Измерение влажности зерна
При измерении влажности сыпучих материалов емкостным методом наилучшие результаты в смысле точности измерения достигаются при полном устранении влияния переменной объемной массы, т.е. при уплотнении постоянной массы контролируемого материала между электродами емкостного датчика до постоянного объема, т.е. при обеспечении постоянной плотности.
В случае измерения влажности зерновых (пшеницы, ржи, ячменя, овса, проса и др.) использовать непосредственно этот способ не удается по той причине, что зерновые при низкой влажности не сжимаются и уплотнению не поддаются.
Поэтому для повышения точности измерения влажности зерновых предложен способ, включающий помещение контролируемого зерна в емкостный датчик, совмещенный с мельницей, размол зерна до определенного дисперсного состояния, уплотнение размолотой массы (трота) между электродами датчика до постоянного объема, измерение емкости датчика и определение влажности по заранее составленным градуировочным характеристикам.
Однако этот способ имеет существенный недостаток, который ограничивает использование способа - размол зерновых в емкостном датчике возможен с помощью мельницы с электроприводом с высокой скоростью оборотов. Поэтому в процессе размола повышается температура размалываемого зерна и датчика с мельницей, что вызывает неконтролируемые потери влаги, т.е. резкое повышение погрешности измерения влажности.
Например, эксперименты, проведенные при температуре окружающего воздуха и зерна пшеницы 17-21°С показали, что температура размолотого зерна и датчика с мельницей в процессе размола первого образца пшеницы повысилась до 30°С, второго - (с температурой 27-28°С) до 34-35°С, а третьего образца в том же датчике (с температурой 30-32°С) до 40-42°С.
Устранение этого недостатка в предложенном способе достигается тем, что образец зерна с постоянной массой помещается в емкостной датчик с мельницей, предварительно охлажденный до температуры 5-8°С, при этом масса навески пробы контролируемого зерна и датчика с мельницей и материал датчика с мельницей выбраны при условии выполнения неравенства
где Т0 - температура датчика с мельницей до помещения в него контролируемого зерна;
Т1 - температура контролируемого зерна до размола;
Т2 - температура контролируемого зерна после размола в случае неохлажденного датчика с мельницей;
Т3 - конечная температура контролируемого зерна после размола и датчика с мельницей;
DТ1 = Т2 - Т1 - повышение температуры зерна в результате размола;
DТ2 = Т2 - Т3 - понижение температуры зерна в процессе размола в предварительно охлажденном датчике с мельницей;
С1, С2 - удельная теплоемкость контролируемого зерна и материала датчика с мельницей;
m1, m2 - масса пробы зерна и датчика с мельницей соответственно.
Предварительное охлаждение датчика с мельницей до температуры Т0 - 5-8°С, соответствующий подбор масс пробы контролируемого сыпучего материала m1, датчика т2 и материала датчика с удельной теплоемкостью С2 обеспечивает то, что в процессе размола температура материала Т3 получается ниже, чем первоначальная температура пробы контролируемого материала Т1, Т3 < Т1. Это означает, что в процессе размола проба зерна не нагревается, а наоборот, ее температура понижается, что предотвращает потери влаги в процессе размола и устраняет один из существенных составляющих погрешности измерения влажности. В действительности в процессе размола внутренняя энергия пробы контролируемого зерна увеличивается за счет кинетической энергии размалывающего ножа. Температура пробы контролируемого зерна повышается. Количество теплоты, полученное зерном при размоле, составит
,
где DТ1 = Т2 - Т1
В процессе размола в охлажденном датчике происходит теплообмен между пробой зерна и охлажденным датчиком, при этом внутренняя энергия, выделенная при охлаждении пробы зерна, расходуется на нагревание датчика с мельницей.
Количество теплоты, отданное зерном при размоле, будет
Количество теплоты, полученное охлажденным до температуры 5-8°С датчиком с мельницей при теплообмене в процессе размола контролируемого зерна, составит