RU2009472C1

RU2009472C1 - Method of simultaneous determining humidity and bulk density of milled peat

Info

Publication number: RU2009472C1
Authority: RU
Inventors: А.Е. Афанасьев; В.А. Беляков
Original assignee: Афанасьев Алексей Егорович
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: peat is irradiated with IR-radiation. One flux passes through water filter and bulk density is judged from the characteristics of this flux. Humidity of peat is judged from relation of the fluxes - one being reflected from peat and the other which passed through water filter. EFFECT: improved precision of measurement. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения относительной влажности и насыпной плотности фрезерного торфа в лабораторных и производственных условиях. The invention relates to techniques for measuring relative humidity and bulk density of milled peat in laboratory and industrial conditions.

Известен способ определения относительной влажности фрезерного торфа - метод термостатной сушки проб [1] , а насыпной плотности - метод мерного цилиндра (пурки, мерного ящика), при котором определяется масса сыпучего вещества в объеме свободной засыпки [2] . A known method for determining the relative humidity of milled peat is thermostatic drying of samples [1], and bulk density is the method of measuring cylinder (purka, measuring box), which determines the mass of granular matter in the volume of free filling [2].

Прототипом заявляемого способа одновременного определения относительной влажности и насыпной плотности фрезерного торфа является способ определения влажности и плотности торфа комбинированным нейтронным методом с помощью влагомера-плотномера РВП-НГ [3] . Влажность торфа определяется по интенсивности потока тепловых нейтронов, а плотность - по интенсивности рассеянного гамма-излучения радиационного захвата нейтронов ядрами элементов, образующихся вокруг источника быстрых нейтронов при помещении его в исследуемую среду. The prototype of the proposed method for simultaneously determining the relative humidity and bulk density of milled peat is a method for determining the moisture and density of peat by the combined neutron method using a moisture meter-density meter RVP-NG [3]. The moisture content of peat is determined by the intensity of the thermal neutron flux, and the density is determined by the intensity of the scattered gamma radiation of the neutron capture by nuclei of elements formed around the fast neutron source when it is placed in the medium under study.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Зонд-датчик с помощью набора штанг погружают в торф (штабель или валок) и измеряют интенсивность потока тепловых нейтронов I_н и рассеянного гамма-излучения I_γ . По тарировочным графикам зависимостей I_н= f(ω) и I_γ = f(γ) определяются соответствующие значения относительной влажности и насыпной плотности фрезерного торфа. Время одного измерения составляет 5-10 мин.Using a set of rods, the probe sensor is immersed in peat (stack or roll) and the intensity of the thermal neutron flux I _n and the scattered gamma radiation I _{γ is} measured. According to calibration plots of the dependences I _n = f (ω) and I _γ = f (γ), the corresponding values of relative humidity and bulk density of milled peat are determined. The time of one measurement is 5-10 minutes.

Недостатком прототипа являются большие габариты и масса всего комплекта (30 кг), необходимость иметь источник питания напряжением 220 В, наличие источника радиоактивного излучения. Для работы с прибором в полевых условиях требуется транспортное средство. Время на подготовку прибора к работе до 30 мин. The disadvantage of the prototype is the large size and weight of the entire kit (30 kg), the need to have a 220 V power supply, the presence of a radiation source. A vehicle is required to operate the instrument in the field. The time to prepare the device for operation is up to 30 minutes.

Целью изобретения является повышение производительности определения влажности и насыпной плотности фрезерного торфа, а также снижение стоимости этого процесса за счет удешевления используемого оборудования. The aim of the invention is to increase the productivity of determining the moisture and bulk density of milled peat, as well as reducing the cost of this process due to the cheaper equipment used.

Сущность способа одновременного определения относительной влажности и насыпной плотности фрезерного торфа заключается в следующем. Источником инфракрасного излучения и прибором для регистрации отраженного от поверхности торфа этого излучения может служить двухканальный инфракрасный влагомер, в котором используется многоволновый инфракрасный водяной светофильтр. Водяной светофильтр применен с целью фильтрации полос поглощения воды из инфракрасного потока излучения. Оставшаяся "обедненная" часть спектра взаимодействует только с твердой пористой фазой торфа, которая прямо пропорциональна насыпной плотности фрезерного торфа. Для измерения влажности во влагомере осуществляется сравнение величин сигналов отраженного от поверхности фрезерного торфа инфракрасного излучения, прошедшего через водяной светофильтр и "нефильтрованного", и их отношение преобразуется в цифровое значение, выдаваемое на табло прибора и соответствующее относительной влажности торфа в процентах. Для измерения насыпной плотности во влагомере отключается канал, измеряющий величину "нефильтрованного" отраженного сигнала ИК-излучения и регистрируется, таким образом, только излучение, отраженное от твердой фазы торфа. Величина этого излучения зависит от концентрации сухого вещества торфа, которая и определяет насыпную плотность. Вид этой зависимости (чертеж) является градуировочным графиком. Градуировочный график строится предварительно для каждого вида торфа и различной степени разложения путем подсушивания фрезерного торфа от его начальной влажности (эксплуатационной), равной 75-82% до равновесной (16% ) и проведения при этом измерений насыпной плотности торфа стандартным методом с регистрацией отраженного ИК-излучения. При проведении измерений насыпной плотности фрезерного торфа в полевых условиях обычно известна его качественная характеристика (по данным паспортизации залежи), поэтому, выбрав соответствующий ей градуировочный график, измеряют величину отраженного излучения и по графику находят значение насыпной плотности. Для повышения достоверности результатов рекомендуется повторить измерения 3-5 раз и взять среднеарифметическое значение. The essence of the method for simultaneously determining the relative humidity and bulk density of milled peat is as follows. The source of infrared radiation and a device for recording this radiation reflected from the surface of a peat can be a two-channel infrared hygrometer in which a multi-wave infrared water filter is used. A water filter is used to filter water absorption bands from an infrared radiation stream. The remaining "depleted" part of the spectrum interacts only with the solid porous phase of peat, which is directly proportional to the bulk density of milled peat. To measure the humidity in the moisture meter, the signal values of the infrared radiation reflected from the surface of the milled peat are compared and passed through the water filter and unfiltered, and their ratio is converted to a digital value displayed on the device’s display and corresponding to the relative peat humidity in percent. To measure the bulk density in the moisture meter, the channel that measures the value of the "unfiltered" reflected infrared signal is turned off and so only radiation reflected from the solid phase of peat is recorded. The magnitude of this radiation depends on the dry matter concentration of peat, which determines the bulk density. The form of this dependence (drawing) is a calibration graph. A calibration schedule is preliminarily constructed for each type of peat and a different degree of decomposition by drying milled peat from its initial moisture content (operational) equal to 75-82% to equilibrium (16%) and performing measurements of the bulk density of peat using the standard method with registration of reflected IR radiation. When carrying out measurements of the bulk density of milled peat in the field, its qualitative characteristic is usually known (according to the certification of deposits), therefore, by choosing the calibration curve corresponding to it, the magnitude of the reflected radiation is measured and the value of the bulk density is found from the schedule. To increase the reliability of the results, it is recommended to repeat the measurements 3-5 times and take the arithmetic mean value.

Отличием по отношению к прототипу в предлагаемом способе является облучение фрезерного торфа инфракрасным излучением и регистрация величины отраженного от поверхности торфа и прошедшего через водяной фильтр инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение выбрано в связи с тем, что оно, будучи отраженным от поверхности материала, не зависит от цвета поверхности и определяется структурными свойствами материала, его влагосодержанием, размером пор, кривизной менисков в них, т. е. теми препятствиями, на которых происходит рассеивание (отражение). Кроме того, источники инфракрасного излучения являются широко распространенными (лампы накаливания, светодиоды) и не требуют источников питания с большой мощностью или напряжением. The difference with respect to the prototype in the proposed method is the irradiation of milled peat with infrared radiation and registration of the magnitude of the peat reflected from the surface of the peat and transmitted through the water filter of infrared radiation. Infrared radiation is chosen due to the fact that, being reflected from the surface of the material, it does not depend on the color of the surface and is determined by the structural properties of the material, its moisture content, pore size, and the meniscus curvature in them, i.e., those obstacles that scatter (reflection). In addition, infrared sources are widespread (incandescent lamps, LEDs) and do not require power sources with high power or voltage.

Исследование решений показало, что применение инфракрасного излучения для одновременного определения влажности и насыпной плотности материалов не было обнаружено. A study of the solutions showed that the use of infrared radiation for the simultaneous determination of moisture and bulk density of materials was not detected.

Положительный эффект достигается за счет резкого уменьшения габаритов и массы используемого оборудования (масса влагомера-плотномера 1 кг); не требуется передвижной электростанции и транспортных средств; прибор обслуживает один оператор без специальной подготовки; время подготовки прибора к работе составляет 3 мин. A positive effect is achieved due to a sharp decrease in the dimensions and mass of the equipment used (the mass of the moisture meter-densitometer is 1 kg); no mobile power station and vehicles required; the device is serviced by one operator without special training; the preparation time for the device is 3 minutes

Пример конкретного выполнения способа. An example of a specific implementation of the method.

Включают питание инфракрасного влагомера-плотномера и устанавливают переключатель режимов измерения на измерение влажности. Затем прибор ставят на фрезерный торф (верховой, пушицево-сфагновый), который находится в лабораторной кювете, облучая таким образом его поверхность инфракрасным излучением. Через 1 мин на табло прибора устанавливается цифра 53, 4, что соответствует значению влажности торфа в процентах. Переключатель режимов переводят на измерение насыпной плотности (при этом регистрируется только отраженное ИК-излучение, прошедшее через водяной фильтр) и через 1 мин на табло устанавливается цифра 42,4. По градуировочному графику (чертеж ) находят на оси ординат это значение и проводят горизонтальную линию до пересечения с кривой 1, из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс. Значение насыпной плотности фрезерного торфа составляет 285 кг/м³. На чертеже кривая 1 - торф верховой пушицево-сфагновый; кривая 2 - торф низинный, древесный. (56) 1. ГОСТ 11305-83. Торф. Методы определения влаги. М. , 1984, изд стандартов, с. 7.They turn on the power of the infrared moisture meter-densitometer and set the switch of the measurement modes to humidity measurement. Then the device is placed on milled peat (horse, cotton grass-sphagnum), which is located in a laboratory cuvette, thus irradiating its surface with infrared radiation. After 1 min, the number 53, 4 is set on the instrument panel, which corresponds to the percentage of peat moisture. The mode switch is transferred to the measurement of bulk density (in this case, only reflected infrared radiation transmitted through the water filter is recorded) and after 1 min the number 42.4 is set on the display. According to the calibration graph (drawing), this value is found on the ordinate axis and a horizontal line is drawn until it intersects curve 1, the perpendicular is lowered to the abscissa axis from the intersection point. The value of the bulk density of milled peat is 285 kg / m ³ . In the drawing, curve 1 — peat of the Pushikso-sphagnum peat; curve 2 - lowland peat, woody. (56) 1. GOST 11305-83. Peat. Methods for the determination of moisture. M., 1984, ed. Standards, p. 7.

2. ГОСТ 24701-81 "Торф. Метод определения плотности", М. , Изд-во стандартов, 1984, с. 7. 2. GOST 24701-81 "Peat. Method for determining the density", M., Publishing house of standards, 1984, p. 7.

3. И. П. Туманов. "Определение влажности и плотности нейтронными методами при разработке торфяных месторождений", Диссертация, Калинин, 1976, с. 220. 3. I.P. Tumanov. "Determination of humidity and density by neutron methods in the development of peat deposits", Dissertation, Kalinin, 1976, p. 220.

Claims

METHOD FOR SIMULTANEOUS DETERMINATION OF HUMIDITY AND FILLING DENSITY OF MILLED PEAT, during which peat is irradiated and reflected radiation is recorded, characterized in that, in order to increase productivity and reduce cost, peat is irradiated with IR radiation, the reflected radiation is divided into two streams, one of which is directed to the water filter, register the flow passing through the water filter and judge by it about bulk density, and judging by the ratio of flows reflected from peat and passing through the water filter on moisture STI turf.