Технічні науки / 6. Електротехніка і радіоелектроніка

К.т.н. Куцевол О. М., к.т.н. Куцевол М. О.

Вінницький національний аграрний університет, Україна

Контроль зв’язаної вологи в капілярно-пористих і сипких матеріалах органічного походження

Капілярно-пористі матеріали характеризуються значним вмістом зв’язаної вологи , яка за своїми діелектричними властивостями відрізняється від вільної вологи. Діелектрична проникність вільної вологи , тоді як зв’язана волога має , що незначно відрізняється від діелектричної проникності сухого залишку [1]. Така велика кількість зв’язаної вологи в капілярно-пористих матеріалах пояснюється наявністю в них значної площі внутрішньої поверхні пор, на якій утримується зв’язана волога у твердому стані.

Рис.1. Залежність коефіцієнта діелектричних втрат матеріалу від вологості

Дослідження характеристик капілярно-пористих матеріалів [2] показали, що є можливість визначати як повну вологість матеріалів, так і кількість в них зв’язаної вологи. В основу метода покладена залежність коефіцієнта діелектричних втрат від вологості (рис.1). Коефіцієнт діелектричних втрат вимірюється на двох радіочастотах та . При цьому вологості відповідатиме . Під дією на матеріал теплового поля вологість буде зменшуватись, зменшуватиметься також . В момент часу, коли , вільна волога повністю випарувалась, значення відповідатиме кількості зв’язаної вологи в досліджуваному капілярно-пористому матеріалі і може бути використаним в якості ефективного інформативного параметра при її контролі.

Рівняння прямої, що проходить через дві точки (рис.2)

(1)

шляхом нескладних перетворень отримує вигляд

. (2)

Рис.2. Визначення рівняння прямої

Рівняння прямої в загальні формі також легко перетворюється до вигляду (2):

. (3)

З виразів (2) і (3) очевидно, що

. (4)

Графіку (рис.3) відповідає загальне рівняння:

, (5)

а графіку – рівняння:

. (6)

Рис.3. Залежність коефіцієнта діелектричних втрат від вологості для різних частот

Враховуючи вирази (4), (5) і (6) записуємо рівняння (5) і (6) в координатах вологості і коефіцієнта діелектричних втрат, об’єднуючи їх в систему:

(7)

Визначаємо абсцису точки перетину цих графіків, яка є значенням зв’язаної вологості в матеріалі:

. (8)

Враховуючи, що в системі (7) , спрощуємо вираз (8):

. (9)

Одержаний вираз (9) є математичною моделлю, яка кількісно пов’язує зв’язану вологість з коефіцієнтом діелектричних втрат матеріалу.

Висновок

Отримана математична модель може бути покладена в основу побудови вологоміра зв’язаної вологи. Результати проведеного дослідження можуть бути використані в науково-дослідних установах аграрної та суміжних галузей.

Література:

1. Физико-технические основы влагометрии в пищевой промышлен- ности / И. М. Федоткин, В. П. Клочков. – К. : Техніка, 1974. – 320 с.

2. Лыков Алексей Васильевич. Теория сушки / А. В. Лыков. – М. : Энергия, 1968. – 472 с.