DD248435A1 - Feuchtemessung durch analyse der thermischen antwort auf waermeimpulse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung findet Anwendung bei der Messung des Feuchtesatzes von poroesen Stoffen und Schuettguetern. Die Zielstellung ist die Feuchtigkeitsbestimmung des Messgutes aus der Analyse der Laufzeit von Waermeimpulsen, die von aussen aufgepraegt werden. Fig. 1

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren dient der Messung des Feuchtegehaltes poröser Stoffe und Schüttgüter aller Art, wie z. B. Braunkohle, Torf, Getreide, Böden, Zuschlagstoffe des Bauwesens, Holz, Späne, Spanplatten, Faserstoffe u.a.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Dasgravimetrische Feuchtemeßverfahren ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik als das genaueste Verfahren einzuschätzen. Es wird deshalb immer noch für die Kalibrierung weiterer Verfahren herangezogen. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens liegt in der notwendigerweise großen Zeitdauer zwischen den Messungen der Feucht- und der Trockenmassen des Meßgutes.

Bekannt sind weiterhin Verfahren, die die feuchteabhängige relative Dielektrizitätskonstante nutzen. Sie sind jedoch noch nicht vollständig theoretisch fundiert und beinhalten Unsicherheiten bei der Wahl der jeweils benutzten Meßfrequenz. Weitere Einflüsse, wie der Anteil der Ionen bzw. Salze im Meßgut und auch der Temperatur des Meßgutes beeinflussen die Meßergebnisse in einem noch nicht vorhersagbaren Ausmaß. Die bekannten radioaktiven Verfahren, wie z. B. die Neutronenstreuung oder die Gammaabsorption, sind durch die Strahlenschutzmaßnahmen in ihrem feldmäßigen Einsatz stark eingeschränkt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein leicht handhabbares Meßverfahren zu entwickeln, das sowohl unter Labor- als auch unter feldmäßigen Bedingungen innerhalb kurzer Zeit, die bedeutend unter der des gravimetrischen Verfahrens liegen muß, eine Feuchtebestimmung erlaubt. ,

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Meßverfahren, welches unabhängig vom Temperaturgrundniveau, d.h. von der Temperatur der Umgebung und der Temperatur des Meßgutes, und ohne Berücksichtigung des Fremdionenanteils des Meßgutes bzw. der Elektrolytzusammensetzung der Porenflüssigkeit durchführbar ist.

Erfindungsgemäß wird auf die Oberfläche des Meßgutes ein Wärmeimpuls aufgeprägt. Es wird die Zeit gemessen, die vergeht, bis in einer festgelegten Entfernung von der thermischen Belastungsfläche, die den Wärmeimpuls aufnimmt, das

Temperaturmaximum erreicht ist. ^

Durch Hinzuziehung von meßgutspezifischen Kalibrierfunktionen kann der Feuchtesatz aus der ermittelten Laufzeit des Wärmeimpulses ermittelt werden.

Für die Durchführung des Verfahrens sind folgende Schritte erforderlich:

1. Das Meßgut ist zu homogenisieren. Dazu muß eine Vereinheitlichung der Korngröße angestrebt werden.

2. Das Meßgut wird in eine thermisch isolierte Meßkammer gefüllt und verdichtet, und zwar derart, daß Lufteinschlüsse beseitigt werden, aber keine Porenflüssigkeit ausgepreßt wird.

3. Auf die thermische Belastungsfläche des Meßgutes wird durch eine Heizplatte ein Wärmeimpuls übertragen, dessen Temperatur oberhalb der des Meßguts, jedoch unterhalb der Siedetemperatur der Porenflüssigkeit liegen muß.

4. Die Wärmeimpulsübertragung wird durch die Rückführung des Heizelements von der Materialprobe beendet.

5. Mittels der Temperaturmeßfühler, die von der Impulsübertragungsfläche einen meßgutspezifisch bedingten Abstand besitzen, wird über die Analyse des thermischen Verlaufs der Temperaturen auf diejenige Zeit geschlossen, an der ein relatives Temperaturmaximum vorhanden ist.

6. Diese Zeit ist ein Maß für die im Meßgut enthaltene Feuchtigkeit. Über Kalibrierfunktionen ist der Feuchtesatz bestimmbar, wenn die Laufzeit bis zum Erreichen des Temperaturmaximums vorgegeben wird.

Ausführungsbeispiel

Das Meßgut (1) wird in das zylindrische Meßkammervolumen (V = const.) gegeben. Das Volumen ist thermisch hinreichend isoliert (2).·

Die Temperaturmeßelemente (3) — dabei handelt es sich um zueinander parallel geschaltete Thermistoren —sind in der Entfernung von χ = 2 cm hinter der thermischen Belastungsfläche (4) so angeordnet, das sie einen innigen Kontakt zum Meßgut besitzen.

Die Fläche (4) wird mit Hilfe eines Heizelements (5), das ebenfalls thermisch isoliert ist, durch einen Rechteckimpuls (6) der Dauer t_o = 60s thermisch belastet, wobei das Temperaturniveau beiö_H = 80⁰C liegt. Danach erfolgt die thermische Abkopplung des Heizelements.

Mit Hilfe der Thermistoren (3) wird der Temperaturverlauf als Funktion der Zeit untersucht. Diejenige Zeit t_M ist dabei zu bestimmen, bei der die Temperatur-Zeit-Funktion ihr Maximum erreicht.

Mit Hilfe einer meßgutspezifischen Kalibrierfunktion u = u(t_M) ist aus der Zeitmessung t_M ein Schluß auf den Feuchtesatz u des Meßgutes zu ziehen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Feuchtmessung durch Analyse derthermischen Antwort auf Wärmeimpulse, gekennzeichnet dadurch, daß dem Meßgut ein Wärmeimpuls der Dauer t₀ aufgeprägt wird, dessen Temperaturniveau oberhalb der Meßgut-_#aber unterhalb der Siedetemperatur der Porenflüssigkeit liegen muß, in dessen Folge ein Temperaturmaximum zur Zeit t_M zu erwarten ist, die ein Maß für den Feuchtesatz des untersuchten Materials darstellt.