DD237550A1

DD237550A1 - METHOD AND DEVICE FOR MOISTURE DETERMINATION

Info

Publication number: DD237550A1
Application number: DD27653285A
Authority: DD
Inventors: Karin Schulte; Andreas Biedermann; Fred Mueller; Ralph Pulsack
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1985-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1986-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte von Schuettguetern und Feststoffen durch Waermeuebertragung von einer elektrischen Heizquelle und Messung der Temperatur, beispielsweise zur Ueberwachung von Trocknungsprozessen. Ziel der Erfindung ist es, die Feuchtigkeit von Feststoffen und Schuettguetern mit einfachen Mitteln moeglichst schnell und genau zu bestimmen. Aufgabe der Erfindung ist es, die Feuchte durch Waermeuebertragung von einer elektrischen Heizquelle und Messung der Temperatur frei von Fehlern durch die waehrend der Messung wirksame Speicherkapazitaet der Heizquelle zu bestimmen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Temperatur waehrend der Aufheizphase gemessen, der Regressionskoeffizient B der Asymptote des Temperaturanstiegs ueber der Zeit festgestellt und seine auf die Heizleistung bezogene Groesse als Mass fuer die Feuchtigkeit ausgewertet wird. Fig. 3The invention relates to a method and a device for determining the moisture content of bulk solids and solids by heat transfer from an electric heating source and measuring the temperature, for example for monitoring drying processes. The aim of the invention is to determine the moisture of solids and Schuettguetern as simple as possible quickly and accurately. The object of the invention is to determine the moisture by heat transfer from an electric heating source and measurement of the temperature free of errors by the effective storage capacity during the measurement of the heat source. According to the invention, the object is achieved by measuring the temperature during the heating phase, determining the regression coefficient B of the asymptote of the temperature increase over time, and evaluating its magnitude related to the heating power as a measure of the humidity. Fig. 3

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte von Schüttgütern und Feststoffen durch Wärmeübertragung von einer elektrischen Heizquelle und Messung der Temperatur, beispielsweise zur Überwachung bzw. Steuerung von Trocknungsprozessen.The invention relates to a method and a device for determining the moisture content of bulk solids and solids by heat transfer from an electric heating source and measuring the temperature, for example for monitoring or control of drying processes.

Characteristic of the known technical solutions

Unter den verschiedenen Verfahren zur Feuchtigkeitsbestimmung sind auch solche bekannt, bei denen die Wärme einer elektrischen Heizquelle in den Prüfstoff übertragen und die Feuchtigkeit indirekt über die Wärmeleitfähigkeit gemessen wird. So wird nach DE-OS 31 22642 eine vorbestimmte Menge elektrischer Energie in einen im Prüfstoff befindlichen Widerstandsdraht eingespeist und die Temperatur bzw. die Zeit bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur indirekt über die Widerstandsänderung erfaßt. Je geringer die Wärmeleitfähigkeit des Prüfstoffes, um so größer ist der Temperaturanstieg im Widerstandsdraht.Among the various methods of determining moisture, those are also known in which the heat of an electrical heating source is transferred into the test substance and the moisture is measured indirectly via the thermal conductivity. Thus, according to DE-OS 31 22642 a predetermined amount of electrical energy is fed into a resistance wire located in the test material and the temperature or the time to reach a certain temperature detected indirectly via the resistance change. The lower the thermal conductivity of the test substance, the greater the temperature rise in the resistance wire.

Die Beziehungen zwischen der Wärmeleitfähigkeit und der Stoffeuchte werden über Kalibriermessungen festgestellt/Zur Berücksichtigung der Wärmespeicherfähigkeit und der Widerstandsveränderung des Heizdrahtes sowie der Wärmeübertragung zwischen Heizdraht und Prufstoff wird die Kalibrierung direkt unter Verwendung des Heizdrahtes vorgenommen. Auch unter diesen Bedingungen bleibt die Genauigkeit durch die Bestimmung nur eines Temperaturwertes begrenzt. Zur Verringerung dieses Fehlers sind je Prüfstoff wenigstens zwei Messungen mit verschiedenen Energiemengen durchzuführen. Die Verwendung des Heizdrahtes schafft im übrigen weitere Probleme. Zum einen kann er nicht in jedem Schüttgut ausreichend gerade gespannt werden. Vor allem aber entstehen Korrosionsprobleme und damit über einen längeren Zeitraum stärkere Abweichungen gegenüber der ursprünglichenKalibrierung.The relationships between the thermal conductivity and the substance luminance are determined by calibration measurements / To account for the heat storage capacity and the resistance change of the heating wire and the heat transfer between heating wire and Prufstoff the calibration is made directly using the heating wire. Even under these conditions, the accuracy is limited by the determination of only one temperature value. To reduce this error, at least two measurements with different amounts of energy must be carried out per test substance. The use of the heating wire creates moreover other problems. On the one hand, it can not be stretched sufficiently straight in every bulk material. Above all, however, corrosion problems and thus longer deviations from the original calibration arise.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Feuchtigkeit von Feststoffen und Schüttgütern mit einfachen Mitteln möglichst schnell und genau zu bestimmen.The aim of the invention is to determine the moisture content of solids and solids as quickly and accurately as possible by simple means.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Feuchte durch Wärmeübertragung von einer elektrischen Heizquelle und Messung der Temperatur frei von Fehlern durch die während der Messung wirksame Speicherkapazität der Heizquelle zu bestimmen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Temperatur während der Aufheizphase gemessen, der Regressionskoeffizient B der Asymptote des Temperaturanstieges über der Zeit festgestellt und seine auf die Heizleistung bezogene Größe als Maß für die Feuchtigkeit ausgewertet wird. Es wurde gefunden, daß eine indirekte Proportionalität zwischen der Wärmeleitfähigkeit A₅ des feuchten Prüfstoffs und dem Regressionskoeffizienten B besteht, ohne daß die Werte λ_ξ und ApcA explizit bekannt sein müssen.The object of the invention is to determine the moisture by heat transfer from an electric heating source and measurement of the temperature free of errors by the effective during the measurement storage capacity of the heat source. According to the invention, this object is achieved in that the temperature measured during the heating phase, the regression coefficient B of the asymptote of the temperature increase over time found and its related to the heating power size is evaluated as a measure of the moisture. It has been found that there is an indirect proportionality between the thermal conductivity A _{5 of} the wet test substance and the regression coefficient B, without the need for the values λ _ξ and ApcA to be explicitly known.

Die Abhängigkeit des Regressionskoeffizienten von der, elektrischen Leistung hat im interessierenden Meßbereich je Material und Feuchte einen charakteristischen, reproduzierbaren Verlauf. Die Verläufe werden einmalig vermessen und sind Grundlage für die Auswertung.The dependence of the regression coefficient on the electrical power has a characteristic, reproducible course in the measuring range of interest for each material and moisture. The courses are measured once and are the basis for the evaluation.

Durchgeführte Untersuchungen weisen eine sehr zuverlässige Feuchteklassifizierung auch bei sehr kleinen Feuchtedifferenzen aus.Investigations have shown a very reliable moisture classification even with very small differences in humidity.

-2- 2437-2- 2437

Für die Messung kann erfindungsgemäß eine Sonde eingesetzt werden, bei der der Heizdraht zusammen mit dem Temperaturfühler, vorzugsweise einem Thermoelement, in einem Rohr angeordnet und der restliche Rohrinnnenraum mit einem Feststoff, z. B. einem Keramikkörper oder Glasfasern, verfüllt ist.For the measurement according to the invention, a probe can be used, in which the heating wire together with the temperature sensor, preferably a thermocouple, arranged in a tube and the remaining interior of the tube with a solid, eg. As a ceramic body or glass fibers, is filled.

Das Verhältnis von Länge zu Außendurchmesser des Rohres sollte größer als 50:1 sein.The ratio of length to outer diameter of the tube should be greater than 50: 1.

Die Auswertung kann von Hand erfolgen. Besser ist der Anschluß eines Mikrorechners.The evaluation can be done by hand. Better is the connection of a microcomputer.

embodiment

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: eine erfindungsgemäße VorrichtungFig. 1: a device according to the invention

Fig.2: eine Meßkurve ^/ . Figure 2: a plot ^/.

Fig.3: die Abhängigkeit des Regressionskoeffizienten B von der elektrischen Heizleistung j| für zwei verschiedene Feuchten D₁ und D₂ 3 shows the dependence of the regression coefficient B on the electrical heating power j | for two different humidities D ₁ and D ₂

Die Vorrichtung besteht aus einem metallischen Schutzrohr 1 vom Außendurchmesser d, das formschlüssig auf einen Keramikkörper 2 mit vier Bohrungen aufgebracht wurde.The device consists of a metallic protective tube 1 of the outer diameter d, which has been positively applied to a ceramic body 2 with four holes.

In diesen Bohrungen verlaufen kreuzweise ein Heizdraht 3 und die Thermoschenkei 4 einer Thermoperle 5, die etwa auf halber Länge der Sonde angebracht ist.In these holes run crosswise a heating wire 3 and the Thermoschenkei 4 a Thermoperle 5, which is mounted approximately halfway along the probe.

Die Meßsignale werden wahlweise von Hand registriert oder über einen Analog-Digital-Wandler 6 einem Mikrorechner zugeführt, der dann die gesamte Meßwertaufnahme, -steuerung und -verarbeitung realisiert.The measurement signals are optionally registered by hand or fed via an analog-to-digital converter 6 a microcomputer, which then realizes the entire Meßwertaufnahme, control and processing.

In Fig. 2 ist der Meßkurvenverlauf für eine Messung mit beschriebener Einrichtung dargestellt.FIG. 2 shows the curve of the measured curve for a measurement with the device described.

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit des Regressionskoeffizienten B von der elektrischen Heizleistung q_et für verschiedene Feuchten DiFig. 3 shows the dependence of the regression coefficient B of the electric heating power q _et for different humidities Di

und D₂. ' \and D ₂ . '\

Im Prüfstoff Kalidünger K60 mit den Feuchtigkeitsstufen 'In the test material Potassium fertilizer K60 with the moisture levels'

Di = 0,24Ma.-% H₂O . , .Di = 0.24Ma .-% H ₂ O. ,.

D₂ = 0,43 Ma.-% H₂O ' . ' ' -D ₂ = 0.43 mass% H ₂ O '. '' -

lag der mittlere Fehler m_B bei der Ermittlung des.Regressionskoeffizienten B im Bereich m_B = 0,0003... 0,009K. Der mittlere Fehler m des reproduzierten Temperaturverlaufs im Asymptotenbereich 1-2 betrug m = 0;006...0,03K.the mean error m _B in determining the regression coefficient B was in the range m _B = 0.0003 ... 0.009K. The mean error m of the reproduced temperature curve in the asymptotic range 1-2 was m = 0, 006 ... 0,03K.

Claims

Invention claim:

1. A method for determining the moisture content of solids and bulk materials by heat transfer from an electrical Heizqueile and measuring the temperature, characterized in that the temperature measured during the heating phase, the regression coefficient (B) of the asymptote of the temperature rise over time and its on the Heating power related size is evaluated as a measure of the humidity.

2. The method according to item 1, characterized in that the power of the heating source is measured during the heating phase.

3. The method according to item 1, characterized in that a constant heating current is set.

4. Apparatus for determining the moisture content of solids and bulk materials with an electric heating wire, a power source for the heating wire and electrical means for measuring the electric heating power and the temperature, characterized in that the heating wire (3) together with the temperature sensor, preferably a thermocouple , arranged in a tube (1) and the remaining tube interior with a solid (2), z. As a ceramic body or glass fibers is verfiltist.

5. The device according to item 4, characterized in that the ratio of length to outer diameter of the tube (1) is greater than 50: 1.

6. Device according to item 4, characterized in that the outputs of the electrical measuring devices via an analog-to-digital converter (6) to a microcomputer (7) are connected.