Методы измерений влажности твердых и жидких веществ. Поверка влагомеров. Конспект лекций

Масличность и влажность измеряют поочередно каждого стандартного образца не менее 10 раз.

Рассчитывают средние значения масличности M и влажности W для каждого стандартного образца:

где Mi — i-й результат измерений масличности;

Wi — i-й результат измерений влажности; n — число измерений.

Рассчитывают средние квадратические отклонения масличности SM и влажности SW:

где МСО и WСО — аттестованные значения масличности и влажности, указанные в свидетельствах на СО.

Раcсчитывают значения абсолютной погрешности анализатора при измерения масличности М и влажности W:

М = К(ΘМ + 2SM);

W = К(ΘW + 2SW),

где К — коэффициент, учитывающий соотношение систематической и случайной составляющих погрешности и равный 0,8 (при соотношении 0,8 ≤ Θ/S < 8).

41

6.6. Операции поверки лабораторных титраторов для определения содержания воды в органических растворителях в соответствии с МИ 13–74

МИ 13–74 описывает поверку лабораторных титраторов, предназначенных для определения содержания воды в органических растворителях (бензоле, этаноле, метаноле и др.) в пределах от 0,001 до 0,5 %. Основная относительная погрешность титратора не превышает ±10 %, сходимость результатов наблюдений

3 %.

Принцип действия титратора основан на использовании метода объемного титрования реактивом Фишера. Метод индикации точки конца титрования — амперометрический метод с помощью двух поляризованных платиновых электродов. При появлении в растворе свободного йода в цепи возникает ток, измеряемый контактным микроамперметром. Подача титрирующего раствора автоматически прекращается.

В комплект титратора входят: блок индикации, автоматическая бюретка, магнитная мешалка, ячейка, основание с баком для слива оттитрованного раствора.

При поверке проводятся следующие операции.

1.Внешний осмотр.

2.Проверка герметичности жидкостных линий.

Жидкостные линии заполняют реактивом Фишера с титром в пределах 0,1∙10–3…0,5∙10–3 г/мл и оставляют на 12…24 ч. Прибор считается герметичным, если не наблюдается появления течи в местах соединений шлангов.

3. Проверка герметичности ячейки.

Для проверки герметичности ячейки автоматическую бюретку заполняют реактивом Фишера с титром примерно 0,5∙10–3 г/мл. В ячейку заливают 20 мл метанола, содержащего около

0,001 % воды.

Раствор оттитровывают. Через 10 мин титрование повторяют. Количество влаги, проникшей в ячейку за 10 мин, А опреде-

ляют по формуле

A = Т(v2 – v1),

где Т — титр реактива Фишера, г/мл;

v1 — показание счетчика автоматической бюретки, мл;

v2 — показание счетчика автоматической бюретки при повторном измерении, мл.

42

4. Проверка соответствия показаний счетчика величине дозы. Проводится сравнение показаний счетчика в миллилитрах с объемом дистиллированной воды, поданной автоматической бюреткой в сухой, чистый, предварительно взвешенный бюкс. Объем дистиллированной воды определяют весовым методом с уче-

том температурной поправки на удельный объем воды.

5. Проверка основной относительной погрешности прибора. Проверку основной погрешности прибора проводят на рас-

творах этилового спирта, содержащих примерно 0,5, 0,01 и 0,001 % воды в ячейке. В качестве титрирующего раствора используют реактив Фишера с титром 2∙10–3…4∙10–3, 0,5∙10–3…1∙10–

3, 0,1∙10–3…0,5∙10–3 г/мл.

Относительная δ погрешность вычисляется по формуле

δ Wр Wпр ,

Wр

где Wр — расчетное количество воды;

Wпр — количество воды, определенное с помощью поверяемого прибора,

Wпр =Т ∙ v2,

где Т — титр реактива Фишера, г/мл;

v2 — объем реактива Фишера, израсходованный на титрование введенного в ячейку стандартного раствора, мл.

Количество параллельных определений — не менее 10.

6. Сходимость результатов наблюдений S рассчитывают по формуле

где vi — единичный результат наблюдений;

v — среднее арифметическое результатов наблюдений; n — число наблюдений.

6.7. Операции поверки поточных влагомеров нефти ВСН-2

Диэлькометрические влагомеры сырой нефти с диапазонами измерений объемной доли воды 0…60 и 0…100 % предназначены для непрерывного определения содержания воды и вычисления среднего значения объемной доли воды в нефти и объема чистой нефти в комплекте со счетчиком жидкости.

43

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности:

увлагомеров в верхним пределом измерений 60 %: до 20 %

—0,2 %, свыше 20 % — 1,0 %.

увлагомеров в верхним пределом измерений 100 %: до 70 %

—1,0 %, свыше 70 % — 1,5 %.

Для проведения поверки используется комплект средств поверки влагомеров и преобразователей влагосодержания нефти УПВН-2, в состав которых входят диспергатор, насос, бак смесителя и вспомогательное оборудование.

При подготовке к поверке производится очистка емкостного преобразователя от нефти, воды и загрязнений. Преобразователь подключается к диспергатору и промывается дизтопливом.

Операции поверки

1.Внешний осмотр.

2.Проверка сопротивления изоляции сухого емкостного преобразователя влагомера.

3.Опробование.

4.Определение метрологических характеристик. Определение метрологических характеристик проводится

методом прямого измерения влажности, воспроизводимой поверочными пробами, в точках диапазона измерений: 0…5, 17…23, 38…43, 57…60, 78…80, 90…95 %.

Для приготовления поверочных проб используются вода и нефть с объемной долей влаги не более 5 % с места эксплуатации влагомера.

Для каждой поверочной пробы с влажностью Wi исходя из объема циркуляционной системы Vc и влажности подготовленной

для поверки нефти Wост рассчитываются: объем воды

Vвi Vc Wi Wост ;

100 Wост

объем нефти

Vнi Vc Vвi .

Измерение влажности в каждой точке производится трижды с интервалом в 20..30 с в процессе циркуляции пробы через 1…4 мин после включения насоса.

Абсолютная погрешность влагомера Wi рассчитывается по формуле

44

Wi = Wi – Wiо,

где Wi — среднее арифметическое значение объемной доли влаги по показаниям влагомера, %;

Wiо — действительное значение объемной доли влаги, %.

45

Приложение

СВОЙСТВА ВОДЫ

Вода (оксид водорода) — химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объеме), запаха и вкуса. Химическая формула: H2O. В твердом состоянии вода называется льдом или снегом, в газообразном — водяным паром.

Диаграмма состояния воды приведена на рисунке.

Диаграмма состояния воды

Нормальная температура кипения tн = 99,974 °С при давле-

нии рн = 101325 Па (760 мм рт. ст.).

Критическая температура tк = 374 °С. Критическое давление рк = 22,064 Мпа. Температура тройной точки tтр = 0,01 °С.

Давление тройной точки ртр = 611 Па.

Вода — самое обычное и распространенное вещество в жизни Земли. На земле она присутствует во всех фазовых состояниях: твердом, жидком, газообразном.

В то же время вода является уникальным веществом. Свойства воды резко отличаются от свойств других веществ.

46

АНОМАЛИИ ВОДЫ

1.При нормальном давлении температура плавления льда 0 °С и температура кипения воды примерно 100 °С. В то же время, сравнивая воду с гидридами других элементов, входящих в одну подгруппу периодической системы Д.И. Менделеева (гид-

рида серы H2S, гидрида селена H2Se, гидрида теллура H2Te), можно было бы ожидать, что температура кипения должна быть равна –70 °С, а температура плавления –90 °С.

2.Вода имеет очень большую теплоемкость: 4,183 кДж/(кг∙К) при 20 °С.

При этом, если при нагревании любого вещества его теплоемкость повышается, то зависимость теплоемкости воды имеет более сложный характер. С повышением температуры от 0 до 37 °С теплоемкость воды снижается, а при дальнейшем росте температуры увеличивается. Минимальное значение теплоемкости воды при 37 °С 4,174 кДж/(кг∙К).

3.Вода обладает очень большой теплотой фазового перехода: «вода – пар» 2453,8 кДж/кг при 20 °С; «лед – вода» 325 кДж/кг при 0 °С.

4.При плавлении вода не расширяется, как подавляющее большинство веществ, а сжимается. При этом происходит большое изменение плотности. Плотность воды превышает плотность

льда на 9 % (плотность воды на линии насыщения при 0 °С 999,9 кг/м3, плотность льда 917 кг/м3), в то время как изменение плотности при плавлении других веществ находится в пределах

2…4 %.

5.После таяния при повышении температуры плотность воды возрастает с ростом температуры от 0 до 4 °С, а затем уменьшается.

6.Температура плавления льда понижается с повышением давления. Именно поэтому возможно катание на коньках.

7.Сжимаемость воды имеет минимум при 45 °С.

У всех остальных жидкостей сжимаемость увеличивается с ростом температуры.

8. Вода — уникальный растворитель. По этой причине никому и никогда до сих пор не удалось получить химически чистую воду. Она всегда содержит растворенный материал сосуда.

47

При этом сама вода не изменяется под действием большинства соединений, которые она растворяет, и не изменяет их.

Эти уникальные свойства воды объясняются тем, что ее молекула обладает ярко выраженными полярными свойствами. Она является диполем с высоким дипольным моментом. Диэлектрическая проницаемость 80,6 при 18 °С. У остальных жидкостей диэлектрическая проницаемость не превышает 10...20.

В соответствии с законом Кулона сила взаимодействия заряженных частиц в воде в 80 раз меньше, чем в воздухе. Поэтому прочность межмолекулярных связей при растворении в воде уменьшается, и молекулы многих веществ (элекролитов) диссоциируют (распадаются) с образованием ионов.

9. Вода имеет исключительно большое поверхностное натяжение 0,073 Н/м. Из всех жидкостей более высокое поверхностное натяжение имеет только ртуть.

Поверхностное натяжение и смачивание являются основой свойства воды и ее растворов, названного капиллярностью. При этом свойства капиллярно-связанной воды значительно отличаются от обыкновенной. Она становится более вязкой, ее плотность увеличивается в 1,5 раза.

Вода адсорбируется развитой поверхностью твердых тел. Свойства адсорбционно-связанной воды резко отличаются от свойств обыкновенной воды. Она может иметь плотность и теплоемкость в 4 раза больше, диэлектрическую проницаемость 5 единиц, температуру замерзания –70…80 °С, температуру кипения 150 °С и выше.

10. Вода является катализатором при некоторых химических реакциях. Например, в отсутствии следов воды натрий не окисляется в воздухе, хлор не взаимодействует с металлами.

48

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Берлинер М.А. Измерения влажности. — М.: Энергия,

1973.

2.Романов В.Г. Поверка влагомеров твердых веществ. — М.: Изд-во стандартов, 1983.

3.ГОСТ 8.190–76. ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений объемного влагосодержания нефти и нефтепродуктов.

4.ГОСТ 8.432–81. ГСИ. Влажность зерна и продуктов его переработки. Методика выполнения измерений на образцовой воз- душно-тепловой установке.

5.ГОСТ 8.434–81. ГСИ. Влажность зерна и продуктов его переработки. Методика выполнения измерений диэлькометрическими и резистивными влагомерами.

6.ГОСТ 8.480–82. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений влажности зерна и зернопродуктов.

7.ГОСТ 8.512–84. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений влажности неводных жидкостей.

8.ГОСТ 8.519–84. ГСИ. Влагомеры диэлькометрические строительных материалов. Методика поверки.

9.ГОСТ 2477–65. Нефтепродукты. Метод определения содержания воды.

10.ГОСТ 14203–69. Нефть и нефтепродукты. Диэлькометрический метод определения влажности.

11.ГОСТ 21718–84. Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности.

12.ГОСТ 22261–94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

13.ГОСТ 23422–87. Материалы строительные. Нейтронный метод измерения влажности.

14.ГОСТ 29027–91. Влагомеры твердых и сыпучих веществ. Общие технические требования и методы испытаний.

15.ГОСТ Р 8.581–2001. ГСИ. Установки для измерений влажности зерна и зернопродуктов воздушно-тепловые. Методика поверки.

16.ГОСТ Р 8. 582–2001. ГСИ. ЯМР-анализаторы масличности и влажности сельскохозяйственных материалов. Методика поверки.

49

17.ГОСТ Р 8.593–2002. ГСИ. Анализаторы состава зерна и кормов инфракрасные. Методика поверки.

18.ГОСТ Р 8.620 – 2006. ГСИ. Семена масличных культур и продукты их переработки. Методика выполнения измерений масличности и влажности методом импульсного ядерного магнитного резонанса.

19.ГОСТ Р 8.621–2006. ГСИ. Материалы и изделия строительные. Методика выполнения измерений влажности и теплопроводности диэлькометрическим методом.

20.ГОСТ Р 8.626–2006. ГСИ. Изделия кондитерские сахаристые. Инфракрасный термогравиметрический метод определения влажности.

21.ГОСТ Р 8.633–2007. ГСИ. Зерно и зернопродукты. Инфракрасный термогравиметрический метод определения влажности.

22.ГОСТ Р 8.634–2007. ГСИ. Семена масличных культур и продукты их переработки. Инфракрасный термогравиметрический метод определения влажности.

23.ГОСТ Р 8.666–2009. ГСИ. Влагомеры нейтронные. Методика поверки.

24.ГОСТ Р 52610–2006. Концентраты пищевые. Гравиметрический метод определения массовой доли влаги.

25.ГОСТ Р 50779.42–99. Статистические методы. Контрольные карты Шухарта.

26.ГОСТ Р ИСО 5725–6. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Использование значений точности на практике.

27.Р 50.2.042–2004. ГСИ. Влагомеры зерна и продуктов его переработки диэлькометрические. Методика поверки.

28.Р 50.02.059–2008. ГСИ. Влагомеры пиломатериалов. Методика поверки.

29.РМГ 75–2004. ГСИ. Измерения влажности веществ. Термины и определения.

30.МИ 13–74. Методика поверки лабораторных титраторов для определения содержания воды в органических растворителях.

31.ГСИ. Влагомеры сырой нефти ВСН-2. Методика поверки.

50