосудов производят с помощью механических устройств, вручную(2)- влажность (в процентах); - парциальное давление невасьпцающих паров влаги,равное разности давлений в сосудах; где И 55 рвода) и т.д. Необходимым условием является обеспечение сжатия сосуда пе-.ред герметиэацией,Начальные параметры: влажностьпробы, определенная известным способом 11 = 7,8 масса пробы М= 0,9810 кг; минимальный объемпробы Ч = 5,6 10 м ; объем первойкамеры Ч, = 5,37 10 м; обьем вто - 510 рой камеры 7, = 1,82 10 5 м : давление в камерах Р, = 0,9410 Па; раз-,ность давлений в камерах ьР = 0;температура в камерах Т, = 292,45 К,Затем производят оасширение сосу 15 дов, Объем первой камеры Ч псоле расширения должен быть в пределах 2,4-3 -3 э10 -5,5 10 м. В данном случаеустановлен объем Ч, равный 4,45"10 м20 Далее осуществляют нагрев камерпри температуре 393 - 403 К, например при 398 К и постоянно в течение3-5 мин следят эа изменением давления в первой камере, которое в течение 3-5 мин увеличивается, а затемустанавливается постоянное его значение, свидетельствующее о полномиспарении влаги иэ образца.После этого измеряют давленияЗО Р и Р в первой и второй камерах,температуру Т и высоту Н камеры.Затем по известным значениям Р и Ропределяют разность давлений аРв камерах, равную парциальному давлению Р, ненасыщающих паров влагив первой камере,Конечные параметры: объем первойкамеры Ч = 4,45 10 м ; объем втозрой камеры Ч = 1,59 10 м ; темпе 4 п ратура в камерах Т = 398,00 К; давле-.ние в первой камере Р + Р = 1 84 г ф10 Па; давление во второй камере5Р = 1,4610 Па; разность давленийв камерах ьР = Р, = 0,32 10 Па.41По измеренным значениям Р Ч, Тсправочным данным молярной массе во ды .ц = 1,8 10 кг/моль и значениюуниверсальнои газовой постояннойЕ ; - 8,32 Дж/К моль определяют влажность материала по Формуле:125743Ч - объем ненасьпцающих пароввлаги, испарившейся из пробы;Р - молярная масса воды;И - масса исследуемой пробы; 5К - универсальная газовая постоянная;Т - абсолютная температура нагрева.Устройство содержит два герметич- Оных сосуда 1 и 2, выполненные в виде сильфонов, один из которых встроен внутрь другого, имеющие общее основание и крышку, нагревательный элемент 3, терморегулятор 4, теплоизоли рующий кожух 5, дифференциальный манометр, выполненный в виде двух преобразователей 6 и 7 давлений в электрический сигнал, блоки 8 и 9 сум гмирования, преобразователь 10 линей- оного размера сильфона в электрический сигнал, блоки 11 - 14 умножения,блок 15 деления, преобразователь 16температуры в электрический сигнали регистрирующий блок 17,25Устройство работает следующимобразом.В сосуд 1 помещают пробу хлопкового материала массой 10 кг. Сосу- . ды 1 .и 2 сжимают до минимального30 объема. Герметично закрывают крьппку, Затем производят расширение сосудов1 и 2. Сосуды 1 и 2 расширяются и следовательно, снижается давление внутри камеры, что создает благоприятные З 5 условия для ускорения процесса испарения. Осуществляют нагрев до полного испарения влаги из образца при постоянной температуре равной температуре сушки образца, например при 40 393 К.По мере испарения влаги из образца объем сильфонов вторично увеличивается за счет давления паров влаги внутри камеры,тем самым дополнительно создаются условия для интенсивного 45 .и полного испарания влаги из образца, Постоянство температуры с точностьюф+ 2 обеспечивается нагревательным элементом. Работой последнего управляет терморегулятор 4, к входу которого подключен преобразователь 16температуры в электрический сигнал. Сигналы с выходов преобразователей 6 и 7, пропорциональные соответственно давлениям в сосудах 2 и 1,поступают на входы первого блока 8 суммирования. Величина сигнала на выходе блока 8 суммирования пропорциональна разности давлений в сосудах. Сигнал с выхода преобразователя 10, пропорциональный высоте сильфона,поступает на вход первого блока 11 умножения, в который предварительно введено значение площади основания сосуда 1. Далее сигнал с выхода первого блока 1 умножения, пропорциональный объему сосуда 1, поступает на первый вход второго блока 12 умножения,второй вход которого соединен с выходом блока 8 суммирования. Сигнал с выхо-. да второго блока 12 умножения поступает на третий блок 13 умножения, в который предварительно введено значение молярной массы воды, помноженной на 100, т.е. 100 ) . С выхода блока 13 сигнал поступает на первый вход блока 5 деления. Сигнал с выхода преобразователя 16 температуры, величина которого пропорциональна температуре нагрева, поступает на вход второго блока 9 суммирования) в который предварительно введена цифра 273,15 (это необходимо,цля перехода к абсолютной температуре ). С выхода блока 9 сигнал поступает на вход четвертого блока 14 умноже- ния, в который предварительно введено значение массы пробы И, помноженной на универсальную газовую постоянную К,т.е. значение МК.Сигнал с выхода блока 14 умножения поступает на второй вход блока 15 деления, с выхода которого сигнал поступает на вход регистрирующего блока 17.При определении влагосодержания с помощью предлагаемого устройства исключается необходимость пользования тарировочным графиком, так как на выходе устройства (блок 17 регистрации) регистрируется численное значение влажности в процентах.Таким образом, предлагаемь;е способ и устройство обеспечивают возможность непосредственного измерения влажности исследуемых образцов,что позволяет повысить точность, упростить и ускорить процесс.Формула изобретения1. Способ определения влажности хлопковых материалов, включающий взвешивание пробы исследуемого образца, помещение пробы в сосуд, откачку воздуха из сосуда с пробой и контрольного сосуда,герметизацию их,Составитель П.КоптевТехред И.Попович Корректор В.Синицкая Редактор А.Огар Заказ 4907/38 Тираж 778ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 125нагрев сосудов до температуры сушки,измерение разности давлений в сосудах и расчет влажности пробы исследуемого образца, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощенияи ускорения анализа, пробу исследуемого образца помещают в сипьфонныйсосуд, откачку воздуха производятпутем сжатия сосудов до минимального объема, а расчет влажности пробыпроизводят по следующей формуле."К=100 Р ч /МКГ,где Ч - влажность, Е;Р, - парциальное давление ненасыщающих паров воды,равное разности давлений всосудах, Па;Ч - объем ненасыщающих паровчводы, испарившеися иэ пробы, м1 А - молярная масса воды, кг/моль;М - масса исследуемой пробы,кг;Б. - универсальная газовая постоянная, Дж/К моль;Т - аосолютная температура нагрева, К.2. Устройство для определениявлажности хлопковых материалов,включающее два герметичных сосуда, соединенные между собой дифференциальным манометром, и нагреватель с терморегулятором, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощенияи ускорения анализа, сосуды выполне 7458 ьны в виде сильфонов, установлены коаксиально, закреплены на общем основании и имеют общую крышку,1 3, Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено преобразователем температуры,преобразователем линейного размерасильфона, первым и вторым блоками 1 О суммирования, первым, вторым, третьими четвертым блоками умножения, блокомделения и регистрирующим блоком,при этом дифференциальный манометрвыполнен в виде двух преобразователей давлений, выход преобразователялинейного размера сильфона соединенчерез первый блок умножения с первымвходом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выхо дом первого блока суммирования,выходы которого соединены с преобразователями давлений, выход второгоблока умножения через третий блокумножения соединен с первым входом 25 блока деления, второй вход которогосоединен с выходом четвертого блокаумножения, вход которого соединенс выходом второго блока суммирования,соединенным с выходом преобразовате- ЗО ля температуры, выход которого соединен с входом терморегулятора,соединенным с нагревательным элементом,а выход блока деления соединен с регистрирующим блоком.