Понятие о концентрации растворов и суспензий, приборы

Для их измерения

Концентра­цией раствора называют содержание растворенного вещества в единице объема или массы раствора.

Природная вода, особенно доставляемая из скважин, пред­ставляет собой раствор различных солей. Ее можно использо­вать для питья и технологических нужд, если концентрация со­лей находится в определенных пределах. Так, использование воды с большой концентрацией соли в котлах теплоэнергетиче­ских установок при-

 

ведет к быстрому образованию накипи на стенках, что снижает экономичность котла, а также может быть причиной аварии.

Суспензией называют взвесь, состоящую из двух фаз — твердой и жидкой, где мелкие твердые частицы взвешены в жидкости. Суспензией, например, является жидкий корм для свиней, состоящий из комбикорма, разбавленного водой в со­отношении 1:3. Влажность его, то есть соотношение массы жидкости к массе сухого материала, составляет 75-78%. Процессы соковыделения и пищеварения животных в значи­тельной степени зависят от влажности корма. Измерять кон­центрацию растворов и влажность суспензий нужно для того, чтобы обеспечить правильное протекание технологических про­цессов на комплексах.

В настоящее время влажность кормов контролируют в ос­новном термографическим методом, то есть высушивают пробу и определяют массу высушенной навески. Влажность корма определяют, вычитая массу навески из массы образца.Этот метод обеспечивает высокую точность, но на него за­трачивается много времени.

Имеется ряд методов, когда влаж­ность определяют по физическим свойствам или величинам, функционально связанным с влажностью. К ним относятся электрофизические методы, основанные на таких свойствах материалов, как диэлектрическая проницае­мость, электропроводность и т. п.

При утилизации навозных стоков необходимо измерять со­держание кислорода и показатель рН, характеризующий кон­центрацию ионов водорода в растворах и суспензиях.

Состав и свойства жидких сред определяют специальными приборами: солемерами, концентратомерами, рH-метрами, кислородомерами и др.

1.5. Солемеры. Их действие основано на зависимости электропро­водности измеряемой среды от концентрации солей в растворе. Солесодержание определяют кондуктометрическим способом, замеряя сопротивление электролитической ячейки, заполненной контролируемым раствором. Ячейка включается в плечо равно­весного моста переменного тока. В комплект солемера С-12 входит один или несколько ПИП, вторичный прибор МПР, корпус с переключателем.

Концентрацию поваренной соли в корме определяют с по­мощью концентратомера (солемера) КСМ-01. В комплект при­бора входит ПИП, вторичный преобразователь и блок пита­ния. ПИП выполнен в виде стержня из нержавеющей стали с пластмассовым наконечником, в который вмонтированы два цилиндрических электрода (чувствительные элементы) с терморезистором, который обеспечива­ет температурную компенсацию и позволяет измерять темпера­туру корма.

1.6. Потенциометрические анализаторы (рН-метры). При производстве молочно-кислых продуктов или хранении молока важным показателем является кислотность.

При подготовке воды, поступающей в теплоэнергетические установки, необходимо измерять не только концентрацию со­лей, но и кислотность или щелочность. Кислотность или ще­лочность растворов измеряют специальными приборами рH-метрами. Кислотность раствора обычно выражают через концентрацию водородных ионов, обозначая эту величину рН. Водородный показатель рН для химически чистой воды при температуре 22° С равен 7. Увеличение рН означает повыше­ние щелочности раствора. Если рН становится меньше 7, то это означает, что кислотность раствора возрастает.

Первичные измерительные преобразователи рН-метров (рис. 5.4) представляют собой специальные электроды, в кото­рых создается электродвижущая сила, пропорциональная актив­ности ионов водорода в растворах. Э.д.с. измеряется приборами и по ее зна­чению определяют рН.

Активный электрод 2 рН-метра имеет шарик 1 из специаль­ного стекла, заполненный раствором, рН которого известна. При погружении электрода в испытуемый раствор между поверхностью стекла и раствором происходит обмен ионами, что при­водит к возникновению потенциала, величина которого определяется активной концентрацией ионов во­дорода. Второй электрод 4 представляет собой электролитический ключ — трубку 5, заполненную насыщен­ным раствором хлористого калия, который непрерывно протекает через пористую перегородку 6 (10-30 мл/сут). При этом создается четкая граница между контролируемым раствором и раствором хлористого калия.

Измерительный ток на своем пути должен проходить через стенки стеклянного преобразователя, его сила чрезвычайно ма­ла. Э.д.с. электрода в выходной сигнал преобразуется с по­мощью миллиамперметра, шкала которого проградуирована в рН. Например, рН-метр марки рН-222.1 для контроля кис­лотности молока и кисло-молочных продуктов имеет предел измерений 0-8 рН, а прибор рН-201 для контроля воды в котельных — 4-14 рН.

 

Рис. 5.4. Первичный преобразователь для измерения рН:

1 — электродный шарик; 2 — активный элект­род; 3 — контактный электрод; 4 — электрод сравнения; 5 - электролитический ключ; 6 — пористая перегородка.

1.7. Измерения плотности. Одним из основных показателей качества жидких продуктов и исполь­зуемых в народном хозяйстве жидкостей является их плотность. Под плот­ностью вещества р понимается физическая величина, определяемая отно­шением массы вещества к его объему, то есть ρ = т /V, (кг/м³). Диапазон значений плотности жидкостей применяемых в народном хозяйстве, составляет 650-2000 кг/м³.

Плотность вещества существенно зависит от температуры и давления окружающей среды. С увеличением температуры плотность вещества, как правило, уменьшается. Это явление объясняется увеличение объема тела вследствие теплового расширения. Исключение составляет вода. Ее плот­ность имеет максимум при t = 3,98°С и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры.

Зависимость плотности от температуры при постоянном давлении в общем случае имеет вид:

ρ₂ = ρ₁[1 – β(t₂ – t₁)], (5.1)

где ρ₁ и ρ₂ — плотность вещества при температурах соответственно t₁ и t₂; β — средний коэффициент объемного теплового расширения.

Применяются методы измерений плотности: ареометрический, циклометрический и метод гидростатического взвеши­вания. В последнее время успешно развиваются автоматические методы: вибрационные, ультразвуковые, радиоизотопные, гидростатические и др. Автоматические плотномеры используются в качестве рабочих средств изме­рений и применяются преимущественно в технологических процессах.

Наиболее распространенными средствами измерений плотности являют­ся ареометры (рис. 5.5), так как они просты и удобны в обращении.

Современные ареометры выпускаются по ГОСТ 18481-81 „Ареометры и цилиндры стеклянные. Технические условия", регламентирующий их фор­му (колба 3), типы, основные параметры и размеры. Арео­метры изготовляются из стекла марки 360. На поверхности стекла, где рас­положена шкала 4, не допускаются дефекты, затрудняющие отсчет по шкале.

При первичной поверке ареометров, при выпуске их из производства необходимо следить за состоянием груза 1 и связующего вещества — смолки 2. От их положения может смещаться центр тяжести ареометра, вследствие че­го свободно плавающий ареометр может отклоняться от вертикального по­ложения Допустимое ГОСТ 18481-81 отклонение ареометра от вертикали не должно вызывать разности показаний при отсчетах по концам одной и той же отметки по отношению к уровню жидкости более 0,1 цены деле­ния шкалы 4. Наличие в ареометрах незакрепленного балласта или связующе­го вещества, а также разрывов между ними, приводит к появлению погреш­ности показаний.

2. Содержание работы. Изучить назначение, устройство и эксплуатацию приборов для измерения состава, влажности и плотности газов, концентрации растворов и суспензии.

3. Порядок выполнения работы: ознакомиться с п. 1; используя формулу (5.1) по нач. условиям (табл. 5.1 и 5.2) определить плотность вещества для t₂, составить отчёт.

4. Содержание отчета:

- описать назначение, конструкцию приборов и нарисовать их схе­мы (рис. 5.2,

а и 5.3);

- выполнить расчёты по определению ρ₂;

- дать ответы на контрольные вопросы.

Таблица 5.1. Средний коэффициент объемного теплового расширения

Жидкость	Температура, º С	β∙10-5, º С-1
Вода	10-20
20-30
30-40
40-60
60-80
80-100
Глицерин	0-40
Керосин	0-40
Масло растительное	0-40
Соляная кислота	0-40
Уксусная кислота	0-40
Метанол	0-40
Этиловый спирт	0-40
Ацетон	0-40
Бензол	0-40
Этиленгликоль	0-40
Азотная кислота	0-40
Серная кислота	0-40

 

Таблица 5.2. Исходные данные для выполнения работы

№ варианта	Вещество	ρ1, кг/м3	t1,º С	t2,º С	№ варианта	Вещество	ρ1, кг/м3	t1,º С	t2,º С
	Керосин	710,0				Ацетон	790,5
	Этиловый спирт	789,3				Метанол	791,5
	Ацетон	790,5				Бензол	879,0
	Метанол	791,5				Масло растительное
	Бензол	879,0				Вода	998,2
	Масло растительное					Соляная кислота	1032,2
	Вода	998,2				Уксусная кислота	1049,0
	Соляная кислота	1032,2				Этиленгликоль	1113,0
	Уксусная кислота	1049,0				Глицерин	1210,0
	Этиленгликоль	1113,0				Азотная кислота	1513,0
	Глицерин	1210,0				Серная кислота	1831,0
	Азотная кислота	1513,0				Керосин	710,0
	Серная кислота	1831,0				Этиловый спирт	789,3
	Керосин	710,0				Ацетон	790,5
	Этиловый спирт	789,3				Метанол	791,5

Контрольные вопросы

1. Как устроены и работают термокондуктометрические газоана­лизаторы?

2. Устройство и работа вторичного прибора логометра.

3. На чём основан психрометрический метод измерения влажности воздуха?

4. Для чего служит хлористо-литиевый ПИП? Его устройство и работа.

5. Что представляет собой гигроскопический метод определения влажности воз­духа?

6. Кокое устройство первичного измерительного преобразователя рН-метров?

7. Для чего нужен ареометр? Устройство и выполнение измерений.

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Черник Г. В. Контрольно-измерительные приборы и автоматика в животноводстве. — М.: Агропромиздат, 1986. — 279 с.

2. Напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры и дифманометры мембранные показывающие. Паспорт изделия МПО.283.287 ПС. – М., 1991. – 15 с.

3. Турбин Б. Г. Вентиляторы сельскохозяйственных машин. – М.: Машиностроение, 1968. – 160 с.

4. Дмитриев В. Н., Градецкий В. Г. Основы пневмоавтоматики. – М.: Машиностроение, 1973. —360 с.

5. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. — 4-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. — 701 с.

6. Василенко П. М., Василенко И. И. Автоматизация процессов сельско­хозяйственного производства. М., «Ко­лос», 1972. — 574 с.

7. Измерения массы, плотности и вязкости / Под ред. Ю.В. Тарбеева. — М.: Изд-во стандартов, 1988. — 176 с.

8. Скрипник М. М., Коваль В. О. Довідник по контрольно-вимірювальних приладах у сільському господарстві.— К.: Уро­жай, 1989.— 112 с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………..
Лабораторно-практическая работа №1 Приборы для измерения давления и разрежения…………………………………………………………………………...
Лабораторно-практическая работа №2 Приборы для измерения давления и скорости потока……………………………………………………………………...
Лабораторно-практическая работа №3 Приборы для измерения расхода и количества жидкостей и газов……………………………………………………... ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
Лабораторно-практическая работа №4 Приборы для измерения массы………...
Лабораторно-практическая работа №5 Приборы для измерения состава, влажности и плотности газов, концентрациирастворов и суспензий…………
Список литературы………………………………………………………………………

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: