10.2. Тепловые влагомеры

Тепловые влагомеры представляют собой средства измерений, выходной сигнал которых зависит от молекулярно-тепловых свойств анализируемого вещества или тепловых явлений, протекающих в них. К тепловым влагомерам относятся термогравиметрические, дистилляционные, теплофизические и некоторые другие типы, менее распространенные.

10.2.1.Термогравиметрические влагомеры

Термогравиметрические влагомеры основаны на измерении изме­нения массы пробы анализируемого вещества при ее нагревании от внешнего источника теплоты с постоянной скоростью.

Термогравиметрический метод, называемый также весовым, или методом сушки, характеризуется тем, что проба исследуемого веще­ства или материала подвергается воздушно-тепловому высушива­нию до постоянной массы. Он получил широкое распространение как в лабораторной, так и в производственной практике благодаря высокой точности и простоте аппаратурного оформления. В настоя­щее время этот метод является единственным образцовым методом измерения влажности твердых и сыпучих материалов, применимым к очень широкому классу материалов.

Реализация термогравиметрического метода для измерения влажности заключается в том, что образец материала, заранее взвешенный с максимально возможной степенью точности, высуши­вается в специальной печи или сушильном шкафу. Высушивание продолжается до наступления равновесного состояния с окружаю­щей средой, т. е. до того момента, когда при дальнейшем высуши­вании не наблюдается убыли массы испытуемого материала. Это равновесное состояние условно считается равноценным полному удалению влаги из испытуемого образца. По разности в массе ис­пытуемого материала до и после высушивания определяется его влажность.

Однако, как следует из принципа действия, весовые влагомеры являются дискретными устройствами, в которых требуется не ме­нее чем двукратное взвешивание пробы испытуемого материала. Взвешивание пробы материала осуществляется обслуживающим персоналом вручную на лабораторных или аналитических весах. Причем время, необходимое для полного высушивания испытуемо­го материала, составляет величину от нескольких десятков минут до десятков часов, что определяется внутренней структурой мате­риала, формой связи влаги и рядом других факторов. При сушке анализируемых материалов используются электрические сушиль­ные шкафы (атмосферные и вакуумные), обогрев инфракрасными лучами, высокочастотный индукционный нагрев и др. В некоторых конструкциях весовых автоматических влагомеров (установок) автоматически отобранная проба испытуемого материала автома­тически взвешивается и подается в сушильную камеру, где она вы­сушивается в течение определенного времени. Затем проба снова взвешивается, вычислительное устройство производит соответству­ющие вычисления, и готовый результат выдается в виде отклонения стрелки или в цифровой форме. Однако такие устройства сложны, кроме того, они не обладают достаточным быстродействием, что препятствует их использованию в системах автоматического кон­троля и регулирования.

В целях сокращения времени сушки применяют специальные сушильные аппараты. Конструкции этих аппаратов учитывают специфические особенности тех материалов, для которых они предназначены, и предусматривают использо­вание повышенных температур, усиленную циркуляцию воздуха через толщу анализируемого материала и т. п. Так, на свеклосахарных заводах применяют аппарат для быстрого определения сухих веществ в жоме и свекловичной струж­ке, в котором проба испытуемого материала помещается в сетчатой бюксе и че­рез нее присасывается горячий воздух при помощи вакуум-насоса. Сушка идет в 2 стадии: первоначально при температуре 140—130° С, а затем — при 85—90° С. Время анализа составляет 10—15 мин.