9. Прилади для вимірювання вологості матеріалів
У основу принципу дії перетворювачів вологості на базі ПТРП покладена залежність між вологістю матеріалу і його теплофізичними властивостями, які істотно впливають на теплові процеси в перетворювачі, т. е. на величину а , і , отже , на g .
Розроблені перетворювачі вологості на базі ПТРП з теплопроводом стрижньового типу, наприклад, у вигляді зонда і з теплопроводом трубчастого типу .
Істотний інтерес для ряду виробництв представляє інформація про вологість сипких матеріалів, наприклад, при сушці зволоженні , збагаченні, зберіганні, кондиціонуванні і ін. Найбільш придатними для безперервного вимірювання вологості сипких матеріалів виявляються вологоміри на базі ПТРП з теплопроводом трубчастого типу [12, 13, 61].
Розглянемо декілька докладніше фізичні процеси, що протікають при роботі вологоміра на базі ПТРП. У більшості сипких матеріалів питома теплоємність ср міняється залежно від вологості W лінійно [58], а об'ємна теплоємність ср= =срр може із зростанням W навіть зменшуватися, оскільки щільність матеріалу q росте лише до певного ступеня зволоження, а при подальшому збільшенні вологості падає.
Коефіцієнт теплопровідності EMBED Equation.3 істотно залежить від W. Очевидно, що зважаючи на заміну повітря, що володіє низькою теплопровідністю, добре провідною тепло водою всяке зволоження речовини повинне давати безперервне зростання EMBED Equation.3 . Проте зростання EMBED Equation.3 відбувається лише при слабкому зволоженні [58]. При подальшому збільшенні вологості EMBED Equation.3 наближається до постійного значення (для різних матеріалів по-різному). Це пояснюється тим, що на початку процесу зволоження, коли всі частинки матеріалу вдягаються водними плівками, між твердими частинками з'являються водні містки, тепловий потік відразу зустрічає зменшений опір, EMBED Equation.3 росте інтенсивно. При подальшому зволоженні тепловий процес стабілізується, збільшення вологи перестає впливати на величину EMBED Equation.3 . Цей процес характерний для середовищ з частинками великого або середнього розміру, таких, як піски, вугілля, кварц і ін .
У дрібнозернистих матеріалах невелике збільшення води не може відразу привести до утворення водних містків, вигнанню всього повітря і до поліпшення теплопередачі. Величезна поверхня дрібних зерен вимагає значної маси води для обволікання їх якнайтоншими плівками.
Ці обставини пояснюють різні характери залежності EMBED Equation.3 у грубозернистих і дрібнозернистих матеріалах.
Среднедисперсниє матеріали дають залежність EMBED Equation.3 , близьку до прямолінійної. Для грубозернистих середовищ функція EMBED Equation.3 може бути критерієм вологості при малих W (0-10%) а в мелкодисперсних матеріалах, навпаки, при значному зволоженні (10-25%). Для сипких матеріалів з об'ємною вологістю W= 0-20% і з змістом частинок діаметром 0,45-1,87 мм можна рекомендувати наступну формулу для розрахунку EMBED Equation.3 [58]:
EMBED Equation.3 (118)
де EMBED Equation.3 - коофіцієнт теплопровідності сухого матеріалу;
EMBED Equation.3 - коефіцієнт приросту EMBED Equation.3 на 1% збільшень W :
При русі потоку сипкого матеріалу в каналі перетворювача вологості з'являються струми твердих частинок і захоплюваних ними газових прошарків. При цьому з'являються відносні зсуви в прістенной зоні , оскільки тут швидкість газу падає до нуля, а швидкість частинок знижується лише на 5-50%. На теплообмін потоку сипкого матеріалу, рухомого в канал круглого
логотип перетину, впливає періодичне порушення складного кінематичного ланцюга контактів частинок, можливі обертання і поперечні переміщення в прістенной зоні (особливо при малих відносинах діаметру каналу до діаметру частинок d/dT і великій швидкості потоку), перекочування і ковзання частинок уздовж стінки каналу і ін.
Теплообмін в рухомому шарі сипкого матеріалу харак...
