Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ЛЕКЦИЯ №1. Принцип их действия основан на свойстве материала, называемого сорбентом, удерживать флюидные (подвижные

Принцип их действия основан на свойстве материала, называемого сорбентом, удерживать флюидные (подвижные, газообразные) вещества. Сила захвата флюида сорбентом зависит от молекулярного строения флюида и уникальна для каждого вещества. При прохождении фиксированной дозы газообразной смеси через сорбент, помещенный в колонку (трубку), время выхода каждого вещества из колонки будет различным в зависимости от силы удержания данного флюида сорбентом. Разделенная на компоненты газовая смесь воздействует на детектор, установленный на выходе из колонки. Этот детектор позволяет преобразовывать количественное содержание горючего флюида в электрический сигнал. Различные флюиды поступают на детектор в разное, заранее известное для каждого флюида время (благодаря свойству покомпонентного разделения анализируемой смеси хроматографической колонкой), что позволяет произвести не только количественный, но и качественный анализ. Аналоговый сигнал с детектора преобразуется в цифровую форму, после чего передается и обсчитывается в ПК.

Принцип действия хроматографа вполне сопоставим со скачками: вещества начинают двигаться через прибор одновременно, но, поскольку их скорость различна, постепенно разделяются. На «финише» сравнивается каждое из них с обширной базой данных известных веществ и таким образом идентифицируется.

7.3 Измерение плотности жидкостей и газов

Плотность характеризует качество и однородность вещества. Плотностью ρ вещества называют физическую величину, опреде­ляемую отношением массы m вещества к занимаемому им объ­ему V. Измерение плотности жидкостей и газов осуществляется с целью управления химико-технологическими процессами и выполне­ния операций учета количества сырья, топлива, реагентов и готовой продукции.

Средства измерений плотности часто называют плотномерами или денсиметрами (денситометрами).Для измерения плотности в настоящее время применяются плот­номеры весовые, поплавковые, гидроаэростатические, гидрогазоди­намические, радиоизотопные, акустические, вибрационные и др.

Весовые плотномеры. Принцип действия этих механических плотномеров состоит в непрерывном взвешивании постоянного объема анализируемого вещества в некоторой емкости или трубо­проводе. Плотномеры позволяют измерять плотность в интервале 0,5–2,5 г/см³. Максимальная температура анализируемой жидкости 100°С, классы точности 1–1,5.

Поплавковые (ареометрические) плотномеры. Принцип действия этих механиче­ских плотномеров основан на непрерывном измерении выталкиваю­щей (подъемной) силы, действующей на поплавок, частично или полностью погруженный в анализируемое вещество (рис. 5.6). Изменение плотности вызывает вертикальное перемещение поплавка, который в итоге перемещает сердечник в катушках дифференциально-трансформаторного преобразователя.

Вибрационные плотномеры. Принцип действия этих плотномеров основан на зависимости параметров упругих колебаний (вибрация), сообщаемых камере с анализируемым веще­ством или телу, размещенному в нем, от плотности этого вещества. Обычно в качестве параметра упругих колебаний используется частота собственных колебаний резонатора, находящегося в режиме автоколебаний (рис.5.7–5.8).

7.4. Измерение вязкости веществ

Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Для химико-технологических процессов, связанных с производством нефтяных масел, полимеров, растворителей, вязкость является показателем, однозначно определяющим качество продукции.

Вязкость жидкостей с увеличением температуры уменьшается, а газов – увеличивается. Динамическая вязкость до давлений 20 МПа практически не зависит от давления.

Средства для измерения вязкости называют вискозиметрами. В настоящее время для измерения вязкости жидкостей разработаны автоматические капиллярные вискозиметры, вискозиметры с падающим телом, ротационные, вибрационные вискозиметры и др. Во всех случаях температуру жидкости надо поддерживать постоянной, так как вязкость зависит от температуры.

Вискозиметры с падающим телом. Принцип действия этих механических вискозиметров основан на измерении скорости (или времени) движения тела (шарика) под действием сил тяжести и трения в анализируемой жидкости.

Ротационные вискозиметры. При вращении тела в вязкой жидкости возникает противодействующий момент, обусловленный вязкостным сопротивлением. Этот момент пропорционален динамической вязкости:

,

где к – постоянная прибора, m – динамическая вязкость, w – постоянная угловая скорость вращения тела. Таким образом, мерой вязкости является крутящий момент m↔М.

Ротационные вискозиметры различаются по форме вращающегося тела и способу измерения крутящего момента. В качестве вращающихся тел используются пластины, лопасти, цилиндры, наборы дисков и т.д. Крутящий момент замеряется различными способами, например, по потребляемой силе тока электродвигателем. Диапазон измерений ротационных вискозиметров весьма широк (μ=0,01 – 1000 Н×с/м²).

Вибрационные вискозиметры. Позволяют оценивать вязкость по величине изменения амплитуды колебаний пластины в вязкой среде.

7.5. Измерение влажности газов и твердых тел

Для автоматического определения относительной влажности газов чаще всего используются психрометрический метод и метод точки росы.

Для определения влажности твердых тел обычно применяют косвенные методы, позволяющие определять влажность путем из­мерения функционально связанной с ней физической величины. Из косвенных методов для автоматического непрерывного изме­рения влажности твердых тел наибольшее распространение получили метод диэлектрической проницаемости и кондуктометрический метод.

7.5.1. Контроль относительной влажности газов

Относительная влажность газа j – это отношение количества водяного пара в 1м³ газа к максимально возможному количеству водяного пара в 1м³ при этой же температуре.

Влажность газа определяется психрометрическим методом, методом точки росы

Психрометрический метод

Принцип действия психрометра основан на определении разности показаний сухого и смоченного термометров (психрометрическая разность), величина которой зависит от влажности окружающего воздуха. С поверхности мокрой ткани, окружающей резервуар одного из термометра, происходит испарение, всвязи с чем резервуар влажного термометра теряет больше тепла, чем резервуар сухого, и показания его ниже показаний сухого термометра. Так как степень испарения воды зависит от влажности воздуха, то чем суше воздух, тем больше разница между показаниями сухого и влажного термометров.

7.5.2. Контроль влажности твердых (сыпучих) тел

Обычно твердые тела представляют собой капиллярно-пористые тела, в порах которых находится влага.

Влажность твердых (сыпучих) тел характеризуется либо влагосодержанием d, либо влажностью w. Влагосодержание d определяется как , а влажность w определяется как , где М – масса влаги в теле, М₀ – масса абсолютно сухого тела.

Для твердых (сыпучих) тел характерна зависимость их электрических свойств от влагосодержания и влажности этих тел. В связи с этим для определения влагосодержания и влажности (d, w) тел используются кондуктометрический метод и метод диэлектрической проницаемости.

Для кондуктометрического метода характерна зависимость электрического сопротивления тел от их влагосодержания (влажности). В сухом виде эти материалы обычно являются диэлектриками с удельным сопротивлением»10¹⁰Ом×см. В результате увлажнения тела становятся проводниками, их сопротивление резко снижается до 10^-2Ом×см. Основная область применения кондуктометрического метода до w=30%.

При использовании метода диэлектрической проницаемости определение влажности тел сводится к определению диэлектрической проницаемости тел. Большинство капиллярно-пористых тел имеют диэлектрическую проницаемость e=1¸6 (у воды e = 81). Присутствие влаги в твердом (сыпучем) материале значительно влияет на величину e.

ЛЕКЦИЯ №1