Способ определения влагосодержания материалов

(И)М. Кл. 601 Х 5/02 С О 1 И 25/56 Гоаударстеошыа квинтет СССР на делен нзааретеннй н аткрытнй. У (088. 8) Дата опубликования описания 23.05.82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к измерению,тфизико-технических характеристик вла"госодержащих материалов, в особенности таких, в которых наряду с водойнаходятся другие компоненты испаряюЭщиеся медленее, чем вода, напримерсмолистой цревесины, масличныхсельскохозяйственных культур, лекарственно-технического сырья.Известен способ определения влаго 0содержания путем взвешивания влажногообразца, высушивания его при заданнойтемпературе в течение определенноговремени или высушивания до постоянной массы и взвешивания высушенногообразца 1 1.По результатам взвешиваний влаго:одержания определяют по формулеПи. иса: . 1 аООЬ р)Сгде п - масса образца до. сушки (наНчальная масса),тпрр - масса образца после сушки,2У 1 /- ф . Недостатком из вестного способас,является погрешность определения вла.госодержбния, обусловленная испарением из образца наряду с водойдругих компонентов, содержащихсяв материале,Известен способ определения влагосодержания материалов, например,древесины, путем взвешивания образцов и высушивания их при постоянной температуре агента сушки срегистрацией скорости убыли массы 2).Известный способ имеет такой не 1достаток, как длительность анализа,Цель изобретения - ускорение опре"деления влагосодержания при сохранеНИИ ВЫСОКой ТОЧНОСТИ.Поставленная цель достигаетсятем, что один из образцов сушат прибольшем, чем другой, парциальномдавлении водяного пара агента сушки, а сушку не прекращают до тех пор,пока при одинаковой текущей продолжительности сушки скорости убыли масс6 Э флировэнного участка с осью ординат.Верхняя кривая получена при меньшем,чем нижняя, парциальном давленииводяного пара. 0 -момент, начинаяс которого из обоих образцов испаряется только смола, интенсивность ее испарения как из первого,так и из второго образца одна и таже в одни и те же моменты сушки,С этого момента одинаковы и скорости убыли масс образцов. Посколькутекущие массы образцов различаютсянезначительно, а массы парных образцов до сушки близки друг к другу, тоначиная с момента 91 одинаковы искорости возрастания кажущегося влагосодержания, Поэтому с момента 61выполняется условиеЖ -%,1=сапы, пЮ ЪО Ж)1 где 14, Ущ 1- текущее кажущееся влагосодержание первого и второго образцов в одни и те же моменты сушки.Если один из парных образцов сушить при достаточно малом парциальном давлении водяного пара, назовем его условно опорным, влиянием которого на результат определения влагосодержания можно пренебречь, иливысушенный при котором образец можно считать образцом нулевого влагосодержания, для получения искомого влагосодержания материала достаточно участок графика сушки этогопарного образца, расположенный:между абсциссами 61 и 6, где 6 = - 01 + 0, экстраполировать допересечения с осью И. Ордината точки пересечения будет равна искомому влагосодержанию.Способ осуществляется следующим образом.Из материала, влагосодержание которого требуется определить, отбирают два (или более) парных образца. Каждый образец взвешивают, сушат,повторно взвешивают в процессе сушки. По результатам взвешиваний рас-. считывают текущее кажущееся влагосодержание и строят графики сушкиобразцов (фиг.1), Определяют (например, графически) момент 6 1 начиная с которого выполняется условие 42 ),При выполнении условия(2) скоростивозрастания кажущегося влагосодержания образцов становятся равными.Равными становятся и скорости убы-, ли масс. Действительно, если 3 9300образцов не станут одинаковыми, приэтом образцы сушат при одинаковыхскоростях убыли массы в течениевремени, не меньшем половины полнойпродолжительности сушки, температура сушки образцов 1032 ОС,.а парциальные давления: одного при1, 5 ф 0,5 кПа, второго - не превышает 8 кПа.Предлагаемый способ основан на ис епользовании особенностей кинетикисушки образцов материалов, содержащих наряду с водой другие летучиекомпоненты, например образцов смолистой древесины. Количество воды, 15испаряющейся иэ образца, и интенсивность ее испарения при даннойтемпературе сушки зависят от парциального давления водяного пара еушильного агента, Интенсивность же испарения смолы из образца в практическиреализуемом диапазоне значений парциального давления водяного пара сушильного агента определяется лишьтемпературой сушки. Через некотороевремя сушки вся вода, которая можетудаляться из образца при том или иномпарциальном давлении водяного парасушильного агента, испарится, и масса образца продолжает уменьшатьсятолько вследствие продолжающегосяудаления смолы, испаряющейся медленнее, чем вода, После испарения водыиз обоих образцов масса их продолжает уменьшаться только вследствиепродолжающегося испарения смолы. Ин 35тенсивность удаления смолы из парныхобразцов одна и та же при одинаковойпродолжительности сушки.На фиг, 1 приведено распределе 40ние кажущегося влагосодержания (М)от времени (с ), при одинаковой температуре, но разных парциальных давлениях водяного пара," на фиг. 2распределение кажущегося влагосодер 45жания от времени для пары основныхобразцов при парциальном давлении1,510,5 кПа (верхняя кривая) и5,5 - б 5 (нижняя кривая),Кажущееся влагосодержание - величина, получающаяся из уравнения (1),если в него вместоподставлять значение текущей массы образца, т.е,значение массы образца в тот или иноймоменты сушки. Кривые сушки обозначены сплошными линиями, экстраполированный участокграфика сушки обозначен контурной линией, На оси М 1,выделена точка пересечения экстрапофар фКучитывая, чтоЗС аа,ах ,- и Н 4 И 9.1 1 Ед г . тп сРсгде индексом "1" обозначены параметры первого образца, а индексом "2"- второго, получим31113 яд ЯгьС момента 61 продолжают образцы сушить в течение времени 6, не меньшем продолжительности сушки до момента 6 . Участок графика сушки при опорном парциальном давлении водяного пара, отражающий сушку после момента 01, экстраполируют до пересечения его с осью М.Искомое влагосодержание равно зна.цению ординаты точки пересече" ния экстраполированного участка с осью И.Графики сушки парных образцов; из которых испаряется только вода, с момента О будут горизонтальными. По внешнему виду образца нельзя уве" .ренно судить: содержит он только воду или и другие летучие, Поэтому предлагаемым способом можно, например, определять: смолистый материал или несмолистый.бсли требуется определить влагосодержание быстрее, чем известными способами, сушку можно прекратить в момент 6, т.е. в момент достижения равенства скоростей убыли масс образцов, За искомое влагосодержание в этом случае принимают значение Х в момент 6 образца, высушенного при опорном парциальном давлении. Погрешность измерения будет меньше, чем у известных способов.Чем большую часть графика сушки занимает участок, отражающий испарение только смолы, тем точнее можно его экстраполировать до пересечения с осью М (и, есл 4 перенести в точку пересечения начало координат, получить график испарения из образца смолы) . По этому предлагается сушить образцы до тех пор, пока условие (2) не будет выполняться в тече-, ние времени, не меньшем половины полной продолжительности сушки 879.Для того, чтобы результаты измерения рассматриваемым способом влагосодержания материала, иэ которого испаряется только вода, совпадали 930069с прежними результатами, полученными известными способами, сушить образцы предлагается при наиболее часто встречающгйся традиционной темпера туры сушки 103 ф 2 ОС. 3 известных способах парциальноег)давление водяного пара сушильногоагента не регламентируется. Но сущиль"1 Оный шкаф обычно располагается в лаборатории со стандартными климатическими условиями, характеризуемыми средней температурой 20 С к среднейотносительной влажностью воздуха 653.15Парциальное давление при таких кли"матических условиях равно 1,5 кПа.Парциальное давление водяного парав сушильном шкафу поддерживали равнымнеобходимому путем подачи в шкаф излаборатории увлажненного воздуха.О Образцы высушиваются воздухом, поступающим из лаборатории в сушильныйшкаф и нагреваемым иэобарно до 103 Фф 2 С, Увлажненный воздух выбрасывается из шкафа через вентиляционные25отверстия. Следовательно, наиболеечасто при известных способах определения влагосодержания образцы сушатпри парциальном давлении водяногопара 1,5 кПа, Для того, чтобы резуль 5 О таты измерения предлагаемым способом совпадали с теми прежними результатами, которые не содержат погрешности от испарения смолы, в нем эа,опорное предлагается принять .парциаль 35 ное давление водяного пара 1,5 кПа,1.е, один из парных образцов сушитьпри парциальном давлении, среднее знацение которого равно 1,5 кПа,Для определения влагосодержания49 с тОчнОстью до 013 тОчнОстьвполне достаточная для современного уровня влагометрии, парциальное давление следует поддерживать в диапазоне около среднего значения + 0,5 кПа.45 Второй парный образец предлагаетсясушить при парциальном давлении водя.ного пара, не превышающем 8 кПа. Такое ограничение введено для того,чтобы расхождение между текущимимассами, образцов в одинаковые момен"ты сушки при Т 0, появляющеесявследствие разного количества воды,испарившегося из образцов, было незначительным, таким, что вместо равенства скоростей убыли масс образцов можно было для определения влагосодержания использовать равенствоскоростей возрастания кажущихсявлагосодержаний и вместо одинаковыхобразцов использовать парные образцы, которые могут несколько отличаться по массе. Последнее отличиев меньшей мере сказывается на графике в координатах ЮК , чем на гра" 5фике в координатах масса - времяПарные образцы проще приготовить, чемабсолютно одинаковые образцы,Из распределения кажущегося влагосодержания от времени (фиг,2) видно, что: если известными способами - путем сушки до постоянной массы или сушки в течение 20 ч - получили .значения влагосодержания исследуемой древесины сосны от 17,7 до 16,13 и более, то предлагаемый способ - с использованием парных образцов и экстраполяцией участка графика сушки дает значение влагосодержания 20 14,-15,13, От 2,7 до 3,РО смолы относили ранее к влаге, Предлагаемый способ позволил уменьшить погрешность определения влагосодержания древе" сины сосны в рассмотренном случае 25 на 2,7-3,М.Кроме того, в предлагаемом способе, если принимать в качестве искомого значение влагосодержания МК, ЗО соответствующее абсциссе 61, для определения влагосодержания достаточно 4-5 ч сушки вместо 20 ч и более, требующихся при известных мето,дах. Формула ,изобретения1. Способ определения влагосодержания материалов, например древесины, путем взвешивания образцов ивысушивания их при постоянной температуре агента сушки с регистрацией скорости убыли масс, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюускорения определения влагосодер"жания при сохранении высокой точности, один из образцов сушат прибольшем, чем другой, парциальном дав..лении водяного пара агента сушки,в сушку не прекращают до тех пор,пока при одинаковой текущей .продолжительности сушки скорости убылимасс образцов не стянут одинаковыми е2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что образцы сушатпри одинаковых скоростях убыли втечение времени, ме меньшем половиныполной продолжительности сушки.3., Способ по и 1, отличающ и й с я тем,что образцы сушатпри 103+20 С и парциальных давлениях водяного пара, один - при 1,5 ФИ,5 кПа, другой - при значении непревышающем 8 кПа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ГОСТ 16483.7-21 Древесина,Методы определения влажности.2. Авторское свидетельство СССРМ 501345, кл. С 01 М 25/56, 1976.Ъ,.Киселев Тираж 883 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушс54/53иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ставитель О.Черред Е. Харитончи Подлисноетета СССРрытийая наб., д. 4