测定处理介质湿含量的仪器及利用该仪器的测定方法

摘要

本发明涉及一种测定处理介质湿含量的仪器及利用该仪器的测定方法，其包括三通阀(1)、真空发生器(8)、烧瓶(6)、单向阀(5)、干燥器(3)和真空表(7)，在干燥器(3)内放置有干燥剂，三通阀(1)的一端与干燥器(3)连接，另一端与真空发生器(8)连接，第三端为测试介质入口，干燥器(3)的另一端通过单向阀(5)与烧瓶(6)连接，烧瓶(6)的侧管与真空表(7)连接。本发明测试时间更短，测试方式便于操作，测试的精确度更高，解决了在烟草的干燥和回潮过程中处理介质湿含量的测量问题。

说明书

技术领域

本发明涉及烟草行业，特别是烟草加工过程中处理介质湿含量的测定方法。

技术背景

当前的食品加工行业中，涉及干燥和回潮的研究颇为广泛，尤其在烟草加工领域，更是如此。烟草加工过程需要经过若干干燥和回潮过程，在这一过程中处理介质性质的变化是影响加工质量的重要因素，因此，在烟草处理过程中，温湿度的检测和控制非常必要。

现阶段对干燥和回潮过程中处理介质湿含量的测量和控制是通过温湿度传感器和干湿球温度的测定。现有的仪器和测量方法存在一定的缺陷，尤其是湿度的测量方面，具体讲温湿度传感器的特点是便于操作和控制，但测试对环境温度有要求，即在可以买到的温湿度传感器最高的测试温度为180℃，同时输出的数据是温度和相对湿度值或露点温度，而在测试现场需要测试的处理介质的温度超过180℃以上时，现有的温湿度传感器就无能为力了，而干湿球温度测定环境同样不易满足高温测定的要求。此外，温湿度传感器在常压和180℃测定时，输出的相对湿度值的精确度为0.1，由于精度比较低，特别是变化值，容易造成更大的系统误差，不便于对系统进行及时调整。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的第一个发明目的是：提供一种不受温度限制，方便测定烟草加工过程中处理介质湿含量的测定仪器。

本发明的第二个目的是：提供一种利用所述测定仪器对烟草加工过程中处理介质湿含量进行测定的方法。

本发明解决该技术问题所采取的技术方案是：一种测定处理介质湿含量的仪器，包括：三通阀1、真空发生器8、烧瓶6、单向阀5、干燥器3和真空表7，在干燥器3内放置有干燥剂，三通阀1的一端与干燥器3连接，另一端与真空发生器8连接，第三端为测试介质入口，干燥器3的另一端通过单向阀5与烧瓶6连接，烧瓶6的侧管与真空表7连接。

所述干燥器3内设置有带有通孔的分布板4，分布板4设置在干燥器3内的下部，干燥剂放置在分布板4上，在干燥器3上开有放置干燥剂的入口，所述入口通过密封塞2密封。

利用测定处理介质湿含量的仪器的测试方法，包括如下步骤：

a、测量三通阀1、干燥器3和单向阀5的质量和，记作w1；

b、调整三通阀1，使真空发生器8与干燥器3连通，将单向阀5开启，利用真空发生器8对整个系统抽真空，并抽到真空表7显示读数为0.05～0.08MPa时，调整三通阀1，断开干燥器3与真空发生器8的连通，真空发生器8关闭，烧瓶6与真空表7之间一直处于连通状态，将此时真空度记为P1；

c、调整三通阀1，使三通阀1的介质入口端与真空发生器8连通，将介质入口端与被测介质引出口连接，开启真空发生器8，将被测介质引出，经过10～30秒后，再调整三通阀1，使介质入口端与干燥器3连通，关闭真空发生器8，当真空表7显示为0～0.01MPa，使三通阀1与干燥器3连接端封闭，停止取样，将此时真空度记为P2；

d、关闭单向阀5，断开干燥器3与烧瓶6连接，测量三通阀1干燥器3和单向阀5的质量和，记作w2；

e、按照如下公式计算出H₂O体积含量(％)：

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w1，w2，P1，P2为测试值；其中若真空度P1，P2的单位为兆帕(MPa)时应转换为巴(bar)；

V为整个系统的容积，单位为l；

R为气体常数；R＝0.082bar·l/mol·K

T为环境温度值，单位为K。

本发明的测定处理介质湿含量的仪器，结构简单，可以在大于50摄氏度的任意环境中进行测试，而且测试过程简单，速度快，一般测试时间小于3分钟即可完成，而且测量准确，误差小，克服了现有技术中温湿度传感器和干湿球温度测定湿含量中存在的问题。

附图说明

图1为本发明的测定处理介质湿含量的仪器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，烟草加工过程中测定处理介质湿含量的测定仪器；三通阀1、真空发生器8、烧瓶6、单向阀5、干燥器3和真空表7，干燥器3内设置有带有通孔的分布板4，分布板4设置在干燥器3内的下部，干燥剂放置在分布板4上，在干燥器3上开有放置干燥剂的入口，入口通过密封塞2密封。三通阀1的一端与干燥器3连接，另一端与真空发生器8连接，第三端为测试介质入口，干燥器3的另一端通过单向阀5与烧瓶6连接，烧瓶6的侧管与真空表7连接。

测试对象：

烟丝气流干燥过程中工艺气的湿含量，测试两个状态下的湿含量，即正常工作和模拟负载两种情况。质量的测定需要精度为0.001g的分析天平。

正常工作时：

进行测量时，1、先测量三通阀1、干燥器3和单向阀5的质量和，记作w1，w1＝260.900g；

2、调整三通阀1，使真空发生器8与干燥器3连通，将单向阀5开启，利用真空发生器8对整个系统抽真空，并抽到真空表7显示读数为0.05～0.08MPa时，调整三通阀1，断开干燥器3与真空发生器8的连通，真空发生器8关闭，烧瓶6与真空表7之间一直处于连通状态，将此时真空度记为P1；P1＝0.053MPa，转换后压力为0.47bar。

3、调整三通阀1，使三通阀1的介质入口端与真空发生器8连通，将介质入口端与被测介质引出口连接，开启真空发生器(8)，将被测介质引出，经过10～30秒后，再调整三通阀1，使介质入口端与干燥器3连通，关闭真空发生器8，当真空表7显示为0～0.01MPa，使三通阀1与干燥器3连接端封闭，停止取样，将此时真空度记为P2；P2＝0.0055MPa，转换后压力为0.945bar。

4、关闭单向阀5，断开干燥器3与烧瓶6连接，测量三通阀1干燥器3和单向阀5的质量和，记作w2；w2＝264.400g。

5、按照如下公式计算出H₂O体积含量(％)：

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w1，w2，P1，P2为测试值；其中若真空度P1，P2的单位为兆帕(MPa)时应转换为巴(bar)；

V为整个系统的容积，即三通阀1与干燥器3的连接处以下的整个部分扣除干燥剂所占体积后的容积，单位为升；V＝2.606l

R为气体常数；R＝0.082bar·l/mol·K；

T为环境温度值，单位为K

工艺气温度为320℃，环境温度为27℃≈300K

因此计算可得，计算 $>{}_{}$>

测试时间小于3分钟。

模拟负载时：

进行测量时，1、先测量三通阀1、干燥器3和单向阀5的质量和，记作w1，w1＝259.272g；

2、调整三通阀1，使真空发生器8与干燥器3连通，将单向阀5开启，利用真空发生器8对整个系统抽真空，并抽到真空表7显示读数为0.05～0.08MPa时，调整三通阀1，断开干燥器3与真空发生器8的连通，真空发生器8关闭，烧瓶6与真空表7之间一直处于连通状态，将此时真空度记为P1；P1＝0.047MPa，转换后压力为0.53bar。3、调整三通阀1，使三通阀1的介质入口端与真空发生器8连通，将介质入口端与被测介质引出口连接，开启真空发生器(8)，将被测介质引出，经过10～30秒后，再调整三通阀1，使介质入口端与干燥器3连通，关闭真空发生器8，当真空表7显示为0～0.01MPa，使三通阀1与干燥器3连接端封闭，停止取样，将此时真空度记为P2；P2＝0.011MPa，转换后压力为0.89bar。

4、关闭单向阀5，断开干燥器3与烧瓶6连接，测量三通阀1干燥器3和单向阀5的质量和，记作w2；w2＝261.268g

5、按照如下公式计算出H₂O体积含量(％)：

$>{}_{}$>

w1，w2，P1，P2为测试值；其中若真空度P1，P2的单位为兆帕(MPa)，时应转换为巴(bar)；

V为整个系统的容积，即三通阀1与干燥器3的连接处以下的整个部分扣除干燥剂所占体积后的容积，单位为升；V＝2.606l

R为气体常数；R＝0.082bar·l/mol·K；

T为环境温度值，单位为K；

工艺气温度为312℃，环境温度为27℃≈300K

因此计算可得，计算 $>{}_{}$>

测试时间小于3分钟。

在本发明中，P1，P2为测试值，如果真空表是直接以巴(bar)为单位，则不需要转换即可计算。

从上述实施例中可以看出，本发明测试时间更短，测试方式便于操作，测试的精确度更高。