ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы и средства контроля содержания влаги в твердых, жидких и газообразных материалах из "Неразрушающий контроль Т5 Кн1" Содержание влаги в материале ОК во многом определяет его эксплуатационные показатели и обычно характеризуется влажностью или влагосодержанием. Под влажностью понимают отношение количества влаги в материале ко всему количеству материала (сухому веществу вместе с влагой), а под влагосодержанием - отношение количества влаги в материале к количеству абсолютно сухого вещества. При этом количество может выражаться как в весовых, так и в объемных величинах. [c.517] Физическая сущность метода заключается в следующем. Больщинство неметаллических материалов, в которых необходимо определять содержание влаги (кожа, почва, древесина, пиломатериалы, каменный уголь, бумага, хлопок, лен, шерсть, ткань и т.п.), в сухом состоянии являются хорошими диэлектриками с удельным электрическим сопротивлением р е[10 10 ] Ом-м и выше. При попадании влаги в эти материалы значение р для них существенно падает р е [Ю 10 ] Ом-м. [c.517] Это явление и заложено в основу кондуктометрического метода, сущность которого заключается в количественном определении влаги в материале путем измерения активного сопротивления (или электрической проводимости) ОК, помещенного в датчик прибора (при контроле влажности газообразных материалов измеряется электрическое сопротивление не самого ОК, а поглотителя влаги после его взаимодействия с контролируемой средой). [c.517] Механизм повышения проводимости ОК при его увлажнении может быть различным и зависит от структуры и пористости материала. Дистиллированная вода является хорошим диэлектриком со значением удельного электрического сопротивления порядка 2,2 10 Ом м, при этом она оказывает сильно диссоциирующее действие на многие электролиты, содержащиеся в контролируемом материале, что приводит к увеличению подвижности ионов. В некоторых материалах получаемые растворы электролитов образуют проводящие капиллярные мостики или сплошные проводящие пленки между измерительными электродами, существенно повышающие электропроводность ОК. В других случаях влага распределяется в контролируемом материале в виде изолированных друг от друга отдельных вкраплений, что приводит к менее значительному ее влиянию на проводимость ОК. [c.518] В этой связи чувствительность и, соответственно, эффективность кондуктометрического метода измерения содержания влаги в ОК для различных материалов различны и определяются видом зависимости р = р(И в)- На рис. 6.8 схематично представлены примеры возможных видов зависимостей в логарифмическом масштабе. Для большинства материалов выражение 1 (р) = р(И в) характеризуется кривой 2. На начальном участке эту зависимость можно представить линейной функцией, характеризуемой постоянной и достаточно высокой чувствительностью. При дальнейшем повышении влажности наступает некоторое насыщение, характеризуемое повышением нелинейности характеристики и снижением чувствительности метода. В данном случае проводимость материала ОК определяется не столько содержанием влаги, сколько его собственными электрохимическими свойствами. В этой связи диапазон измерения влажности обычно ограничивают линейным участком. [c.518] Для большинства твердых материалов верхний предел измерения кондуктометрическим методом близок к максимальной гигроскопической влажности материала и находится в пределах от 18. .. 20 до 24. .. 26 % влажности. Нижний предел измерения определяется, в основном, метрологическими характеристиками используемых средств контроля. Проблема заключается в необходимости с высокой степенью точности измерять большие сопротивления (при влажности 6. .. 9 % значение удельного электрического сопротивления может составлять 10 . .. 10 Омм). [c.518] Ряд из указанных проблем, в частности поляризация электродов, влияние температуры на проводимость жидкостей и др., являются общими проблемами реализации коидуктометрических методов при измерении электропроводности жидких сред независимо от задачи НК. Пути решения этих общих проблем уже рассмотрены в п. 6.2.1. Здесь же остановимся подробнее на проблемах, специфических для измерения влажности, причем, в основном, влажности твердых материалов. [c.519] Такая неоднородность проводимости по различным направлениям характерна для подавляющего большинства материалов, обладающих направленностью структуры. Она может привести к существенному искажению результатов измерения влажности и должна непременно учитываться при проведении НК. [c.519] В силу технологических причин при получении материалов (литье, формование, произрастание и т.п.) их химический состав, как правило, несколько различается. Даже незначительные включения некоторых примесей или отклонения в химическом составе материала, практически не влияющие на эксплуатационные характеристики ОК, могут существенно повлиять на его электрическую проводимость и привести к большим погрешностям измерения влажности. Это обстоятельство также необходимо принимать во внимание при организации НК кондуктометрическим методом. [c.519] Другие факторы, влияющие на результат измерения информативного параметра, учитываются при создании измерительной аппаратуры, разработке и выборе конструкции датчиков, в частности электродов, с учетом особенностей конструкции и материалов ОК в каждом конкретном случае. [c.519] В большинстве контактных кондук-тометрических влагомеров используют заостренные стальные электроды, вводимые в толщу материала ОК. Датчики таких устройств включают по два, три или четыре игольчатых электрода. Они применяются для контроля влагосодержания жестких кож, древесины и других материалов. [c.520] Для пленочных и тонколистовых материалов возможно применение датчиков с двухсторонним расположением электродов. [c.520] В промышленных кондуктометриче-ских влагомерах при контроле движущихся объектов (пленочные материалы, бумага, ткань, пиломатериалы) в качестве электродов используют вращающиеся ролики. [c.520] Специфика свойств сыпучих материалов (порошкообразных, зерновых, кусковых и т.п.) обусловливает необходимость использования различных по конструктивному исполнению датчиков. Проблема заключается в существенности влияния на результат измерения К размеров кусков и плотности укладки сыпучего материала в межэлектродном пространстве. Поэтому при разработке конструкции датчиков большое внимание уделяется обеспечению стабильности указанных факторов и, соответственно, воспроизводимости результатов измерений. [c.520] Для мягких волокнистых материалов (хлопок, шерсть, шелк, вата, льняное полотно и т.п.) применяются датчики с принудительным уплотнением. При этом следует отметить, что кондуктометрический метод измерения влагосодержания для указанных материалов применяется сравнительно редко. [c.520] Датчики для измерения влажности жидкостей (кондуктометрические ячейки) по конструкции существенно проще, чем датчики для измерения влагосодержания у твердых материалов. Кондуктометрические ячейки влагомеров аналогичны рассмотренным ранее электролитическим ячейкам (см. п. 6.2.1). Это обусловлено тем, что для жидкостей гораздо проще решается проблема обеспечения полного (без пустот) заполнения контролируемым материалом межэлектродного пространства. Датчики выполняются в двух конструктивных исполнениях проточные и погружные. Датчики первого типа врезаются непосредственно в трубопровод, по которому транспортируется контролируемый материал, что обеспечивает возможность беспрепятственной реализации непрерывного НК. Датчики второго типа погружаются в технологические емкости с контролируемым материалом или в отобранную пробу. Существуют также лабораторные датчики, предназначенные для контроля влажности разовых проб материала. [c.520] Вернуться к основной статье