POLITECHNIKA RADOMSKA Wydz. Transportu			LABORATORIUM MIERNICTWA			Data:
Imię i nazwisko:				Grupa	Zespół:	Rok akademicki:
Nr ćwiczenia: 3	Temat: POMIAR WILGOTNOŚCI					Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie metod i przyrządów pomiarowych, a także przetworników pomiarowych służących do pomiaru wilgotności ciał stałych ze wspomaganiem komputerowym.

Wilgotność powietrza jest jednym z głównych parametrów mających duży wpływ na przebieg wielu procesów fizycznych i chemicznych. Stosowanie nowoczesnych metod technologicznych w wielu gałęziach przemysłu wiąże się z koniecznością utrzymania odpowiednich parametrów powietrza, m.in. wilgotności, a co za tym idzie, z ciągłą kontrola i pomiarem tych parametrów.

Wilgotność jest parametrem fizycznym charakteryzującym mieszaninę gazu i pary wodnej, natomiast miara wilgotności jest udział pary wodnej zawartej w tej mieszaninie.

3. Budowa Wago-suszarki.

4. Układ pomiarowy.

W naszym ćwiczeniu posługiwaliśmy się wago suszarką. Wago suszarki są laboratoryjnymi przyrządami pomiarowymi przeznaczonymi do wyznaczania względnej wilgotności niewielkich próbek różnych materiałów.

Wagosuszarka składa się z dwóch części: precyzyjnej wagi oraz połączonej z nią komory suszenia z dwoma grzejącymi lampami halogenowymi. Posiada cztery wyświetlacze LED, które eksponują podstawowe parametry suszenia. Proces suszenia przebiega automatycznie, a wynik wilgotności jest zatrzymywany (tzw. zatrzask) na wyświetlaczu po zakończeniu cyklu.

Dokonywaliśmy pomiaru wilgotności kaszy gryczanej.

Początkowa waga kaszy m_p - 5 [g ].

Końcowa masa kaszy m_k - 4.571 [ g ].

Temperatura suszenia 130′C

Wilgotność zawarta w kaszy wyniosła - 9,142 %.

5. Tabele Pomiarowe :

Tryb pomiaru: Temp. suszenia: Czas próbkowania: Masa końcowa:
Czas [s]	20	40	60	80	100	120	140	160	180
Wilgotność [%]	0,23	0,47	1,09	2,03	3,1	4,06	4,88	5,5	6

Tryb pomiaru: Temp. suszenia: Czas próbkowania: Masa końcowa:
Czas [s]	200	220	240	260	280	300	320	340	360
Wilgotność [%]	6,36	6,58	6,8	6,98	7,18	7,3	7,48	7,54	7,64

Tryb pomiaru: Temp. suszenia: Czas próbkowania: Masa końcowa:
Czas [s]	380	400	420	440	460	480	500	520	540
Wilgotność [%]	7,79	7,89	7,97	8,03	8,21	8,21	8,27	8,31	8,39

Tryb pomiaru: Temp. suszenia: Czas próbkowania: Masa końcowa:
Czas [s]	560	580	600	620	640	660	680	700	720
Wilgotność [%]	8,13	8,51	8,55	8,65	8,65	8,65

6.Wykres wilgotności w funkcji czasu.

7. Średnia arytmetyczna z serii pomiarów

liczba równa sumie wartości wszystkich pomiarów podzielonej przez ilość tych pomiarów. Można to zapisać wzorem:

n - liczba dokonanych pomiarów =33
<A> średnia arytmetyczna ze wszystkich pomiarów
A_i - wartość zmierzona pomiaru o numerze i

Zapis w formie rozpisanej:

<A>=6.288

8. Odchylenie standardowe

liczba służąca do oszacowania błędu wielkości mierzonej, gdy została ona zmierzona wielokrotnie (seria pomiarów). Odchylenie standardowe można rozumieć jako średnie (kwadratowe) odchylenie od wartości średniej. Dane jest ono wzorem:

Tutaj:
n - liczba dokonanych pomiarów
<A> średnia arytmetyczna ze wszystkich pomiarów
A_i - wartość zmierzona pomiaru o numerze i

Zapis w formie rozpisanej:

S
=

S
=0,12

W większości przypadków odchylenie standardowe przyjmuje się jako błąd pomiarowy serii pomiarów. Warunkiem dodatkowym jest, aby ilość pomiarów n była większa od czterech n > 4.

9. Dobór parametrów suszenia

Temperatura suszenia

Wartość zależna od rodzaju materiału. Zbyt niska temperatura powoduje częściowe odparowanie wody (niedosuszenie próbki). Zbyt wysoka powoduje efekt spalania materiału (przegrzanie próbki) lub możliwość zachodzenia innych reakcji chemicznych. Temperaturę suszenia podają normy branżowe lub zakładowe. Jeżeli nie ma norm należy dobrać ją doświadczalnie. Temperaturą często stosowaną jest 104°C. Jest to temperatura sprzyjająca oddawaniu wody wolnej zawartej w próbce.

Temperatura suszenia metodą tradycyjną - �piecową� podawana przez normy branżowe lub zakładowe. Jest często zbyt niska dla suszenia w wagosuszarce i optymalną jej wartość należy ustalić doświadczalnie.
Wartość temperatury ustawiana jest z klawiatury wagosuszarki. Jest ona automatycznie stabilizowana przez układ regulacji. Układ ten skalowany jest fabrycznie w stosunku do punktu leżącego ok. 1 mm nad środkiem pustej szalki. Ze względu na rozkład temperatur w komorze suszenia i na cechy fizyczne badanego materiału (grubość warstwy próbki, kolor próbki) ta temperatura może nieco różnić się od rzeczywistej temperatury suszonego materiału.

Czas próbkowania

Jest to odcinek czasowy podawany w sekundach pomiędzy kolejnymi pomiarami masy suszonej próbki. Jest to kryterium na podstawie, którego, wagosuszarka uznaje próbkę jako wysuszoną. Zbyt krótki czas próbkowania spowoduje przedwczesne zakończenie pomiaru. Zbyt długi czas próbkowania będzie powodował oscylowanie wokół wyniku końcowego. Należy pamiętać o tym, że pomiar będzie zakończony wówczas, gdy 3 kolejne wyniki wilgotności będą takie same. W praktyce oznacza to, że przy ustawionym czasie próbkowania 2 s suszenie będzie zakończone, jeżeli przez 6 s będzie taki sam wynik masy. Jeżeli czas próbkowania będzie ustawiony jako 20 s to przez 1 minutę musi być niezmienny wynik masy.

Właściwy dobór parametrów suszenia

Za krótki czas próbkowania, za niska temperatura suszenia,
 za duża masa próbki

Zakłócenia procesu suszenia,
za długi czas próbkowania

Właściwości próbki

Masa próbki (zależna od typu materiału) powinna być tak dobrana, żeby cienką warstwą pokrywała szalkę W przypadku materiałów trudno oddających wodę, masa próbki ma bardzo istotny wpływ na wynik pomiaru. Ponieważ wilgotność jest pomiarem pośrednim (przeliczanym ze wskazań masy) nie należy stosować naważek zbyt małych � poniżej 1g. Ważenie a zarazem suszenie tak małych mas może być obarczone nadmiernym błędem względnym.

Kolorystyka czarna - sprzyja pochłanianiu większej ilości ciepła. Może następować przegrzewanie próbki, ponieważ, przy ustawionej temp. suszenia 120°C próbka pochłania ciepło osiągając temperaturę ok. 135°C. W takich przypadkach należy określić współczynnik korygujący temperaturę suszenia. Z dużej ilości dostarczanego ciepła materiał pochłania znaczną jego ilość (rys. A). Dla materiałów o jasnej kolorystyce efekt pochłaniania ciepła ma nieznaczny wpływ na wynik wilgotności materiałów (rys. B).

Ziarnistość - zalecane jest suszenie próbek w stanie rozdrobnionym. Otrzymane rezultaty cechują się wówczas mniejszym rozrzutem wyników i krótszym czasem trwania pomiaru.

Konsystencja materiału - jest cecha charakterystyczna dla danego materiału. Należy pamiętać o tym, że materiały o zwartej konsystencji (glinki, masy formierskie) trudniej oddają wilgoć.

Czas trwania pomiaru

W przypadku suszenia do uzyskania stałej masy czas trwania pomiaru jest zależny od doboru parametrów suszenia tj. czasu próbkowania, temperatury suszenia oraz od wielkości próbki. W przypadku suszenia w założonym czasie czas trwania pomiaru określa użytkownik.

10. Uwagi i wnioski :

Pomiar wilgotności Wago-suszarki obarczony jest błędem dokładności odczytu wilgotności wynoszącym 0,01 %. Pomiarów dokonywaliśmy w temperaturze suszenia 130 stopni Celsjusza i o czasie próbkowania 20 s. Pomiar Wagosuszarka okazał się na tyle dokładnym pomiarem iż w arkusz kalkulacyjny Microsoft Excel dodając aproksymacje umieszczał ją dokładnie w wyznaczonym przez nas wykresie. Odchylenie średnie kwadratowe wyniosło nam po obliczeniach 0,12. W tym ćwiczeniu dobrze zostały dobrane parametry suszenia:

- Próbka była rozproszona po całej wadze

- Temperatura przy suszeniu ciemnej próbce miała 130'C

- Czas próbkowania wynosił 20s.

1

---