close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 15768

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 22/04 (2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СВЯЗАННОЙ ВОДЫ
В ЕДИНИЦЕ ОБЪЕМА КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОГО ТЕЛА
(21) Номер заявки: a 20100063
(22) 2010.01.20
(43) 2011.08.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аграрный технический университет" (BY)
(72) Автор: Лисовский Владислав Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный аграрный технический университет" (BY)
BY 15768 C1 2012.04.30
BY (11) 15768
(13) C1
(19)
(56) ЛИСОВСКИЙ В.В. Контроль влажности капиллярно-пористых материалов
СВЧ-методами // Инженерно-физический
журнал. - 2007. - Т. 80. - № 1. - С. 22-26.
BY 3090 C1, 1999.
RU 2331062 C1, 2008.
RU 2298197 C2, 2007.
SU 1835069 A3, 1993.
CN 1089356 A, 1994.
HU 205666 B, 1992.
(57)
Способ определения количества связанной воды в единице объема капиллярнопористого тела, в котором на указанное тело известной толщины d, охлаждая его до температуры минус 60 °С, воздействуют электромагнитной волной сантиметрового диапазона
и находят температурную зависимость ослабления N прошедшей через тело указанной
волны, а затем определяют искомое количество QHсвяз связанной воды в соответствии с
выражением
k  N ∆N 0 
,
−
Q Нсвяз = 
d  α H α H2O 
где k - эмпирический коэффициент, зависящий от материала тела;
αH - коэффициент ослабления электромагнитной волны в исследуемом теле;
α H2O - указанный коэффициент ослабления для свободной воды;
∆N0 - ослабление электромагнитной волны в данном теле, вызванное только свободной водой и определяемое по отклонению графика указанной зависимости от прямой линии в области отрицательных температур.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к контролю влажности
твердых материалов СВЧ-методами с учетом влияния на результат измерений наличия
связанной воды, имеющей аномальные диэлектрические свойства по сравнению со свободной, и может найти применение в промышленности и сельском хозяйстве при разработке СВЧ-влагомеров повышенной точности.
Известны способы разделения воды в капиллярно-пористых телах на различные формы, основанные на измерении ее энергии связи с материалом [1], однако они не позволяют производить экспрессные измерения, а также неразрушающий контроль образца.
BY 15768 C1 2012.04.30
В то же время при непрерывном определении влажности сверхвысокочастотными и
другими косвенными методами необходим учет влияния связанной воды, т.е. требуется
индивидуальная градуировка влагомеров, за исключением частных случаев, как например
в СВЧ-влагометрии песка, где присутствует только свободная вода и имеется строгая теория взаимодействия электромагнитного поля сантиметрового диапазона с влагосодержащим материалом [2]. В остальных случаях это затруднительно из-за наличия связанной
воды, имеющей аномальные диэлектрические свойства, кроме того, количественное соотношение свободной и связанной воды в объекте контроля зависит как от структуры самого материала, так и от его влажности.
Аналогов, близких к заявляемому способу, прототипа не обнаружено.
Таким образом, задачей данного изобретения является измерение количественного содержания связанной влаги в материале в зависимости от его общей влажности, что имеет
важное значение не только для интенсификации процессов сушки, но и для упрощения
первоначальной градуировки (и ее последующей периодической корректировки) СВЧвлагомеров высокого класса точности.
Поставленная задача решается следующим образом. Предложен способ определения
количества связанной воды в единице объема капиллярно-пористого тела, в котором на
указанное тело известной толщины d, охлаждая его до температуры минус 60 °С, воздействуют электромагнитной волной сантиметрового диапазона и находят температурную
зависимость ослабления N прошедшей через тело указанной волны, а затем определяют
искомое количество QHсвяз связанной воды в соответствии с выражением
k  N ∆N 0 
,
−
Q Нсвяз = 
d  α H α H2O 
где k - эмпирический коэффициент, зависящий от материала тела;
αH - коэффициент ослабления электромагнитной волны в исследуемом теле;
α H 2 O - указанный коэффициент ослабления для свободной воды;
∆N0 - ослабление электромагнитной волны в данном теле, вызванное только свободной водой и определяемое по отклонению графика указанной зависимости от прямой линии в области отрицательных температур.
Так, например, на фигуре приведена зависимость ослабления электромагнитной энергии в зерне пшеницы различной влажности от температуры на частоте 2,5 ГГц в диапазоне
- 25… + 50 °С. Как видно из графиков, вплоть до влажности пшеницы W = 28 % наблюдается плавное уменьшение ослабления электромагнитной энергии N при снижении температуры t. Это говорит о значительном преобладании связанной воды, не имеющей
фазовых переходов, характерных для воды свободной. Если бы материал содержал только
связанную воду, то процесс протекал бы по пунктирной прямой, т.е. по касательной, проведенной к указанной зависимости в области отрицательных температур. Потери, вносимые свободной водой, не оказывают существенного влияния на зависимость N(t).
Количество свободной воды - объемная влажность QHсв (т.е. вес воды в единице объема)
при данной влажности W в образце пшеницы толщиной d определяется по формуле:
QHсв = ∆N 0 / 8,686 d α H2O ,
(1)
где α H 2 O - коэффициент ослабления, определяемый расчетным путем по известным характеристикам свободной воды [3];
∆N0 - ослабление электромагнитной волны во влажной пшенице, вызванное только
свободной водой, находится из графиков.
Тогда объемное количество связанной воды в материале QHсвяз при влажности W легко
определить через общую объемную влажность Q как
QHсвяз = Q–QHсв,
(2)
2
BY 15768 C1 2012.04.30
где Q = N / 8,686 d αH (αH = const - коэффициент ослабления, определяемый характеристиками пшеницы, находится экспериментально). Таким образом, для пшеницы окончательно
получаем
0,115  N ∆N 0 

.
Q Нсвяз =
−
(3)
d  α H α H2O 
Источники информации:
1. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 380 с.
2. Лисовский В.В. Теория и практика сверхвысокочастотного контроля влажности
сельскохозяйственных материалов. - Минск: БГАТУ, 2005. - 292 с.
3. Розенберг В.Н. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 348 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
91 Кб
Теги
15768, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа