Пристрій для визначення вмісту вологи в матеріалі

Пристрій для визначення вмісту вологи в матеріалі, що включає перетворювачі теплового по току, розташовані попарно на одній тепловирівнюючій пластині, електронагрівачі, розміщені під пластиною, та термопари, розташовані в центрі перетворювачів теплового потоку, який відрізняється тим, що перетворювачі теплового потоку додатково оснащені термопарами, які розміщені на їх периферії, а тепловирівнююча пластина розділена на декілька секцій, між якими розташовані ізолюючі прокладки. Корисна модель відноситься до приладів, що визначають вміст вологи в тонкому шарі матеріалу і може бути використана при дослідженнях процесів сушіння в лакофарбовій, мікробіологічній, фармацевтичній та харчовій промисловості Відомі ваги, за допомогою яких фіксують зменшення маси продукту під час сушіння. Суттєвим недоліком даного пристрою є низька точність вимірювань в період видалення адсорбційне зв'язаної вологи, тобто в період спадної швидкості сушіння при вологості матеріалу 5-7% і нижче. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є прилад для вимірювання випарної' здатності продукту, який включає в себе перетворювачі теплового потоку, що розташовані на одній тепловирівнюючій пластині, тепловимірювачі - на поверхні пластини, а тепломасовимірювачі - на заглибленні Змм так, щоб їх секції можна було покрити тонким шаром продукту, що досліджується. Температура зовнішньої поверхні продукту вимірюється за допомогою термопари, розташованої в центрі тепломасовимірювача. Електронагрівачі, які розташовані під тепломасовимірювачами, дозволяють задавати для кожного тепломасовимірювача необхідне теплове І температурне навантаження. Перетворювачі теплового потоку вимірюють два теплові потоки" один тепловий потік відповідає за фазові перетворення в продукті та змінення його теплоємності, а другий - тільки за змінення його теплоємності, а кількість випареної вологи визначають по величині густини теплового потоку, витраченого на фазові перетворення вологи в матеріалі [В.Г. Федоров. Основы тепломассометрии Киев, "Вища школа", 1987. - с.87] Недоліком даного пристрою є нездатність визначення середиьоінтегральної по поверхні температури і внаслідок цього невелика точність визначення густини потоку маси з поверхні матеріалу, а також перетоки теплоти від одного перетворювача теплового потоку до іншого. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою для визначення вмісту вологи в тонкому шарі матеріалу шляхом введення додаткових термопар для вимірювання температури на поверхні матеріалу в процесі сушіння, та шляхом розділення тепловирівнюючої пластини на декілька секцій, за рахунок чого виключаються перетоки теплоти від одного перетворювача теплового потоку до іншого і, як наслідок, підвищується точність визначення густини теплового потоку, густини потоку маси і вологовмісту матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для визначення вмісту вологи в матеріалі включає в себе перетворювачі теплового потоку, розташовані попарно на одній тепловирівнюючій пластині, електронагрівачі, розміщені під пластиною, та термопари, розташовані в центрі перетворювачів теплового потоку Відповідно до винаходу, перетворювачі теплового потоку додатково оснащені термопарами, які розташовані на їх периферії, а тепловирівнююча пластина розділена на де 00 00 6848 Пристрій для визначення вмісту вологи працює таким чином Спочатку проводиться калібрування пристрою без нанесення матеріалу на поверхню пластини. Подають напругу на електронагрівач 4 і вимірюють густину теплового потоку на перетворювачах теплового потоку 1 Вимірюють температури поверхонь термопарами 6, вираховують середньоінтегральні температури на пластині. Задають перепад температур між теплоносієм і поверхнею пластини і вираховують коефіцієнти теплообміну О| і а 2 . кілька секцій, між якими розташовані прокладки. Прокладки виготовлені з теплоізолюючого матеріалу, наприклад, резини, пластмаси чи кераміки з коефіцієнтом теплопровідності X < 0,1 Вт/{м • К). Розташування термопар по центру і по периферії перетворювача теплового потоку забезпечує вимірювання локальних температур і вираховування середньоінтегральної температури по всій поверхні пластини. При цьому підвищується точність вимірювань температури і густини теплового потоку. Розділення тепло вирівнюючої пластини на декілька секцій і їх ізоляція виключає перетоки теплоти від одного перетворювача теплового потоку до іншого І зменшує похибку визначення густини теплового потоку І, відповідно, потоку маси і волого вмісту. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема приладу. Прилад містить перетворювачі теплового потоку 1, розташовані попарно на тепловирівнюючій пластині 2. Пластина 2 розділена на секції, між якими розміщені теплоізолюючі прокладки 3 Під тепловирівнюючою пластиною 2 розташований епектронагрівач 4, до якого подається напруга через трансформатор 5. Термопари 6 розташовані на поверхні перетворювачів теплового потоку по центру і на периферії. Вся конструкція заливається компаундом 7 на основі епоксидної смоли. Шар матеріалу 8 наноситься на пластину, як показано на рисунку. ^^™*ВЧ Р За допомогою встановлених в повітропроводі перед сушильною камерою спеціальних решіток вирівнюють епюри швидкості теплоносія в сушильній камері, щоб досягти рівності коефіцієнтів теплообміну а 1 = а 2 . Після цього виключають електронагрівач 4, наносять шар досліджуваного матеріалу 8, як указано на рисунку. Потім проводять виміри температури теплоносія, густини теплового потоку і температури поверхонь перетворювачів теплового потоку 1 на протязі певного часу, поки не вирівняються теплові потоки над чистою поверхнею і поверхнею з нанесеним матеріалом. Вираховують середньоінтегральну температуру поверхонь по даним термопар 6 та густину потоку маси по різниці теплових потоків чистої поверхні і поверхні з нанесеним матеріалом. Використання заявленого пристрою дозволяє підвищити точність визначення теплових потоків, потоку маси і вологовмісту під час сушіння. J" • " Щ^^Щ^^^^^^^^^^*^*ШШ *• V н н в ^ ^ ^ ^ ^ ^ н н н • • * * Рис. Комп'ютерна верстка А. Рябко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601