Введение к работе
Актуальность работы
Повышение качества готовой продукции горно-химического и горно-обогатительного производств требует совершенствования .методов аналитического контроля, в том числе методов и приборов для измерения влагосодержания.
Влагосодержание является одним из основных показателей качества продукции и регламентируется Государственными стандартами более чем ятя 1500 твердых веществ и материалов. Соблюдение регламентированного значения влагосодержания позволяет избежать дополнительных затрат:
при транспортировке материалов с повышенным влагосодсржанием;
при разгрузке материалов с повышенным влагосодержанием в зимние периоды из-за смерзания при перевозке;
при покупке или продаже продукции вследствие искажения информации об истинной коммерческой массе:
при осуществлении мероприятий, направленных на улучшение экологической ситуации на территории производства и в прилегающих районах.
Известно множество методов измерения влагосодержания сыпучих материалов, основанных на использовании химических реакций или разнообразных физических явлений, различающихся по метрологическим возможностям и областям применения. Однако до сих пор не существует универсального метода, пригодного для большого числа материалов, влагосодержание которых необходимо измерять в широком диапазоне с высокой точностью и экспрессностью.
Динамический (ДТВ) и экстраполяционный (ЭТВ) методы термовакуумной влагометрии отличает ряд достоинств, среди которых высокая точность и экспрессность измерений; отсутствие влияния на результат определения влагосодержания изменения химического состава исследуемого материала, что позволяет использовать названные методы для продукции горно-химического и горно-обогатительного производств. Поэтому исследование ДТВ и ЭТВ методов, направленное на их совершенствование, и разработка новых приборов на их основе является актуальной задачей в области влагометрии сыпучих материалов.
Цель работы
Совершенствование и расширение возможностей динамического и экстраполяционного методов термовакуумной влагометрии для разработки измерительной системы на их основе, позволяющей проводить экспрессное определение влагосо держания различных сыпучих материшіов в широком диапазоне.
Идея работы заключается в использовании параметров тепломассообмена, происходящего при десорбции влаги из вакуумируемой пробы сыпучего материала, для измерения его влагосодержания.
Задачи исследований
-
Разработать модель процесса десорбции влаги из вакуумируемой пробы сыпучего материала.
-
Обосновать возможность определения энергии связи влаги с твердым скелетом материала динамическим термовакуумным методом.
-
Разработать микропроцессорный термовакуумный влагомер, реализующий динамический и экстраполяционный методы и оценить его метрологические характеристики.
-
Провести экспериментальные исследования, направленные. на подтверждение адекватности разработанной теоретической модели.
Методы исследований
Критический анализ и обобщение известных научных работ использованы для выбора основных направлений теоретических и экспериментальных исследований, которые проведены с привлечением представлений и аппарата термодинамики, молекулярной физики, метрологии, математической статистики и регрессионного анализа.
Научная новизна заключается в разработке модели процесса десорбции влаги из вакуумируемой пробы сыпучего материала и создании на ее основе алгоритма автоматизированного функционирования микропроцессорной системы, реализующей динамический и экстраполяционный методы термовакуумной влагометрии.
Достоверность научных положений подтверждается использованием в теоретических исследованиях классических законов термодинамики и молекулярной физики, сопоставимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Практическая значимость работы
разработан микропроцессорный . термовакуумный влагомер, реализующий динамический и экстраполяционный методы, предназначенный для экспрессного определения влагосодержания сыпучих материалов в широком диапазоне с высокой точностью и энергии связи влаги с твердым скелетом материала;
разработана методика, позволяющая адаптировать влагомер для исследования материалов с разнообразными теплофизическими и сорбционными свойствами.
Реализация результатов работы
Разработанный влагомер прошел лабораторные испытания на различных сыпучих материалах в диапазоне влагосодержания от 0,1 % до 20 %, погрешность измерения влагосодержания не превышала 0,2 % аба, время измерения составляло не более 10 с.
Апробация
Основные положения работы докладывались на симпозиуме «Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология» (Санкт-Петербург, 1996), региональной научно-технической конференции «Крайний Север 96» (Норильск, 1996), международном симпозиуме «Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых» (Санкт-Петербург, 1996), трех ежегодных научных конференциях студентов и молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 1996, 1997, 1998).
Публикации
Основные положения диссертации отражены в семи печатных работах.
Объем и структура работы
