SU913188A1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ фЛА ЖДО^^^ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ - Google Patents

Description

Изобретение относится к измеритель! ной технике, а именно к области определения влагосодержания сыпучих материалов, в частности - к нейтронным ме-_э тодам контроля и может быть использовано в металлургической, угольной про- ³ мышленности, в сельском хозяйстве.

Известны различные устройства для определения влажности материалов путем просвечивания материала потоком быстрых¹ нейтронов и измерения прошедшего потока медленных нейтронов, по которому судят о влажности материала Γΐΐ .

15

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее источник быстрых нейтронов, держатель пробы в виде контейнера, де- _χ тектор нейтронов, соединенный с блоком ^! обработки информации 12 1 . '

Недостатком известного устройства является относительно низкая чувствительносгь при контроле влагосодержания сыпучих материалов, у которых при изме» нении влагосодержания меняется плотность скелета (например, вследствие пленочного характера влажности: шихта, зернопроаукты и т.п.). Так, при регистрации прошедшего потока быстрых нейтронов увеличение влагосодержания должно приводить к уменьшению показаний прибора вследствие замедления быстрых нейтронов на ядрах водорода и, как следствие ухода их под порог регистрации детектор быстрых нейтронов. Однако вследствие уменьшения плотности скелета контролируемого материала с увеличением влажности происходит увеличение прошедшего потока быстрых нейтронов, обусловленное уменьшением массы скелета в направлении просвечивания. Таким образом, вследствие суперпозиции эффектов происходит частичная компенсация реакции прошедшего потока нейтронов .на изменении влагосодержания и естественное ухуо" шение точности контроля.

3 91318&

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности сыпу чих материалов путем обеспечения постоянства массы материала по направлении) просвечивания. 5

Поставленная цель постигается тем, что в устройстве, содержащем источник быстрых нейтронов, детектор нейтронов, блок обработки информации и держатель пробы сып.учено материала, последний вы*? полнен в виде прямого усеченного конуса, у которого угол наклона со образующей к основанию, определяется соотношением ______.. 4ι ·Η !

35

€*. = отсЦ

где 1п - линейные размеры провы по высоте конуса при фиксированном, значении влажности;

К - коэффициент объемного расширения сыпучего материала при изменении влажности на до); й - радиус основания конуса;

Г - радиус верхней поверхности про—, бьп при начальной влажности;

XV* - изменение радиуса Верхней

верхности пробы при изменении - влажности на да);

причем*'источник нейтронов и детектор размещены с разных сторон держателя и оси источника, держателя и детектора лежат на одной прямой.

В известных методах и приборах контроля влажнею ти сыпучих материалов как при их расположении в- пробоотборниках, так и при свободном расположении на транспортере не выполняется условие

, гцед$> и — соответствующие изменения плотности и линейных раз-ι меров сыпучего материала в направлении просвечивания от номинальных значений

и Ъ при фиксированном значении влаж- , ности. Поэтому наблюцается ухудшение точности контроля влажности, обусловленное непостоянством массы материала по направлению просвечивания.

Пусть масса сухой пробы равна ,па.

Тогда в пробе той же массы при изменении, влажности на до) масса скелета равна «ι (1-дбЭ). В отсутствие влажности показание абсорбционного нейтронного ⁵⁰ влагомера определяется соотношением

' . т £--3 00

где Ль - показание прибора в отсутствие

пробы; 55

Ф — микроскопическое сечение выведения нейтронов;

N - число Авогадро;

13

25

»5

А - атомный вес;

$5 - плотность сухой пробы;

4ч — линейные размеры пробы в направлении просвечивания. При наличии воды в пробе

№ ί л

где индекс характеризует те же параметры на воде;

р - плотность скелета пробы при изменении влажности наА<£;

— линейные размеры влажной пробы в направлении просвечивания, Анализ (I) и (2) свидетельствует, что условию независимости показаний влагомера от свойств скелета материала отвечает требование

рЦ 1 ¹ (®>)ί

Это требование (3) должно выполнять

ся в устройстве, обеспечивающем повышение точности при измерении влажности, При возможности свободного перемещение Пробы плотность скелета сухого, и влажного материала определяются соответственно соотношениями.'

>$ι (4)

где V н V-соответственно объемы сухой и влажной пробы.

С учетом (4) соотношение (3) при— гимает вид. ,.ι

₍ 4-ДсД ¹

где ук= коэффициент объемного расширения пробы при изменении влажности на Дй) .

Из (5) следует, что требованию (3) может отвечать устройство с держателем пробы такой «формц у которого существует нелинейная связь объема и высоты.

В частности, этому требованию удовлетворяет держатель пробы в форме усечеН| ного прямого конуса, когда просвечивание проводится в направлении, совпадающем с осью конуса. Радиус основания конуса й выбирается из соображений отсутствия краевых эффектов при просвечивании, линейный размер пробы Ή определяется оптимизацией чувствительности по толщине, а для компенсации влияния объемного расширения сыпучих тел на точность измерения влажности угол о1 меж. ду образующей конуса и основания определяется из соотношения

-ь'

дг

где г - радиус верхней поверхности пробы при начальной влажности;

дг· - изменение радиуса верхней по913188

верхности пробы при изменении влажности на д.

С учетом выражения (5) получают, что пля диапазона изменения влажности пробы надо) при коэффициенте объемного расширения материала К

, °° ⁼ ОгсЦ Г ъ Л Г )

Величины Г и А** определяются решением Системы уравнений

+(г-дг)^г+ β(ινдс)] - (И -Д0)ХЯ⁴+Г^г+£г)|

Первое уравнение (8) следует из условия^/''(3), а второе уравнение (8) - из теоремы подобия.

На чертеже прецствалена схема устройства для (измерения влажности сыпучего материала.

Устройство содержит источник 1 быстрых нейтронов, держатель 2 пробы, пробу 3 сыпучего материала, детектор 4 нейтронов, блок 5 обработки информации.

Для определения влажности сыпучего материала - шихты окиси вольфрама используют устройство, содержащее источник нейтронов и; мощностью 1,6‘10^?Н/с, держателе пробы в виде прямого усеченного .конуса с углом наклона образующей конуса к основанию аС-=78°, детектор ³⁰ нейтронов, представляющий сцинтиляци— онный детектор с дискриминацией гамма -излучения и порогом дискриминации по нейтронам — 0,6 МэВ,

Отбирают пробу массой 18 кг при на- ⁵ сыпной плотности 3,2 кг см³. Диапазон влагосоцержания 0-10%. Тарировку прибора проводят весовым методом.

Применение предложенного устройства позволяет повысить точность измерения влагосоцержания шихты окиси вольфрама в 1,85 раза перец ее прессованием.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство пля измерения влажности сыпучих материалов, содержащее источник быстрых нейтронов, держатель пробы, детектор нейтронов, соединенный с блоком обработки-информации, отличающееся гем, что, с цель © повышения точности измерения путем обеспечения постоянства массы пробы по направлению просвечивания, держатель пробы выполнен в вице прямого усеченного ко~

   _% нуса с углом оС между образующей кону-, са и его основанием, определяемым со-; отношением . .

   где Ή - линейные размеры пробы по вьисоте конуса при, (фиксированном значении влажности;

   К — коэффициент объемного расширения сыпучего материала при изменении влажности на дед,

   дед — изменение влажности пробы;

   Й. - радиус основания конуса; г - радиус верхней поверхности пробы при начальной влажности; д,(1 - изменение радиуса верхней поверхности пробы при изменении влажности на дед,

   причем источник нейтронов и детектор размешены с разных сторон держателя и оси источника, держателя и детектора' лежат на одной прямой.