Регистрация убыли влаги в материале представляет наибольшие трудности в процессе сушильного эксперимента. Это связано с небольшим количеством удаляемой в процессе сушки влаги по сравнению с весом образца и вспомогательных устройств: рамка, стойки и т.п. и неизбежными при скоростном конвективном обдуве пульсациями потока воздуха. При этом важно точно сохранять положение образца в сушильной камере. Это необходимо для обеспечения постоянства аэродинамической составляющей в процессе эксперимента. Тогда ее можно учесть путем градуировки и проверки в конце эксперимента. Это особенно важно при определении типа кинетической кривой сушки продукта [1].
Колебания образца и весоизмерительных устройств, возбуждаемые аэродинамической составляющей и пульсациями воздуха, могут превышать действие на весы силы, возникающей вследствии убыли влаги в исследуемом образце (особенно при высокоскоростном обдуве W>7 м/с ). Отфильтровать эти помехи в исходном сигнале, идущем с обычных весов, не представляется возможным, так как их действие на весовые устройства совершенно аналогично изменению веса образца [2].
Хорошие результаты по точности взвешивания и чувствительности были получены на усовершенствованных весах на магнитной подушке с электронным демпфированием колебаний и автоматической компенсацией изменения веса образца. При этом электронное демпфирование колебаний позволяет отфильтровать большую часть помех от пульсаций воздуха, а автоматическая компенсация изменения веса позволила удерживать образец в заданном положении, независимо от изменения веса и условий сушки.
Электронные весы построены на базе серийно выпускаемых оптико-механических весов ВЛК-500. Схема механической части электронных весов представлена на рис.1.
Рисунок 1. Механическая схема весов
Вследствие изменения веса образца, закрепленного на стойке с рамкой 1, изменяется положение коромысла весов 3, отслеживаемое фотодатчиками 4, сигнал с которых поступает на схему, обрабатывается и посылается на компенсирующую катушку 2. Внутри катушки 2 расположен магнит 5, который жестко прикреплен к коромыслу весов 3. Ток, протекающий по катушке 2, пропорционален изменению положения подвесной системы весов, т.е. стойки 1 и коромысла 3. Поэтому в результате взаимодействия магнитного поля компенсирующей катушки 2 с магнитным полем магнита 5, подвесная система весов всегда удерживается в одном и том же положении [3]. Изменение тока катушки 2 показывает фактическую убыль веса образца и регистрируется прибором, шкала которого проградуирована в граммах. Схема электрическая принципиальная весов представлена на рис.2. Данная схема представляет собой модифицированный усилитель мощности низкой частоты (УМНЧ) [4]. Основными требованиями к схеме были высокая выходная мощность и линейность.
Рисунок 2. Схема весов электрическая принципиальная
Первый каскад схемы выполнен на операционном усилителе DA1, включенном вместе с транзисторами VT1 и VT2 таким образом, чтобы, во-первых, увеличить скорость нарастания напряжения на выходе усилителя, а во-вторых, обеспечить номинальное напряжение питания операционного усилителя. Предоконечный каскад (VT3 и VT4) работает в режиме повышения (возбуждения), а выходной (VT5 и VT6) — в режиме понижения уровня сигнала. Таким образом, данная схема позволяет удерживать выходной сигнал с минимальной амплитудой колебаний. Переменные сопротивления R13, R15 позволяют изменять диапазон выходного сигнала, т.е. фактически изменять диапазон регистрации убыли влаги. Схема питается от двух источников постоянного напряжения +10 В, +25 В. Компенсирующая катушка L2 прямоугольного сечения (под магнит) размером 15х15 мм и высотой 70 мм. На сердечник намотан медный провод ПЭЛ-0.11 виток к витку. Количество витков — 1500. В весах используется магнит марки ЮН14ДК24 с размерами 14 х 14 х 70 мм.
Максимальный вес, удерживаемый электромагнитной компенсацией схемы, составляет 50-300г. Диапазон измеряемого веса: от 3 до 7 г. Чувствительность весов при диапазоне шкалы 5 г. составляет 0.01 г. Линейность весов 98.7 %
Список литературы:
- Пахомов, А.Н. Типы кинетических кривых, получаемых при сушке капель жидких дисперсных продуктов/ А.Н. Пахомов, Ю.В. Пахомова // Химическая технология. 2014. № 10. С. 620-623.
- Нечаев, В.М. Автоматические весы для записи кривой сушки/, В.М. Нечаев, В.И. Коновалов, А.П. Пасько// Труды МИХМа, вып.51.-М.:МИХМ,1974.- с.15-18
- Кацнельсон, О.Г. Автоматические измерительные приборы с магнитной подвеской/ О.Г. Кацнельсон, А.С. Эдельштейн // М.,Энергия,1970, 320с.
- Гумеля, Е. Качество и схемотехника УМНЧ// Радио.- 1985.- N9.- с.-31-35[schema type=»book» name=»ВОЗМОЖНОСТЬ РЕГИСТРАЦИИ УБЫЛИ ВЛАГИ В ПРОЦЕССЕ СУШКИ» author=»Пахомов Андрей Николаевич, Волостных Станислав Геннадиевич, Ельцов Антон Геннадиевич, Шуваев Александр Сергеевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-08″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.02.2015_02(11)» ebook=»yes» ]