Способ контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей
Назначение: изобретение может быть использовано в контроле коэффициента перенасыщения межкристаллического раствора утфелей при получении кристаллического продукта в кристаллизационных установках сахарной промышленности. Сущность изобретения: производят измерение эффективной вязкости утфелей и определение коэффициента перенасыщения межкристального раствора расчетным путем. При этом дополнительно одновременно измеряют величину общего тангенса угла диэлектрических потерь утфеля, а определение коэффициента перенасыщения осуществляют по квадратичной модели, связывающей коэффициент перенасыщения, тангенс угла диэлектрических потерь и эффективную вязкость. 1 табл.
Изобретение относится к способам контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей при получении кристаллического продукта в вакуум-кристаллизационных установках сахарной промышленности.
Известен способ контроля коэффициента перенасыщения сахарсодержащих растворов, предусматривающий измерение относительной диэлектрической проницаемости раствора и его температуры и определение коэффициента перенасыщения по математической модели [1] Недостатком известного способа являются возможность определения коэффициента перенасыщения только в чистых растворах; непригодность для контроля в утфелях, содержащих кристаллическую фазу. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту по решаемой задаче является способ контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей, предусматривающий измерение эффективной вязкости утфеля и определение коэффициента перенасыщения расчетным путем [2] Недостатком известного способа являются: во-первых, невозможность определения перенасыщения при сгущении сиропа в момент заводки кристаллов; во-вторых, подверженность параметра эффективной вязкости возмущающему влиянию изменения чистоты для утфелей низкой чистоты; в-третьих, недостаточная точность контроля. В изобретении решается техническая задача улучшения метрологических характеристик (точности, воспроизводимости, верхней и нижней границы определения) способа контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей и возрастания информационной надежности контролируемого параметра в результате использования двухпараметрической зависимости. Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей, осуществляют измерение эффективной вязкости утфеля и определяют коэффициент перенасыщения расчетным путем, при этом одновременно с измерением эффективной вязкости определяют величину общего тангенса угла диэлектрических потерь утфеля, а коэффициент перенасыщения межкристального раствора определяют с помощью математической модели: П = a1 + a2tg + a3tg2 + a42, где П коэффициент перенасыщения; tg общий тангенс угла диэлектрических потерь утфеля; m эффективная вязкость утфеля; a1, a2, a3, a4 предварительно экспериментально определенные коэффициенты. При этом вместо неоднозначной зависимости, связывающей коэффициент перенасыщения с вязкостью и консистенцией утфеля определенной чистоты в течение цикла уваривания, требующей к тому же коррекции по изменению уровня утфеля в аппарате на всех стадиях активного цикла варки, по прототипу, получают аппроксимирующую зависимость, связывающую коэффициент перенасыщения с эффективной вязкостью и общим тангенсом угла диэлектрических потерь при широкой вариабельности чистоты межкристального раствора утфелей. Способ осуществляется следующим образом. При уваривании свеклосахарных утфелей I-III кристаллизации на стадии наращивания кристаллической фазы по стандартной методике выборочно определяют коэффициент перенасыщения межкристального раствора в течение всего активного цикла уваривания. Одновременно с определением коэффициента перенасыщения производят измерение общего тангенса угла диэлектрических потерь tg и эффективной вязкости m утфеля. Измерения производят стандартными измерительными приборами. tg измеряют на достаточно высокой частоте. Критерием применимости является наличие отрицательного значения величины фазового угла v вектора импеданса Z. Это позволяет определять общий тангенс угла диэлектрических потерь tg как величину где модуль значения фазового угла. Изменение физических свойств утфелей на начальной стадии образования кристаллов в большей мере отражается на изменении общего тангенса угла диэлектрических потерь, что объясняется аддитивностью проявления диэлектрических свойств дисперсной системы сахарных утфелей. В дальнейшем при наращивании более крупных кристаллов большую информативность по мере их выделения приобретает параметр эффективной вязкости, и наибольшая точность по нему достигается к окончанию стадии наращивания кристаллов. Выборка всех измерений значений П, tg и для утфелей I-III кристаллизации аппроксимируется квадратичной функциональной зависимостью, после чего контроль коэффициента перенасыщения осуществляется расчетным путем по полученной математической модели в исследованной области значений физических параметров tg и m на которую накладываются ограничения. Пример. Проводилось лабораторное определение коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей I,III кристаллизации, увариваемых в вакуум -аппарате под разрежением 0,85 кгс/см2. Чистота межкристального раствора варьировалась в пределах 75,3-95,1% Импедансметром ВМ-538 на частоте 10 МГц осуществлялись контактным методом импедансметрические измерения общего тангенса угла диэлектрических потерь tg Одновременно с помощью вибрационного низкочастотного вискозиметра ВВН-7 измерялась эффективная вязкость утфеля m Выборка 15 измерений представлена в таблице. В результате аппроксимации приведенной выборки значений получено уравнение:со стандартным отклонением 0,017. Как следует из таблицы, расчетные значения коэффициентов перенасыщения, контролируемые по предлагаемому способу, расходятся с истинными значениями со средней относительной ошибкой Dср 1,2%
Как следует из приведенного примера, использование предлагаемого способа контроля обеспечивает высокую точность определения коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей. При этом точность определения П всецело зависит от основной погрешности приборов, измеряющих tg и утфелей. Возрастает информационная надежность контроля из-за применения двухпараметрической зависимости П=f (, tg). В итоге становится возможным аналоговый автоматический контроль степени перенасыщения межкристального раствора утфеля по способу с более высокими метрологическими характеристиками.
Формула изобретения
П = a1 + a2tg + a3tg2 + a42,
где П коэффициент перенасыщения;
tg - общий тангенс угла диэлектрических потерь утфеля;
- эффективная вязкость утфеля;
a1, a2, a3, a4 предварительно экспериментально определенные коэффициенты.
РИСУНКИ
Рисунок 1