Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТИП 3 (окончательное исправление).doc
Скачиваний:
22
Добавлен:
18.09.2019
Размер:
3.15 Mб
Скачать

3.5. Влагомеры ядерно-магнитного резонанса (ямр)

В настоящее время все более широкое применение находит метод ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).

В основе этого метода лежит поглощение энергии радиочастотного поля ядрами атомов водорода (протонами).

Анализируемое вещество, находящееся в магнитном поле заданной ин­дукции, приобретает способность к избирательному поглощению высокочас­тотной энергии на определенной частоте.

ω = γBK ,

где γ - гиромагнитное отношение, с-1Н-1;

В - магнитная индукция, Т (кг∙с А-1);

K - коэффициент, А∙м .

Сущность явления – в наличии переходов между энергетическими уровнями ядер элементов, входящих в вещество. При помещении протонов в постоянное поле напряженностью Н0 существует два разрешенных энергетических уровня. Переходы между этими уровнями происходят под воздействием радиочастотного поля, направлен­ного перпендикулярно постоянному.

Разность энергетических уровней вычисляется по формуле

Е=hνо =h γH0\2 π ,

где νо - резонансная частота;

h - постоянная Планка.

Условие резонанса

ω=2 πνо= γН0K.

Так, при Н=10 000 Э резонансная частота составит νо =42,65 МГц.

Наибольшее гиромагнитное отношение (отношение магнитного момента элементарных частиц к их механическому моменту) имеет протон. Таким образом, поглощенная образцом вещества энергия радиочастотного поля зависит от количества протонов водорода в этом образце. Следовательно, этим методом можно определить содержание влаги.

Для наблюдения ЯМР образец материала, подвергаемый воздействию постоянного магнитного поля, помещают в цилиндрическую электромаг­нитную катушку, ось которой перпендикулярна направлению поля. Через катушку пропускают ток высокой частоты. При изменении νо или Н0 достигают резонанса. При этом имеет место максимальное поглощение радиочастотной энергии. Его фиксируют по параметрам высокочастотного колебательного контура, в который включается катушка с образцом.

Для точного измерения небольших количеств влаги в жидких или твердых материалах используют метод Карла Фишера. Этот метод основан на свойстве реактива Фишера, состоящего из раствора йода, сернистого ангидрида и передина в метаноле, реагировать с водой. При присутствии влаги йод вступает в реакцию, электроды поляризуются и протекает ток. При полном отсутствии влаги йод находится в свободном состоянии, деполяризуя электроды, что приводит к прекращению тока. Титратор фиксирует эту ко­нечную точку автоматически. Этим методом можно определять до 60 мГ воды в пробе массой 1 г.

Глава 4. Влагомеры для газов

Влажность воздуха является одним из основных параметров процессов сушки, увлажнения, обжарки, выпарки, а также в установках кондиционирования, вентиляционных и холодильных. Контроль и регулирование этого параметра необходимы в складских и производственных помещениях. Основные задачи контроля влажности воздуха:

- измерение при отрицательных температурах, что имеет большое значе­ние для обеспечения необходимых режимов хранения продуктов в холодильных камерах. Контроль влажности осложняется незначительной величиной упругос­ти водяного пара при отрицательных температурах;

- измерение влажности паровоздушной смеси при высоких температурах, в частности, в камерах для обжарки колбасы. При этом наличие взвешенных частиц, находящихся в дымовых газах, существенно усложняет процесс измерения.

Для характеристики влажности воздуха и других газов используются следующие величины:

абсолютная влажность - масса водяного пара, содержащаяся в единице объема влажного или сухого газа, г/м3 или кг/м3;

влагосодержание - отношение массы водяного пара к массе сухого газа в том же объеме;

объемное влагосодержание - отношение объема водяного пара к объему сухого или влажного пара;

точка росы - температура, до которой должен охладиться влажный газ, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг насыщения и начал конденсироваться;

относительная влажность φ – отношение действительной влажности газа к максимально возможной при данной температуре:

φ = [е / Е]·100 % ,

где е - упругость водяного пара, Па;

Е-упругость насыщенного водяного пара при данной температуре, Па.