RU2199106C2 - Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material - Google Patents

Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material Download PDF

Info

Publication number
RU2199106C2
RU2199106C2 RU2000130439/28A RU2000130439A RU2199106C2 RU 2199106 C2 RU2199106 C2 RU 2199106C2 RU 2000130439/28 A RU2000130439/28 A RU 2000130439/28A RU 2000130439 A RU2000130439 A RU 2000130439A RU 2199106 C2 RU2199106 C2 RU 2199106C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
moisture
coefficient
conductivity
sample
source
Prior art date
Application number
RU2000130439/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000130439A (en
Inventor
П.С. Беляев
В.А. Гладких
Е.Н. Сафронова
М.П. Беляев
Original Assignee
Тамбовский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тамбовский государственный технический университет filed Critical Тамбовский государственный технический университет
Priority to RU2000130439/28A priority Critical patent/RU2199106C2/en
Publication of RU2000130439A publication Critical patent/RU2000130439A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2199106C2 publication Critical patent/RU2199106C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: construction, food, paper- making and other branches of industry where coefficient of moisture conductivity of capillary-porous materials should be taken into account. SUBSTANCE: procedure determining coefficient of moisture conductivity includes formation of uniform initial moisture content. Surface of sample is put in pulse contact with moisture source with arrangement of electrodes of galvanic converter on surface of tested sample over concentric circumference relative to point of contact of moisture source with sample surface and coefficient of moisture conductivity is computed with measurement of change of emf of galvanic converter in time. EFFECT: increased speed of experiment and provision for nondestructive control over coefficient of moisture conductivity. 2 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано в области аналитического приборостроения в бумажной, строительной, пищевой и других отраслях промышленности. The proposed technical solution relates to measuring equipment and can be used in the field of analytical instrumentation in paper, construction, food and other industries.

Известен способ определения коэффициента массопроводности и потенциалопроводности массопереноса (А.С. 174005, кл. G 01 k N 421, 951, 1965), заключающийся в импульсном увлажнении слоя материала и измерении на заданном расстоянии от этого слоя изменения влагосодержания материала во времени. Коэффициент массопроводности вычисляется по установленной зависимости.A known method of determining the coefficient of mass conductivity and potential conductivity of mass transfer (A.S. 174005, class G 01 k N 421, 9 51 , 1965), which consists in pulsed wetting of the material layer and measuring at a given distance from this layer the moisture content of the material over time. The mass conductivity coefficient is calculated according to the established dependence.

Недостатком этого способа являются осуществление разрушающего контроля опытного образца при размещении датчиков во внутренних слоях исследуемого тела, большая трудоемкость метода при подготовке образцов, исключение возможности контроля массопроводности листовых и пленочных материалов, необходимость индивидуальной градуировки датчиков по каждому материалу. The disadvantage of this method is the implementation of destructive testing of the prototype when placing the sensors in the inner layers of the test body, the high complexity of the method in preparing the samples, eliminating the possibility of controlling the mass conductivity of sheet and film materials, the need for individual calibration of the sensors for each material.

Наиболее близким является способ определения коэффициента влагопроводности (DRYING TECHNOLOGY, 15 (2), 265-294 (1997)), заключающийся в увлажнении плоского образца в виде круга (т.е. создание равномерного начального распределения влаги в листовом исследуемом образце), организации интенсивной убыли влаги по краям образца путем приведения его в контакт со средой, имеющей отличное от образца влагосодержание, выполненной в виде кольца, измерении (сканировании) профилей распределения влажности внутри свободной части круга исследуемого образца от центра к периферии с помощью инфракрасного (ИК) сенсора, расчете искомого коэффициента по установленным зависимостям на основании данных предварительной градуировки ИК-сенсора по исследуемому материалу. The closest is a method for determining the coefficient of moisture conductivity (DRYING TECHNOLOGY, 15 (2), 265-294 (1997)), which consists in moistening a flat sample in the form of a circle (i.e., creating a uniform initial distribution of moisture in the sheet sample being studied), organizing intensive moisture loss at the edges of the sample by bringing it into contact with a medium having a moisture content different from the sample, made in the form of a ring, measuring (scanning) the moisture distribution profiles inside the free part of the circle of the sample from the center to iferii using infrared (IR) sensor, based on the desired coefficient set based on the data dependencies preliminary calibration IR sensor for the test material.

Недостатком этого способа являются большая трудоемкость метода из-за необходимости индивидуальной градуировки системы по каждому исследуемому материалу и использование эталонных образцов; использование в эксперименте образцов только определенной формы и размера, существенная зависимость получаемых данных от примесей в материале, его цвета и состояния поверхности, расстояния и угла измерения. The disadvantage of this method is the great complexity of the method due to the need for individual graduation of the system for each material studied and the use of reference samples; the use in the experiment of samples of only a certain shape and size, a significant dependence of the data on impurities in the material, its color and surface condition, distance and angle of measurement.

Техническая задача предлагаемого технического решения предполагает повышение оперативности эксперимента и обеспечения возможности неразрушающего контроля коэффициента влагопроводности листовых материалов. The technical problem of the proposed technical solution involves increasing the efficiency of the experiment and providing the possibility of non-destructive testing of the coefficient of moisture conductivity of sheet materials.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения коэффициента влагопроводности листовых капиллярно-пористых материалов (например, бумаги), включающем создание равномерного начального влагосодержания, приведение в соприкосновение поверхности образца со средой с отличным влагосодержанием от образца, снятии изменения сигнала от гальванического датчика (ЭДС), помещенного на образце на фиксированном расстоянии от области массообмена образца с источником массы и расчете коэффициента влагопроводности. В отличие от прототипа (DRYING TECHNOLOGY, 15 (2), 265-294 (1997)), осуществляют импульсное точечное соприкосновение источника влаги с поверхностью образца, располагают электроды гальванического преобразователя на поверхности контролируемого образца по концентрической окружности относительно точки соприкосновения источника массы с поверхностью, измеряют изменение ЭДС гальванического преобразователя во времени, рассчитывают коэффициент влагопроводности исследуемого материала без использования градуировочных зависимостей по установленной зависимости, что обеспечивает повышение оперативности определения коэффициента влагопроводности. The technical problem is achieved in that in a method for determining the moisture conductivity coefficient of sheet capillary-porous materials (for example, paper), which includes creating a uniform initial moisture content, bringing the surface of the sample in contact with a medium with excellent moisture content from the sample, and removing the signal from the galvanic sensor (EMF) placed on the sample at a fixed distance from the mass transfer region of the sample with the mass source and the calculation of the coefficient of moisture conductivity. Unlike the prototype (DRYING TECHNOLOGY, 15 (2), 265-294 (1997)), they carry out a pulsed point contact of the moisture source with the surface of the sample, place the electrodes of the galvanic converter on the surface of the controlled sample in a concentric circle relative to the point of contact of the mass source with the surface, measure the change in the EMF of the galvanic converter over time, calculate the coefficient of moisture conductivity of the test material without using calibration dependencies according to the established dependence spine, which increases the efficiency of determining the coefficient of moisture permeability.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: исследуемый листовой материал с равномерным начальным распределением влаги (в том числе и нулевым) помещают на плоскую подложку из не смачиваемого водой материала, например, фторопласта. The essence of the proposed method is as follows: the investigated sheet material with a uniform initial distribution of moisture (including zero) is placed on a flat substrate of a material not wettable by water, for example, fluoroplastic.

К поверхности образца прижимается зонд с импульсным точечным источником массы и расположенными на концентрических окружностях от источника электродами гальванического преобразователя (ГП). После подачи импульса влаги (мгновенного увлажнения точки поверхности образца) фиксируют изменение ЭДС ГП во времени. A probe is pressed against the surface of the sample with a pulsed point source of mass and electrodes of a galvanic converter (GP) located on concentric circles from the source. After applying a moisture impulse (instantaneous wetting of a point on the surface of the sample), the change in the EMF of the GP in time is recorded.

Процесс распространения влаги в плоском листовом материале после нанесения такого импульса при условии расположения измерительных электродов на расстоянии r0>10h, где h - толщина исследуемого листового материала, описывается краевой задачей:

Figure 00000001

при -∞<x<+∞; -∞<y<+∞; τ≥0;
где
U - концентрация распределенного в твердой фазе вещества, кг/кг;
q - количество жидкой фазы, наносимое в течение импульса, кг;
х, у - пространственные координаты, м;
αm - влагопроводность, м2/c;
τ∈[0,∞] - время, с;
δ(x,y,τ) - дельта-функция Дирака;
при начальных и граничных условиях:
U(x,y,0)=0;
Figure 00000002

Figure 00000003

U --> 0 при |x|,|y| _→ ∞; (- условие симметрии),
аналогичной распространению влаги в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от линейного источника влаги.The process of moisture propagation in a flat sheet material after applying such a pulse, provided that the measuring electrodes are at a distance r 0 > 10h, where h is the thickness of the studied sheet material, is described by the boundary-value problem:
Figure 00000001

at -∞ <x <+ ∞; -∞ <y <+ ∞; τ≥0;
Where
U is the concentration of the substance distributed in the solid phase, kg / kg;
q is the amount of liquid phase applied during the pulse, kg;
x, y — spatial coordinates, m;
α m - moisture conductivity, m 2 / s;
τ∈ [0, ∞] - time, s;
δ (x, y, τ) is the Dirac delta function;
under initial and boundary conditions:
U (x, y, 0) = 0;
Figure 00000002

Figure 00000003

U -> 0 as | x |, | y | _ → ∞; (is the condition of symmetry),
similar to the spread of moisture in an unlimited environment when applying a pulse effect from a linear source of moisture.

В этом случае изменение влагосодержания в зоне действия источника описывается функцией:
U(r,τ) = q/(4πτexp[-r2/4αmτ]).
In this case, the change in moisture content in the source area is described by the function:
U (r, τ) = q / (4πτexp [-r 2 / 4α m τ]).

Коэффициент влагопроводности может быть найден по известной формуле:
αm = r 2 0 /(4πτm),
где τm - время, соответствующее максимуму на кривой изменения влагосодержания на расстоянии r0 от источника U(r0,τ);
r - радиальная координата, отсчитываемая от оси источника, м.
The moisture conductivity coefficient can be found by the well-known formula:
α m = r 2 0 / (4πτ m ),
where τ m is the time corresponding to the maximum on the curve of moisture content at a distance r 0 from the source U (r 0 , τ);
r is the radial coordinate measured from the source axis, m

Для фиксирования τm необходимо непрерывно контролировать изменение U(r0,τ), причем измерения должны проводиться строго на расстоянии r0 от источника массы, что крайне затруднительно при использовании известных преобразователей влажности (кондуктометрических, диэлькометрических, радиоизотопных и т.д.). Вследствие этого, определение максимума U(r0,τ) связано при этом со значительными погрешностями. Кроме того, известные типы преобразователей влажности нуждаются в индивидуальной градуировке по каждому материалу, что существенно снижает оперативность контроля.To fix τ m, it is necessary to continuously monitor the change in U (r 0 , τ), and the measurements should be carried out strictly at a distance r 0 from the mass source, which is extremely difficult when using known moisture converters (conductometric, dielcometric, radioisotope, etc.). As a result of this, the determination of the maximum of U (r 0 , τ) is associated with significant errors. In addition, well-known types of moisture converters need individual calibration for each material, which significantly reduces the efficiency of control.

В предлагаемом техническом решении для фиксирования максимума влагосодержания на расстоянии r0 от источника применялись миниатюрные электроды ГП, которые располагались по окружности радиуса r0. ЭДС такого преобразователя определяется энергией связи влаги с материалом, контактирующим с поверхностями его электродов, которая в конечном итоге однозначно связана с влагосодержанием материала именно на концентрической окружности радиуса r0 с центром в точке увлажнения материала.In the proposed technical solution for fixing the maximum moisture content at a distance of r 0 from the source, miniature electrodes of the GP were used, which were located around a circle of radius r 0 . The EMF of such a converter is determined by the binding energy of moisture with the material in contact with the surfaces of its electrodes, which is ultimately uniquely associated with the moisture content of the material precisely on a concentric circle of radius r 0 centered at the point of wetting of the material.

На фиг. 1 в качестве примера приведена статическая характеристика ГП на образцах целлюлозы (фильтровальная бумага). In FIG. 1 as an example, shows the static characteristic of GP on pulp samples (filter paper).

Так как статическая характеристика ГП монотонна, то в момент достижения влагосодержанием U(r0,τ) своего максимального значения ЭДС ГП также достигает своего максимума. На фиг.2 приведены примеры изменения ЭДС ГП в различных сечениях при исследовании влагопроводности фильтровальной бумаги при различных значениях r0=r1, r2..., r5.Since the static characteristic of GPs is monotonous, at the moment when the moisture content U (r 0 , τ) reaches its maximum value, the EMF of the GP also reaches its maximum. Figure 2 shows examples of changes in the EMF of the GP in different sections when studying the moisture conductivity of filter paper at different values of r 0 = r 1 , r 2 ..., r 5 .

Claims (1)

Способ определения коэффициента влагопроводности в листовых материалах, заключающийся в создании в исследуемом образце равномерного начального влагосодержания, приведении поверхности образца в контакт со средой с отличным от образца влагосодержанием, измерением изменения во времени сигнала датчика и расчете коэффициента влагопроводности, отличающийся тем, что производят импульсное точечное соприкосновение исследуемого образца с источником влаги, располагают электроды гальванического преобразователя по концентрической окружности относительно точки увлажнения, измеряют изменение во времени ЭДС гальванического преобразователя и рассчитывают искомый коэффициент по формуле
αm = r 2 o /4πτm,
где τm - время достижения максимума на кривой изменения ЭДС гальванического преобразователя;
ro-расстояние между электродами и источником влагиы
The method of determining the coefficient of moisture conductivity in sheet materials, which consists in creating a uniform initial moisture content in the test sample, bringing the surface of the sample into contact with a medium with a different moisture content, measuring the time variation of the sensor signal and calculating the coefficient of moisture conductivity, characterized in that they produce pulsed point contact the test sample with a moisture source, the electrodes of the galvanic converter are arranged in a concentric circle ty relative to the wetting point, measure the time variation of the EMF of the galvanic converter and calculate the desired coefficient by the formula
α m = r 2 o / 4πτ m ,
where τ m is the time to reach the maximum on the EMF curve of the galvanic converter;
r o is the distance between the electrodes and the source of moisture
RU2000130439/28A 2000-12-04 2000-12-04 Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material RU2199106C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130439/28A RU2199106C2 (en) 2000-12-04 2000-12-04 Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130439/28A RU2199106C2 (en) 2000-12-04 2000-12-04 Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000130439A RU2000130439A (en) 2002-12-10
RU2199106C2 true RU2199106C2 (en) 2003-02-20

Family

ID=20242972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000130439/28A RU2199106C2 (en) 2000-12-04 2000-12-04 Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199106C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497099C1 (en) * 2012-05-29 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Method to determine coefficient of moisture conduction of sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2549613C1 (en) * 2014-05-13 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from orthotropic capillary-porous materials
RU2643174C1 (en) * 2017-04-21 2018-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method for determining diffusion coefficient of solvents in sheet capillary-porous materials
RU2661447C1 (en) * 2017-07-17 2018-07-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method for determining diffusion coefficient of solvent in sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2677259C1 (en) * 2018-03-07 2019-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials determining method
RU2682837C1 (en) * 2018-03-06 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Solvents diffusion coefficient in the sheet capillary-porous materials determining method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497099C1 (en) * 2012-05-29 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Method to determine coefficient of moisture conduction of sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2549613C1 (en) * 2014-05-13 2015-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from orthotropic capillary-porous materials
RU2643174C1 (en) * 2017-04-21 2018-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method for determining diffusion coefficient of solvents in sheet capillary-porous materials
RU2661447C1 (en) * 2017-07-17 2018-07-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Method for determining diffusion coefficient of solvent in sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2682837C1 (en) * 2018-03-06 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Solvents diffusion coefficient in the sheet capillary-porous materials determining method
RU2677259C1 (en) * 2018-03-07 2019-01-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials determining method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2492457C1 (en) Method of determining diffusion coefficient of solvents in massive products from capillary-porous materials
ATE174687T1 (en) MEASURING APPARATUS AND KIT FOR DETERMINING THE CONCENTRATION OF AN ANALYTE CONTAINED IN A WHOLE BLOOD SAMPLE
US5359541A (en) Fluid density and concentration measurement using noninvasive in situ ultrasonic resonance interferometry
Rahman et al. Novel sensors for food inspection: Modelling, fabrication and experimentation
CA2125537A1 (en) Method and Apparatus for Thermal Conductivity Measurements
DE59107707D1 (en) Analysis system and method for determining an analyte in a fluid sample
RU2199106C2 (en) Procedure determining coefficient of moisture conductivity of sheet capillary-porous material
US5847562A (en) Thickness gauging of single-layer conductive materials with two-point non linear calibration algorithm
Dolhan A comparison of apparatus used to measure water vapour resistance
RU2497099C1 (en) Method to determine coefficient of moisture conduction of sheet orthotropic capillary-porous materials
RU2659195C1 (en) Method for the solvents in solid products made of capillary-porous materials diffusion coefficient determination
JPH07248315A (en) Density measuring device
Freitas et al. Time Domain Reflectometry (TDR) technique–A solution to monitor moisture content in construction materials
RU2677259C1 (en) Diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials determining method
RU2705655C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in solid articles from orthotropic capillary-porous materials
RU2705651C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in sheet orthotropic capillary-porous materials
FR2436990A1 (en) METHOD FOR CALIBRATING A SENSOR AND SENSOR SUITABLE FOR THIS METHOD
RU2000130439A (en) METHOD FOR DETERMINING THE WATER CONDUCTIVITY COEFFICIENT OF SHEET CAPILLARY-POROUS MATERIALS
RU2705706C1 (en) Method of determining diffusion coefficient in solid articles from capillary-porous materials
RU2784198C1 (en) Method for determining the diffusion coefficient in massive products made of capillary-porous materials
Rubene et al. Impact of density and special features of manufacturing process on drying of autoclaved aerated concrete masonry blocks
JPH0126017B2 (en)
JPH09292339A (en) Method and device for measuring reflective index without destruction
RU2532763C1 (en) Moisture diffusion coefficient determining method
SU735972A1 (en) Device for measuring local permeability of porous materials