книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

жидкости и составляет 0,2—1 с.

Приборы с вращающимся поплавком выполняются в различ­ ном конструктивном исполнении и предназначены для измерения

плотности.

Гидростатические плотномеры подразделяются на две боль­ шие группы: с чувствительными элементами в виде мембран или сильфонов и с продувкой воздухом.

СИЛЬФОННЫЕ ПЛОТНОМЕРЫ

На рис. 156 приведена принципиальная схема гидростатиче­ ского сильфонного плотномера с унифицированным электросило­ вым преобразователем ГСП. Изменение плотности измеряемой жидкости, протекающей через камеру 12, в которой расположе­ ны на различной высоте измерительные сильфоны 1 и 4, вызыва­ ет изменение гидростатического давления столба жидкости по­

передает это усилие рычагу 8 электросилового преобразовате­ ля 10. Рычаг 5 выводится из измерительной камеры с помощью мембраны вывода 6. Пружина 9 служит для настройки прибора.

Вспомогательный сильфон 3 предназначен для температурной компенсации, которая осуществляется следующим образом. Внутренние полости измерительных сильфонов 1 и 4 и вспомога­ тельного 3 соединяются трубками 11 и заливаются эталонной жидкостью, плотность которой равна начальному значению пре­ дела измерения прибора. При изменении температуры измеряе­ мой среды, протекающей через прибор, изменение объема жид­ кости, залитой в измерительные сильфоны, компенсируется из­ менением объема жидкости во вспомогательном сильфоне.

Подобные приборы (тип ПЖС-Э, ПЖС - П и Др.) предназна­ чены для измерения плотности жидкостей в пределах от 500 до 2500 кг/м3 и имеют класс точности 1,6 и 2,5.

Специально для пищевой промышленности для измерения плотности суспензий выпускается мембранный гидростатический плотномер (тип А1-ЕП4М), в котором вместо сильфонов исполь­ зуются две вялые мембраны, замкнутые объемы которых соеди­ няются между собой и заполняются эталонной жидкостью. В качестве преобразователей в этих приборах используются со­ ответствующие преобразователи ГСП, имеющие на выходе уни­ фицированный электрический или пневматический сигнал. Такие приборы, предназначенные для измерения плотности в диапазоне 1000—1250 кг/м3 , имеют класс точности 2,5 и хорошо зарекомен­ довали себя в свеклосахарном производстве при измерении плотности известкового молока и поступающего на очистку диф­ фузионного сока.

ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИЕ ПЛОТНОМЕРЫ

Гидростатические плотномеры с продувкой воздухом — пневмометрические (пьезометрические) плотномеры — основаны на принципе, суть которого ясна из схемы на рис. 157. Через труб­ ку, погруженную открытым концом в анализируемую жидкость

на постоянную глубину Я, продувается воздух. К трубке под­ ключается измерительный прибор — чувствительный манометр. Измеряемое им давление пропорционально плотности контроли­

сатор давления 7 подключены к измерительному прибору — дифференциальному манометру 6. Кроме этих двух измеритель­ ных трубок, в анализируемую жидкость на большую глубину, чем они, погружается третья пневмометрическая трубка 4, ко­ торая выполняет роль автоматического регулятора давления воздуха, подаваемого к измерительным трубкам. Питание плот­ номера воздухом с давлением около 12 кПа осуществляется от внешнего источника через стандартный блок питания 5 (тип БПВЩ-ЗМ), состоящий из зрительных сосудов, ловушек, регу­ лируемых дросселей, фильтров и редуктора.

Таким образом, как видно из схемы, питание измерительных трубок 2 и 3 воздухом осуществляется от трубки 4. Давление питающего воздуха зависит от величины преодолеваемого в

в корпусе 1 датчика. Поэтому при колебании уровня анализируе­ мой жидкости в корпусе прибора и давления сжатого воздуха, подаваемого к блоку питания, изменяется режим истечения воз­ духа из трубки 4, а следовательно, и давление воздуха, подводи­ мого к измерительным трубкам 2 и 3 и к трубке 8 компенсатора давления 7. Компенсатор заливается эталонной жидкостью и слу­ жит для устранения влияния температуры окружающей среды.

§ 4. ВЕСОВЫЕ ПЛОТНОМЕРЫ

В основу действия весовых плотномеров положено непрерыв­

благодаря тому, что труба имеет упругий переход 4, выполнен­ ный в виде резиновой муфты. С другого конца подвижный тру­ бопровод соединен с основным трубопроводом при помощи уплотнительного сильфона, который на схеме не показан.

патрубок, а затем поступает в основной трубопровод или техно­ логическую емкость.

Изменение массы подвижного трубопровода / компенсирует­ ся уравновешивающими пружинами 2. Далее работа прибора протекает следующим образом. Вместе с трубопроводом переме­ щается жестко прикрепленный к нему плунжер индукционного датчика 8, являющийся нуль-индикатором положения подвиж­ ного трубопровода, в результате чего на датчике появляется сигнал разбаланса. Этот сигнал подается на электронный усили­ тель 7, усиливается и затем направляется на реверсивный дви­ гатель 6. При вращении двигателя через профильный кулачок перемещается связанный с компенсирующими пружинами рычаг до тех пор, пока плунжер нуль-индикатора 8 не вернется в ней­ тральное нулевое положение. В этот момент масса подвижного участка трубопровода с анализируемой жидкостью уравновеши­ вается усилием пружин и напряжение разбаланса, подаваемого на электронный усилитель, становится равным нулю. Это поло­

мических датчиков 5 передается на вторичный прибор и на регу­ лирующее устройство, для чего в схеме прибора, показанной на рисунке, предусматриваются два ферродинамических датчика. В некоторых модификациях приборов вместо ферродинамических используются струнные или пневматические датчики (два или один). Подобные приборы выпускаются на большой диапазон измерений — от 1000 до 2500 кг/м3 . Они хорошо показали себя при использовании для контроля плотности суспензии сока сату­ рации в свеклосахарном производстве и рекомендованы к широ­ кому внедрению.

В спиртовой и ликеро-водочной промышленности значитель­ ное распространение получили весовые плотномеры, в которых чувствительным элементом является U-образная трубка (тип ДУВ различных модификаций). Через трубку непрерывно про­ текает анализируемая жидкость. Приборы обеспечивают измере­ ние плотности в пределах 500—1200 кг/м3 .

Измеряя скорость звука, можно судить о плотности анализи­ руемой жидкости. Как следует из уравнения (362), недостатком измерения плотности по изменению скорости звука является не­ линейность зависимости c=f(p) и влияние на результаты изме­ рения коэффициента адиабатической сжимаемости.

На рис. 160 показаны зависимости между скоростью ультра­ звука и концентрацией (плотностью) водных растворов уксусной (рис. 160, а) и лимонной (рис. 160,6) кислот.

15717 |

плотности жидкостей серийно не выпускаются. Однако имеется ряд конструкций, предназначенных для анализа виноматериалов, молочных и некоторых других пищевых продуктов.

Упрощенная структурная схема наиболее распространенных ультразвуковых плотномеров приведена на рис. 161. Изменение скорости ультразвука при изменении плотности анализируемого раствора, воспринимаемого с помощью измерительного устрой­ ства 3, измеряется на базе «излучатель / — приемник 2». В каче­ стве источников и приемников ультразвуковых колебаний приме­ няются пьезокварцевые излучатели, элементы из титаната ба­ рия и магнитострикционные устройства. Ультразвуковые коле­ бания подводятся к излучателю / от специального источника, который на схеме не показан.

РАДИОИЗОТОПНЫЕ ПЛОТНОМЕРЫ

В основу действия радиоизотопных плотномеров положено изменение интенсивности радиоактивного излучения, проходяще­ го от источника через анализируемую среду и падающего на детектор (приемник излучения). Таким образом, изменение ин­ тенсивности излучения, падающего на детектор, является след­ ствием изменения поглощающих свойств среды, находящейся между излучателем и детектором, т. е. следствием изменения плотности вещества при постоянной толщине. В этом случае ско­ рость счета детектором (или пропорциональный ей выходной сигнал детектора)

лучения, Дж-с2 /кг; р — плотность жидкости, кг/м3 ;

d — толщина слоя анализируемой жидкости, м.

Структурная схема радиоактивного плотномера жидкости показана на рис. 162. Анализируемая жидкость протекает через

излучения) в схеме пре­ дусмотрена компенсационная ионизационная камера 2. При та­

ком включении на усилитель поступает разностный ток

А/ = / м - / к .

где / м — сила тока, пропорциональная силе выходного сигнала детектора, А; / к — сила компенсационного тока, А.

Имеется ряд других измерительных схем с использованием радиоактивных изотопов для измерения плотности. В частности, применяются компенсационные схемы, в которых интенсивность пучка сравнительного излучения изменяется введением в него специального компенсирующего клина или шторки. В качестве радиоактивных изотопов, применяемых для анализа плотности жидкостей, чаще всего используются изотопы кобальта-60, це- зия-137 и др.

Приборостроительной промышленностью выпускается ряд ти­ пов радиоактивных плотномеров (ПР-1024 и др.), но они не на­ ходят еще широкого применения в пищевой промышленности

вследствие высоких санитарных требований, предъявляемых к производству пищевых продуктов. При их использовании необ­ ходимо применять специальные способы монтажа и защиты от радиоактивного излучения как обслуживающего персонала, так и перерабатываемого сырья. Следует, однако, иметь в виду, что современные радиоактивные приборы снабжены надежными средствами защиты и точное выполнение требований установки и эксплуатации полностью гарантирует безопасность их исполь­ зования.

§6. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЛОТНОМЕРОВ

ВПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На точность и надежность измерения плотности пищевых продуктов большое влияние оказывает правильный выбор необ­ ходимых приборов. При выборе следует исходить из конкретных требований по чувствительности, точности и эксплуатационной

и особенностей эксплуатации приборов и удачная их 'уста­ новка.

Поплавковые плотномеры целесообразно использовать для контроля однородных, относительно чистых капельных жидких сред. При этом должно учитываться влияние на поплавок дви­ жения потока, температуры и оседания взвешенных частиц. Ус­ ловия, исключающие воздействие движения потока на поплавок и в то же время оседание на него твердых частиц, могут быть созданы при монтаже путем установки специальных отбойных щитков, струевыпрямителей, сливных и переливных устройств, дренажей для удаления осадков, а в некоторых случаях вибра­ ционных устройств. Аналогичные методы применяются при установке гидростатических мембранных плотномеров, чув­ ствительный элемент которых полностью погружается в измеряе­ мую среду.

При установке гидростатических плотномеров с продувкой воздухом следует учитывать как общие требования, заключаю­ щиеся в обеспечении нормального питания пьезометрических трубок воздухом, так и специфические, возникающие вследствие возможности кристаллизации на концах импульсных трубок, что будет создавать дополнительное гидравлическое сопротив­

ность их быстрой разборки для периодической промывки и чистки.

В пищевой промышленности широко используются приборы для измерения плотности как серийного производства, так и спе­ циальные, разрабатываемые и изготовляемые научно-исследова-

тельскими и конструкторскими организациями для конкретных производств. Перспективными для нее могут считаться приборы с вращающимся поплавком и ультразвуковые устройства, обе­ спечивающие бесконтактность измерения и высокую точность.

ГЛАВА X I I

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

§ 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Приборы для измерения вязкости жидкостей — вискозиметры,

из них вязкость представляет собой параметр, определяющий их качество и состав. В табл. 13 приведены значения вязкости неко­ торых пищевых продуктов в зависимости от их качественных

него трения, действующей на поверхности слоя жидкости при градиенте скорости, равном единице, к площади этого слоя.

и дольные от пуаза — сантипуаз и др., которые связаны с едини­ цей вязкости в СИ следующими соотношениями:

1П = 0,1Па . с; 1сП = 1мПа-с.