Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ методов обезвоживания измельченной костной ткани. цель и задачи исследований 8
1.1 Состояние вопроса обезвоживания измельченной костной ткани и необходимость поиска новых методов 8
1.2 Цели и задачи исследования 9
1.3 Оценка микроструктуры костного сырья как объекта обезвоживания 9
1.4 Классификация способов обезвоживания измельченного костного сырья по виду подводимой энергии 15
1.5 Обезвоживание дисперсных систем с использованием электроосмоса. Обработка дисперсных систем постоянным током 15
1.6 Применение электронно-ионной технологии в процессах сушки 20
1.7. Обзор патентов по электроосмотическому обезвоживанию 27
1.7.1. Электроосмотнческое обезвоживание при контакте с электродами 27
1.7.2. Электроосмотическое обезвоживание без контакта с электродами 30
1.7.3. Приборы контроля параметров ионизированного воздуха 40
Выводы по главе 1 43
Глава 2. Теоретические аспекты процесса обезвоживания криоизмельченной костной ткани с использованием электроосмоса
2.1. Анализ технологической схемы обработки криоизмельчешюй костной ткани 44
2.2. Определение количества жидкости, выделенной электроосмосом из криоизмельчешюй костной ткани 46
2.3. Электро-, тепло- и массопереиос при обезвоживании крионзмельченной костной ткани 51
2.4. Энергетический баланс при электроосмотическом обезвоживании крионзмельченной костной ткани 57
Выводы по главе 2 58
Глава 3. Экспериментальные исследования обезвоживания крионзмельченной костной ткани с использованием электроосмоса 60
3.1. Техника и методика 60
3.1.1. Техника и методика электродного электроосмотического обезвоживания крионзмельченной костной ткани 60
3.1.2. Техника и методика электроосмотнческого обезвоживания при наведенной электростатической индукции 63
3.1.3. Техника и методика определения электрофизических свойств крионзмельченной костной ткани 66
3.1.4. Техника и методика измерения температуры 71
3.2. Обсуждение результатов исследований 77
3.2.1 Результаты исследований электродного электроосмотнческого обезвоживания крионзмельченной костной ткани 77
3.2.2. Результаты исследований сушки обезжиренной крионзмельченной костной ткани в тонком слое 79
3.2.3. Результаты исследований комбинированной обезвоженной крионзмельченной костной ткани в подвижном слое 84
3.2.4. Результаты исследований определения электрофизических свойств криоимельченной костной ткани 89
3.2.5. Результаты исследований измерений температуры при фазовых переходах в продуктах 90
Выводы по главе 3 95
Глава 4. Практическое использование результатов исследований 96
4.1. Способ автоматизированного управления процессом одностадийного измельчения костной ткани применительно к последующему процессу электр о осмотического обезвоживания 96
4.2. Способ для электроосмотнческого обезвоживания дисперсных материалов... 101
4.3. Устройство для электроосмотического обезвоживания криоизмельченной костной ткани 101
4.4. Области практического использования костного порошка 105
4.5. Экологические аспекты использования электроосмоса криоизмельченной костной ткани 107
4.5.1. Изменение газового состава воздуха при коронном разряде 107
4.5.2. Электромагнитные излучения 112
4.6. Индустриальные радиопомехи от электрооборудования 116
4.6. Метрологические аспекты при использовании электрических
разрядов 119
Выводы по главе 4 123
Основные результаты и выводы 125
Библиографический список 127
Приложения 143
- Обезвоживание дисперсных систем с использованием электроосмоса. Обработка дисперсных систем постоянным током
- Электро-, тепло- и массопереиос при обезвоживании крионзмельченной костной ткани
- Результаты исследований сушки обезжиренной крионзмельченной костной ткани в тонком слое
- Устройство для электроосмотического обезвоживания криоизмельченной костной ткани
Введение к работе
Технико-экономические показатели процесса переработки костного сырья решающим образом зависят от технического уровня решения задачи разделения компонентов костного сырья. В силу целого ряда причин комплекс технологических операций разделения компонентов мясокостного сырья в ближайшее десятилетие останется наименее механизированным и наиболее трудоемким. Весьма энергоемкой и сложной в техническом и технологическом аспектах является оптимизация процесса обезвоживания измельченного костного сырья.
Достигнутый за последние годы прогресс в процессе измельчения костного сырья за счет использования одностадийного криоизмельчения при температурах, близких к криоскопической, позволил реализовать существенную интенсификацию последующих по технологической схеме процессов переработки костного сырья - обезжиривания н обезвоживания. Кроме того, стало возможным использование для обезвоживания измельченного костного сырья процесса электроосмоса.
Предварительные исследования, выполненные на кафедре ТОПО МГУПБ, показали перспективность использования этого нового направления науки и техники применительно к обезвоживанию измельченного костного сырья. На первом этапе для промышленной реализации этого направления самой сложной задачей является разработка процесса обезвоживания и создание модели для обезвоживания с использованием электроосмоса, которая существенно превосходила бы по технико-экономическим показателям все известные способы и устройства, предназначешіьіе для сушки измельченного костного сырья.
Мы полагаем, что получение тонкоизмельченного костного сырья резко повышает возможности использования электроосмотического обезвоживания и делает его конкурентоспособным по сравнению со всеми известными способами сушки костного сырья. Следует отметить и тот факт, что использование электроосмоса позволит сократить пищевые и энергетические потери.
Представленные аргументы позволяют признать актуальной задачу создания нового способа и опытной модели для обезвоживания крионзмельченной компактной костной ткани с использованием электроосмоса.
Анализ ранее проведенных исследований в области обезвоживания костного сырья А.Н. Пелеева, Э.И. Каухчешвили, И.А, Рогова, В.И. Ивашова, В.В. Илюхина, Ю.П. Ермакова и других, а также в области обезвоживания веществ с использованием электроосмоса: Ф.Ф. Ренсса, М. Смолуховского, Г.Л.Ф. Гельмгольца, П.А. Ребиндера, И.И. Жукова, О.Н. Григорова, С.С. Духина, Б.В. Дерягина и других - с учетом современного состояния и тенденций развития мясной промышленности позволил сформулировать задачи исследования по изучению процесса обезвоживания крионзмельченной компактной костной ткаЕШ и соответствующего оборудования с целью сокращения энергетических и сырьевых потерь.
Научная новизна. Теоретически обоснована и научно подтверждена технико-экономическая целесообразность обезвоживания крионзмельченной компактной костной ткани с использованием электроосмоса.
Экспериментально подтверждено, что при фазовых переходах первого рода воды, содержащейся в крионзмельченной костной ткани, происходит генерирование и синхронизация униполярных электрических импульсов и отсутствие таковых при фазовых переходах второго рода в жировой ткани.
Установлены закономерности обезвоживания крионзмельченной костной ткани от температуры, напряжения, скважности, частоты и силы тока с использованием электроосмоса и с учетом анизотропии гистологической структуры костной ткани п дисперсности костного порошка.
Установлены закономерности изменения электрофизических свойств костных порошков в процессе сушки.
Разработана классификация способов обезвоживания измельченного косного сырья.
Разработан способ измерения температуры веществ при фазовых переходах первого и второго рода.
Разработана модель интенсификации процесса сушки за счет стохастического резонанса при наведенной на объект электрокинетической индукции.
Установлено, что процесс сушки следует рассматривать во взаимосвязи трех процессов: тепло-, массо- и электропереноса.
Практическая ценность. На основании аналитических и экспериментальных исследований получены обобщающие зависимости, позволяющие производить инженерные расчеты обезвоживания криозмельченной компактной костной ткани с использованием электроосмоса.
Разработана и прошла успешные испытания модель опытно-промышленной непрерывно-поточной установки для обезвоживания криоизмельченной компактной костной ткани с использованием электроосмоса.
Разработан новый способ измерения температуры при фазовых переходах первого и второго рода, обеспечивающий получение уточненной информации о температуре объекта и характере фазовых переходов воды ткани.
Структурный качественный и количественный анализы порошков, полученных прії использовании электроосмоса криоизмельченного костного сырья, показали существенное превосходство исследованного метода ко всему комплексу технологических показателей по сравнению с известными.
Результаты научно-исследовательских работ были использованы в учебном процессе на кафедре «Технологическое оборудование и процессы отрасли» МГУПБ при выполнении курсовых и дипломных работ.
Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждены на отчетных научно-практических конференциях Московского государственного университета прикладной биотехнологии в 2003-2005 гг.
Обезвоживание дисперсных систем с использованием электроосмоса. Обработка дисперсных систем постоянным током
Патент на сушку торфа электроосмосом был впервые получен Швериным в 1903 году. Частицы торфа в электроосмотпческой машине осаждались на вращающемся в водонасыщенном торфе аноде из свинца, а затем снимались скребком. Им же были предложены фнльтпрессы, в которых процесс фильтрации совмещался с электроосмотическим переносом воды.
Фильтпресс представляет собой камеру, разделенную на две части анодом. С обеих сторон к аноду прижимались рамы фильтра, в которых помещался торф. Рамы фильтра заканчивались перфорированными катодами. Торф, содержащий 95 % воды, через 1-2 ч после включения тока терял около 30 % воды.
Первые исследования электроосмоса для регулирования водного режима почвы в парниках и теплицах позволили установить, что вода под влиянием электрического тока перемещается в почве от анода к катоду в значительных количествах; электрический ток существенно повышает температуру почвы и позволяет производить электротермическую стерилизацию почвы с целью борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Удельные затраты на электроэнергию в 1,32-1,7 раза меньше, чем при обеззараживании паром. Расход электроэнергии для нагрева 1 м земли с целью стерилизации от 290 до 363 К при влажности 30% составляет 45 кВт-ч; при W = 40% - 50кВт-ч.
Опытным путем установлено, что внесение в болотные почвы недостающих микроэлементов меди значительно повышает урожайность культур, иногда в 2 и более раза. Поэтому заслуживает внимания электроионный способ введения микроэлементов непосредственно в почву или же с предварительно обогащенными в поле постоянного тока экскрементами.
Электроосмос успешно применятся для закрепления плавунов и понижения уровня грунтовых вод. Так, при строительных работах на берегу реки Яузы в г. Москве влажность плавуна удалось понизать с 53 до 20 %, на строительстве Цимлянского гидроузла понижение уровня грунтовых вод — на 1,5 м. В Зильцгнттере (Германия) в 1940 году при устройстве железнодорожной ветки удалось понизить уровень грунтовых вод на 5 м (режим работы: UHa4 = 180 В, UKOh( = 90 В, J = 20 Л, расход энергии 27 кВт ч/м ) дебит откачки до применения электроосмоса Q=0,02 м /сутки, после Q=3 м /сутки. В 1948 году на одном из участков Октябрьской ж/д просадка путей достигала 40 см/сутки. Для достижения устойчивого закрепления грунта использовали электроосмос, при этом затраты электроэнергии составили 40-50 кВт-ч/м .
На озере Лсрум (Норвегия) при закреплении плывуна электроосмос осуществлялся током от 4 до 20 А, необходимая энергия была равна 20 кВт- ч/м . Прочность грунта в некоторых местах возросла более чем в 10 раз.
Электроосмотическое уплотнение грунтов экономически выгодно для глинистых грунтов с пластичной и текучей консистенцией, суглинков, илов, поскольку с возрастанием дисперсности грунта коэффициент электроосмотической эффективности увеличивается. Затраты электроэнергии для электроосмотического уплотнения водонасыщениых суглинистых грунтов составляют 2-Ю кВт-ч/м . Исследования по интенсификации электрохимического закрепления глинистых водонасыщениых грунтов проводились при плотности тока 1-2 А/м , напряжении 50-100 В, расстоянии между электродами 100-150 см, расход электроэнергии составил 20-30 кВт-ч/м . Применение постоянного электрического тока для рассоления почв, тяжелых в мелиоративном отношении, экономически более эффективно по сравнению с гипсованием. Для рассоления хлоридно-сульфатной почвы с содержанием хлор-иона в исходном состоянии 0,2 % с помощью электроосмоса достаточно расхода электроэнергии 6200 кВт-ч/га. С увеличением расхода электроэнергии урожайность увеличивается. При расходе, равном 8300 кВт-ч/га, урожайность повышается в два раза. Эффект рассоления в метровом слое в 2,5 раза, a DO втором метре в 2 раза больше, чем при обычной дренажной системе промывки.
Исследования влияния постоянного электрического тока на болезнетворные микробы, такие как кишечные палочки Е.СоІІ, кишечные бактерии, лактозоположительные Cokki, находящиеся в жидкой фазе экскрементов, показали, что обработка постоянным током свежего навоза полностью уничтожила кишечные бактерии — лактозоположительные Е. Coli и Cokki и больше половины жизнеспособных микробов. Постоянный электрический ток может оказывать стимулирующее действие на микробные клетки в газообразной среде при Е- 0,1-0,15 кВ/м в жидкой Е= 50-250 В/м. При кратковременном воздействии (5-Ю с) он вызывает ионизацию поверхностных компонентов клеточной стенки и активирует адаптивные ферменты, что и побуждает клетку к интенсификации своей жизнедеятельности, т.е. постоянный электрический ток выполняет роль своеобразного раздражителя.
Орошение яровой пшеницы, электризованной постоянным током, водой, при расходе электричества 50-400 Кл/л и использовании медных электродов, повышает всхожесть семян, ускоряет рост и развитие растении, увеличивает урожай зерна на 13-41 %.
С увеличением времени воздействия (10-15 мин) или с увеличением разности потенциалов (Е = 250-500 В/м) наблюдается противоположный эффект. Появление в среде ионов Na+, Си , К+, Н+, С Г, О" увеличивает и бактерицидный эффект постоянного электрического тока. В основе этого эффекта лежит нарушение нормальной структуры клеточной стенки в результате диссоциации составляющих ее химических соединений, что приводит к нарушению обменных реакций между протоплазмой клетки и окружающей средой.
Режим обработки: напряжение 5-20 В, плотность тока 5-125 А/м , время обработки до 5 ч, расход электроэнергии 29 кВт-ч/м . Применение электроосмоса для обезвоживания бетона в сочетании с электротермообработкой переменным током позволило установить, что затраты электроэнергии не превышают 60-75 кВт-ч/м , эффективность по сравнению с паром в 2-2,5 раза больше. В настоящее время электроэнергию все шире начинают применять в народном хозяйстве и, в частности, в сельскохозяйственном производстве не только для привода механизмов, а также как непосредственный технологический агент (как при электроосмосе) при обработке семян, воды, сельскохозяйственной продукции, для приготовления кормов, уменьшения трения рабочих органов сельскохозяйственных машин и в других процессах. Из вышеприведенных примеров обработки дисперсных систем видно, что при применении электрофлотации, электроосмоса, электролиза, наряду с обезвоживанием или транспортировкой (при электроимпульсном способе), возможно и обеззараживание ее. Кроме того, при применении электрофлотации, электр о коагуляції и, электроимпульсной обработки, электролиза и электроосмоса возможно обогащение обрабатываемой среды, в частности экскрементов, микроэлементами, необходимыми для питания растений. Технологические процессы при этом легко автоматизируются, к преимуществам их можно отнести отсутствие движущихся и вращающихся частей, бесшумность работы, простота технологической схемы, возможность улучшения условий труда, отсутствие промежуточной трансформации энергии и другие.
Электро-, тепло- и массопереиос при обезвоживании крионзмельченной костной ткани
Способ осуществляют следующим образом. На электрод 3 и трубу 2 согласно схеме подают регулируемое высокое напряжение от маломощного источника 4 высокого напряжения. При этом между трубой 2 и электродом 3 не должно быть ни коронного, пи искрового разрядов. В этих условиях с помощью осциллографа б регистрируют отсутствие на образце 5 ионного и электронного тока при включенном источнике 4 высокого напряжения. Для фиксирования электронного тока вне зоны межэлектронного промежутка необходимо с помощью вентилятора 7 продувать ионизированный воздух. При этом ионизатор должен обеспечивать ионизацию воздуха без электронной составляющей диссипативного электрического тока, что можно проконтролировать путем регистрации ионной составляющей диссипативного электрического тока с помощью осциллографа 6, при включенном вентиляторе if выключенном источнике 4 высокого напряжения,
В качестве источника ионизации воздуха можно использовать известные способы и устройства, например, радиоактивное излучение, ультрафиолетовые лампы и другие источники. Необходимо, чтобы оіш имели возможность регулировать интенсивность ионизации воздуха н исключали возможность одновременного генерирования от одного источника электронной и ионной составляющих диссипативного электрического тока в газах или, по крайней мере, ионная составляющая в них существенно преобладала над электронной составляющей.
В качестве источника ионного тока используют низковольтный дуговой разряд, при подаваемом на электроды напряжении 6 В. В качестве осциллографа применяют прибор типа СІ 65 А. Скорость потока воздуха, очищенного в фильтре, в воздуховоде 6 м/с. В качестве объектов для зарядки используют частицы различных материалов замороженных пищевых продуктов при (-15)-(-10) С (температура воздуха при этом поддерживается на том же уровне) и частицы высушенных продуктов. Экспериментально установлено, что зарядка частиц материалов в течение 1 мин за счет ионизации воздуха на уровне 0,1 В осуществляется слабо, что явно недостаточно для проведения ряда технологических процессов, например, электросепарацни. По условиям режимов зарядки минимальное значение зарядки материала электронной составляющей равно 2-10 е.
Частицы материала при обдувке потоком ионизированного воздуха подвергаются воздействию ионов, которые оседают на материале и сообщают ему соответствующий заряд. При этом в процессе диссипации зарядов имеет место диссипативный ионный ток в газе и на частицах.
Для стабилизации процесса зарядки материалов использовано явление проднсснпативного электронного тока, которому могут быть приданы строго заданные частота, полярность, амплитуда, скважность, причем электронная составляющая диссипативного электрического тока должна обладать адекватной полярностью с ионным электрическим током и иметь постоянное максимальное значение. Изобретение относится к технике сушкн материалов электрическим током и может быть использовано в пищевой, химической, медицинской и других отраслях промышленности. Изобретение использовано при сушке материалов электрическим током в химической, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Цель изобретения - сокращение энергозатрат и интенсификация процесса сушкн. На металлический образец наносят слой материала, подлежащего сушке. Затем через образец периодически пропускают импульсы униполярного электрического тока, обезвоживая материал. Длительность импульсов изменяют в интервале 0,001-10 с, амплитуду напряжения в интервале 10-2500 В и скважность импульсов - в интервале 1,1-100. При таком способе время сушки сокращается па 10-20 %. Цель изобретения - сокращение энергозатрат и интенсификация процесса сушки. Согласно предлагаемому способу сушки материалов путем подвода тепловой энергии и электроосмотнчсского обезвоживания при контакте материала с проводником униполярного электрического тока при электроосмотическом обезвоживании используют периодически создаваемые импульсы электрического тока. На рис. 11 представлена принципиальная схема устройства для реализации способа сушки материалов; на рис. 12 - кривые сушки латекса; на рис. 13 - кривые сушки меланжа; на рис. 14 - кривые сушки желатины. Устройство для реализации способа сушки материалов содержит трубу / с размещенными в иен вентилятором 2 и высушиваемым образцом 3, держатель которого 4 опирается на чашу весов J. Посредством проводников 6 образец 3 подключен к источнику 7 униполярного импульсного тока и к осциллографу 8. На металлический образец 3 наносят слой подлежащего сушке материала (в ходе опытов использованы латекс, меланж и желатина). Затем образец 3 устанавливают на держатель 4 в трубу /, включают весы и вентилятор 2. Сушку проводят по трем вариантам: а) без пропускания через образец электрического униполярного тока; б) с пропусканием через образец униполярного электрического тока и в) с пропусканием через образец периодических импульсов униполярного электрического тока. На рис. 12 представлены полученные в ходе опытов кривые сушки, где кривые а, б и в относятся к соответствующим вариантам. Как следует из представленных на рис. 12 данных, время сушки сокращается на 10-20 % по сравнению с прототипом. Длительность импульсов изменяли в интервале 0,001-10 с, амплитуду напряжения в интервале 10-2500 В и скважность импульсов - в интервале 1,1-ЮО. Известен способ изготовления латексных изделий [147]. Изобретение относится к области изготовления латексных изделий (ЛИ). С целью интенсификации процесса изготовления ЛИ и его упрощения сушку ЛИ осуществляют обдувом воздухом, который периодически ионизируют при определенном числе положительно заряженных ионов в зоне контакта с заготовкой ЛИ. В результате сокращается продолжительность сушки до 22-25 мин, а вследствие диффузии коагулянта на поверхность ЛИ обеспечивается их съем без использования антиадгезива.
Результаты исследований сушки обезжиренной крионзмельченной костной ткани в тонком слое
Корпус заполняется водой, и под действием заданного давления в левом капилляре воды начнет перетекать в правый капилляр. Поток воды через пористую перегородку образца костной ткани будет генерировать электрический потенциал течения, который регистрируется с помощью системы датчика, преобразователя, усилителя и компьютера.
В электрокинетических устройствах чувствительность и выходное сопротивление - функции температуры. С повышением температуры чувствительность возрастает. Это явление нежелательно, поскольку устройство в таких условиях работает нестабильно. Для компенсации влияния температуры подбирали такие термисторы, которые при параллельном включении в электродную цепь обеспечивали почти полную независимость характеристик устройств от температуры.
В качестве объекта исследования использовали костное сырье после обвалки отрубов крупного рогатого скота и свиных туш. Криоизмельчешюе костное сырье разделяли на отдельные фракции методом мокрого просеивания на стандартных ситах с крупностью зерен: 0 --50 мкм; +50-5— 100 мкм; +100--300 мкм. Промытые дистиллированной водой отдельные фракции влажного костного порошка обезвоживали с помощью устройства, представленного на рис. 17. Количество воды, содержащееся в костном порошке, загружаемом в устройство, отвечало максимальной влажности и колебалось в зависимости от режимов работы генератора, позволявшего получать униполярные импульсы напряжением до 20 кВ с различной частотой и скважностью электрического тока. Опыт проводили до тех пор, пока у катода не переставала вытекать вода. Количество вытекающей воды систематически взвешивали. После завершения эксперимента пробу быстро вынимали из устройства для определения влажности весовым методом. Во избежание нагрева костного порошка под действием электрического тока, в устройстве использовали высокоомное сопротивление (резистор), которое позволяло учитывать только электроосмотический эффект обезвоживания, что и входило в задачу исследования. Имеющиеся в научно-технической литературе сведения по электроосмотическому обезвоживанию учитывают суммарный эффект, где совмещены электроосмотическое обезвоживание и сушка выпариванием за счет джоулева тепла. Для исследования брали образцы криоизмельчениой костной ткани, фракционированные по размерам с толщиной слоя от 5 до 40 мм. Техника и методика электроосмопшческого обезвоживания при наведенной электростатической индукции (безэлектродпый способ) Лабораторный стенд, схема которого представлена на рис. 18, состоит из газопровода 2, выполненного в виде заземленной металлической трубы, в которой коаксиалыю установлен на изоляторах, проволочный электрод 5, подключенный к генератору импульсов высокого напряжения (ГИВН) (3), вентилятора 1, подсоединенного к газопроводу 2, электронных весов 6 с диэлектрической прокладкой 7, повышающего трансформатора 4 (коэффициент трансформации 0,06), взаимосвязанного с генератором импульсов высокого напряжения 3, и осциллографа 8. Кроме того, лабораторный стенд дополнительно оснащен электронными измерительными приборами: вольтметром, таймером, жидкостным термометром и манометрическим анемометром (рис. 19).
Количество обезжиренной криоизмельчениой костной ткани в каждом опыте дозировалось. На диэлектрической прокладке (7), установленной на электронных весах (6), начерчена окружность, в пределах которой, строго по периметру, размещается дозируемая часть продукта. С помощью генератора импульсов высокого напряжения 3 устанавливаются необходимые для исследования характеристики: напряжение (амплитуда) (U, В), частота импульсов (f, Гц) и скважность импульсов (Q) (отношение периода импульсов к их длительности).
Перед включением вентилятора 1 отмечали начальное показание электронных весов 6 (ВЛКТ 500) После включения установки периодически через определенное время (1 мин), снимали показатели. Все необходимые данные заносили в таблицы, после чего проводили анализ опытов. На основе экспериментальных данных получены графики (рис. 25-30).
Влажность продукта в сушильной технике обычно рассчитывают по отношению к весу абсолютно сухого вещества, который в процессе остается неизменным, и определяют по формуле (3.1) [18, 28, 57, 64, 68]. где W - влажность продукта, %; G0 - общая масса образца, изменяющаяся в процессе сушки, кг; Gc - масса сухого вещества, кг.
Эксперименты по обезвоживанию криоизмельченного обезжиренного мясокостного сырья осуществляли после выдержки на ситах каждой фракции (прн классификации мокрым способом) до значения влажности 60 %. Методика определегшя электрофизических свойств криоизмсльчениой костной ткани В соответствии с общими задачами исследования технологического процесса обработки криоизмельченнои костной ткани постоянным током необходимо было определить его электрофизические свойства.
Программой предусматривалось определение величин коэффициента электроосмоса, температуро- и теплопроводности, удельного электрического сопротивления. Разработанная лабораторная установка для определения коэффициента электроосмоса (рис. 20) представляет собой емкость 2 размерами 40x23,5x20 см из органического стекла, решетчатого катода 3 с диаметром отверстии 2 мм и плоского анода 7, которые смонтированы в емкости 2. Материал электродов — нержавеющая сталь. В качестве прибора для измерения силы тока использовали милливольтметр mV 75 с наружным шунтом на 15 Л. Напряжение контролировали переносным самопишущим милливольтметром Н 39. В цепь питания установки включен регулятор напряжения РНО-250-5 и выпрямитель. Количество выделившейся жидкости определяли мерным цилиндром.
Устройство для электроосмотического обезвоживания криоизмельченной костной ткани
Нами разработан способ измерения температуры веществ при фазовых переходах, который может быть использован в метрологии и во всех отраслях промышленности в процессах обработки веществ с фазовыми переходами первого и второго рода.
Работу устройства при термометрии веществ с фазовым переходом второго рода осуществляют в той же последовательности операций, что при термометрии веществ с фазовым переходом первого рода. Различие заключается в том, что при фазовом переходе второго рода отсутствуют термоэлектрические сигналы, генерируемые в веществе и регистрируемые зондом 3, и на зонд 3 они не поступают. Термодатчпк 4 при этом будет воспринимать сигнал только за счет термоэлектрического эффекта, при этом на дисплее и принтере будет осуществлена индикация только от одного источника - термодатчика 4.
Необходимо отметить, что для регистрации сигналов необходима специализированная программа для корректной работы универсальной платы для персонального компьютера, позволяющая осуществлять регистрацию и обработку сигналов с периодом регистрации сигнала от 1-Ю"3 до 1-Ю"8 с Известно три типа электрических датчиков: полупроводниковые термометры, термоэлектрические термометры и термометры сопротивления.
Полупроводниковые термометры (термисторы) используют для измерения температуры с допустимой погрешностью ±0,1 %. Преимущество термисторов состоит в том, что они имеют примерно на порядок более высокий температурный коэффициент, чем металлы. Недостатки термисторов - их нестабильность, которая заключается в невоиспроизводимости значений сопротивлений при одной температуре и неодинаковом сопротивлении термистора с течением времени.
Термоэлектрические термометры (термопары) представляют собой измерительные устройств, состоящие из термоэлектрических преобразователей температуры, электроизмерительных приборов и проводов, соединяющих их между собой в единое целое. Датчик термопары состоит из двух соединенных между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников или полупроводников). Действие термопары основано на эффекте Зеебека. Если контакты (обычно спаи) проводящих элементов, образующих термопару (их называют термоэлектронами), находятся при разных температурах, то в цепи термопары возникает тсрмоЭДС, величина которой однозначно определяется температурой горячего и холодного контактов и природой материалов, примененных в качестве термоэлектродов. ЭДС термопары из металлических проводников обычно лежит в пределах 5-60 мкВ/К. ЭДС термопар из полупроводников может быть на порядок выше. Точность определения температуры с помощью термопар составляет, как правило, несколько градусов, а у некоторых термопар достигает 0,01 К. В сочетании с электроизмерительными приборами (милливольтметром, потенциометром и др.) термопара образует термометр. Преимущества термоэлектрических термометров заключается в их широком применении во всех отраслях промышленности практически во всем диапазоне измеряемых температур. Недостатком термопар является необходимость использования термокомпенсационных проводов для снижения погрешности измерения, что удорожает систему, усложняет ее монтаж и эксплуатацию.
Термометры сопротивления представляют собой измерительные устройства, состоящие из термопреобразователей сопротивления, электроизмерительных приборов и проводов, соединяющих их между собой в единое целое. Измерение температуры с помощью термопреобразователей сопротивления основано на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры. Термометры сопротивления широко применяются во всех отраслях промышленности для измерения температуры в достаточно широком диапазоне (от -270 до +650 С).
При измерении температуры веществ в промышленности и в научных исследованиях используют все три типа электрических датчиков. Однако все они имеют общий недостаток: существенную погрешность при измерении температуры веществ в процессах с фазовыми переходами первого рода и не позволяют идентифицировать в веществах типа фазового перехода первого или второго рода.
Известно, что значение температуры, давления или какой-либо другой физической величины при которой происходит фазовый переход, называют точкой перехода. Различают фазовые переходы двух родов. При фазовом переходе первого рода скачком меняются такие термодинамические характеристики вещества, как плотность, концентрация компонентов, в единице массы выделяется или поглощается вполне определенное количество теплоты, называемое теплотой фазового перехода. При фазовом переходе второго рода некоторая физическая величина, равная нулю с одной стороны от точки перехода, постепенно растет при удалении от точки перехода в другую сторону, при этом плотность изменяется непрерывно, теплота не выделяется и не поглощается. Фазовый переход первого рода -широко распространенное в природе явление, К нему относятся: испарение и конденсация, плавление и затвердевание, сублимация и конденсация в твердую фазу.
Базовой основой нового способа измерения температуры является новый эффект, обнаруженный В.В. Илюхиным с помощью устройства, оснащенного осциллографом с памятью и высокой разрешающей способностью. Сущность обнаруженного эффекта заключается в том, что экспериментальным путем установлено неизвестное ранее явление генерирования и синхронизации электрических импульсов веществами при фазовых переходах первого рода, и отсутствия генерирования электрических импульсов при фазовых переходах второго рода, и состоящее в том, что дискретные частицы веществ {молекулы или группы молекул), которые могут свободно относительно друг друга осуществить фазовый переход, взаимодействуют посредством сколь угодно малых сил, зависящих от их взаимного расположения, обнаруживают тенденцию к генерированию униполярных электрических импульсов в виде гармонических колебаний с одинаковыми амплитудами, частотами и скважностью.
