快速失重式粉粒物料水分检测装置

　　1　引　言

　　实验室测量粉粒物料水分常用的干燥法有电阻炉加热法、红外加热法、微波加热法[1]。目前我国实验室中主要使用电阻炉加热法,此方法需要的时间较长,一般为一小时左右。

　　在线自动测量粉粒物料水分一直是一个难题。目前使用的仪器主要有中子式水分仪和红外线水分仪,它们在使用时都存在一定的局限性:中子式水分仪直接测量氢而间接测量水,而且有核辐射防护问题,红外线水分仪适用于测量纸张、皮革、布匹、食品等,测量精度为:±0.2～±0.4%[2]。

　　以烧结混合料水分的在线检测为例,国外有些烧结厂采用中子水分仪,国内也引进了中子水分仪,测量精度较差。采用红外线水分仪进行烧结混合料水分的测试时,由于蒸汽、黑度、成分、距离等问题很难解决,精度无法保证。

　　本文研究的快速失重法,采用电阻炉加热法,提高了加热温度,极大缩短了测量的时间(一般测量烧结混合料仅需要90s左右),而且测量精度较高,绝对误差小于±0.1%含水量。根据研究结果提出了新的实验室测量粉粒物料水分含量的快速方法,并且研制出一种在线自动测量粉粒物料水分的分析仪。

　　2　快速失重法及其实验装置

　　2.1　快速失重法及其实验装置

　　失重法是指某种物料在外界条件作用下,本身重量发生变化(减少),根据这个变化,测定某种物质含量的一种方法。快速失重法是使外界条件作用加大,加速失重,从而减少测量时间。本文介绍用快速失重法测量物料中水分的含量,把物料加热至某一温度,使其中的水分蒸发,同时测量其重量的变化,求出物料的水分,为了使失重加速,而提高加热温度,减小测量时间。失重法测量水分含量采用的公式为:

　　本工作采用电阻加热法,其实验装置(图1)主要由电阻加热炉、电子天平、温度控制电路、料盒和计算机组成。

　　2.2　物料的极限烘干温度及其确定

　　快速失重法和经典烘干法的主要区别是烘干温度,快速失重法是在物料的极限烘干温度下烘干物料,物料的极限烘干温度是指物料所能允许的最高温度,在该温度下烘干仅仅除去水分,如果其他组份也被除去,必须是非常少,不影响测量的精度。物料的极限烘干温度决定于物料各组份的性质,一般由实验确定[3]。

　　几种物料的极限烘干温度、烘干时间、最大可能相对误差的实验数据如表1所示,这些数据是在物料水分含量大约为10%时得到的。

　　2.3　极限烘干温度下粉粒物料水分蒸发的数学模型

　　典型的水分蒸发实验曲线如图2所示,图中t代表时间,M代表从物料中蒸发出的水分最占原始物料量的百分含量。