Содержание некоторых сухих и сыпучих продуктов, в граммах.

Содержание некоторых пряностей , в граммах.

Масса некоторых плодов средней величины,в граммах.

Мера веса муки в стакане сколько грамм

Кулинарные рецепты практически всегда содержат такие сочетания, как: 140 г муки, 150 г сахара, 5 г соли. Решение вопроса, сколько грамм в стакане каждого продукта, позволяет отмерить его количество при отсутствии весов.

Приготовление блюд – это искусство, которое требует точности в пропорциях компонентов. Исходя из опыта, измерение объема продуктов можно проводить при помощи чайных, десертных, столовых ложек или стаканов. И тогда можно спокойно приготовить по новому рецепту пирог, пиццу или торт.

Вместимость мерных единиц

Чтобы измерить в процессе приготовления блюд, сколько в стакане грамм, используют 2 вида этих емкостей:

1. Граненый с полоской — известен еще со времен Петра I. Сегодня такие стаканы широко применяются в общественных столовых и поездах. Благодаря своему граненому строению, они намного прочнее, чем остальные. Вместимость воды в классическом граненом стакане составляет 250 мл, а до ободка – 200 мл.
2. Мерный – применяется для измерения продуктов или жидкостей в процессе приготовления. Чаще всего включает 200 мл воды.

Еще одни меры веса, которые обычно применяются для приготовления пищи – это столовая, десертная и чайная ложки. Необходимо учесть, что вместимость воды в столовой ложке составляет 18 мл, в десертной ложке – 10 мл, а в чайной – 5 мл.

Как узнать вес сыпучих продуктов

Точно определенное количество компонентов очень важно для приготовления блюд. Например, при неправильном соотношении воды и муки в процессе выпечки, тесто, скорее всего, не получится или будет совсем не вкусным.

Обычно продукты с массой более 100 г вымеряют стаканами. Давайте определим, сколько сахара в стакане.

Сахар имеет довольно большой вес из-за своего химического строения молекул. Но в стакане его меньше, чем жидкости, из-за физического устройства частиц.

Чтобы определить, сколько грамм в стакане сахара, необходимо знать плотность продукта и объем. До ободка в эту емкость вмещается 200 см3. Плотность сахара – 0,8 г/см3. Чтобы вычислить вес, умножаем плотность на объем: 0,8 х 200 = 160 г. Итого, в стакане до ободка содержится 160 г сахара.

Теперь давайте высчитаем, сколько сахара в стакане 250 мл. Умножаем плотность 0,8 г/см3 на объем 250 см3. В результате получится 200 г сахара.

Вернемся к вопросу, сколько грамм муки в стакане? Плотность муки составляет 0,65 г/см3. Объем мерного стакана 200 см3. Делаем несложный расчет 200 х 0,65 = 130. И видим, что мерный стакан вмещает 130 г продукта.

Точно так же высчитываем, сколько муки в граненом стакане 250 мл: 0,65 х 250 = 162,5 г.

Относительно ложек важно не забывать, что мелкий сыпучий продукт будет образовывать горку, высота которой может составлять 5-6 см.

По этой причине 1 столовая ложка может содержать разный вес муки:

• без горки – 20 г;
• маленькая горка – 25 г;
• большая горка – 30 г.

Чайная ложка с небольшим возвышением вмещает 10 г муки. Исходя из размера возвышения, вес может колебаться в пределах 9 — 13 г.

Иногда в виде меры веса используют банку. Чаще всего это пол-литровая или литровая емкость. Используется при больших объемах приготовления.

Чтобы определить массу сыпучих ингредиентов, можно использовать специальную таблицу. И тогда вы будете понимать, сколько муки в стакане, ложке и банке. А также узнаете вес других продуктов.

Если в рецепте написано 200 грамм муки – это сколько? Смотрим по таблице: в 1 стакане 200 см3 содержится 130 г муки. Недостающие 70 г, это практически половина стакана. Поэтому, чтобы отмерить 200 г, нужно использовать 1,5 стакана продукта.

При отсутствии стакана, вес ингредиентов можно вымерять ложками.

К примеру, 200 грамм сахара – это сколько столовых ложек? В табличке указано, что столовая ложка содержит 25 г сахара. Поэтому 200 делим на 25 и получаем результат 8 столовых ложек.

Если в хозяйстве отсутствует стакан, но есть кухонные весы. А по рецепту нужно взять 1 стакан муки – сколько это в граммах? Смотрим в табличку, где указано, что стакан 200 мл содержит 130 г продукта. И взвешиваем необходимое количество на весах.

Измерение количества специй и добавок

Специи обычно используются для приготовления горячих блюд, холодных закусок, салатов или выпечки. Однако, при добавлении даже 1 лишнего грамма этого продукта, можно безвозвратно испортить блюдо. Поэтому нужно точно измерять количество добавок с помощью меры веса продуктов.

Специи есть крупного и мелкого помола. В 1 чайной ложке содержится примерно 5-10 г специй мелкого помола. Крупный помол имеет немного другие показатели – 3-8 г. В таблице мер и веса продуктов присутствуют основные показатели часто используемых специй и добавок для чайной, десертной и столовой ложки. Располагая этими знаниями, вы не испортите блюдо и сможете удивить домочадцев или гостей новыми кулинарными изысками.

Такая практика улучшит ваш «собственный глазомер» и поможет готовить блюда с оптимальным количеством специй или других добавок.

Сколько жидкости в стакане

Теперь давайте узнаем, сколько грамм жидкости в граненом стакане. Чаще всего количество жидкости в стакане соответствует его объему. Иначе говоря, в граненом стакане до ободка вмещается 200 г жидкости, а если он наполнен доверху, тогда 250 г.

В рецептах можно встретить разное количество всевозможной жидкости. Поэтому для экономии вашего времени, мы приводим готовые расчеты мер и веса в ложках и стаканах.

При измерении жидкость надо наливать в емкость доверху.

Как измерить вязкие продукты

Такой вид продуктов имеет широкую сферу применения. Поэтому необходимо понимать, как отмерять их весовые параметры с помощью ложек, стаканов и банок, чтобы получилась правильная дозировка. Ниже представлена таблица мер и весов для ингредиентов с вязкой консистенцией.

Для более точного измерения вязкие продукты в емкость нужно накладывать с горкой.

Если в рецепте написано, 100 мл сметаны – это сколько грамм? По данным таблицы в мерном стакане содержится 210 г сметаны. Делим это число на 2 и узнаем, что в 100 мл находится 105 г продукта.

Определение массы твердых продуктов

В рецептах необходимое количество твердых продуктов обычно пишут в граммах, но некоторые из них можно измерять ложками, стаканами и банками. Для удобства можно воспользоваться следующей таблицей мер и весов продуктов в граммах.

При изменении влажности и состояния продукта, его масса в таком же объеме тоже меняется. Например, забродившая сметана легче, чем свежая. Мука, сахар и соль с повышенным содержанием влажности весят больше, чем при норме.

При приготовлении практически любого блюда мы отмеряем количество необходимых ингредиентов привычными для нас способами, будь то стакан, чашка или ложка. И все бы ничего, да только стаканы и чашки не у всех одинаковы, да и во многих рецептах указан вес нужного продукта в граммах.

В таких случаях незаменимой вещью является мерный стакан, на котором указано и количество миллилитров для разного рода жидкостей, и вес в граммах для сухих продуктов. Даже при наличии этого полезного кухонного прибора не помешает знать объем посуды, наиболее часто используемой при приготовлении еды.

В чайную ложку помещается 5 мл воды, столовая ложка в три раза больше, то есть 15 мл; привычный для всех граненый стакан, который также называют «сталинским» или «советским», бывает двух видов – с гладким ободком и без него. Стакан с ободком считается чайным, поскольку именно в нем проводницы в поездах разносили чай по вагону, объем этого стакана – 250 мл; такой же стакан, но без ободка – 200 мл.

Важно помнить, что объем посуды не всегда равен весу продукта. Для примерных данных полезной может оказаться таблица мер и весов продуктов. В граммах многие сухие продукты весят гораздо меньше, чем их объем в миллилитрах.

Расположенные ниже таблицы предлагают весовой эквивалент объема в граммах, разбивая пищевые продукты на удобные подкатегории.

Примечание: Таблица мер и весов продуктов в граммах разработана с учетом наполнения посуды следующим образом:

• ложка – с небольшой горкой;
• стакан – до краев;
• банка – до горлышка.

Сыпучие продукты

К данному типу относятся крупы, сахар, соль, мука и некоторые другие. Таблица меры веса сыпучих продуктов предлагает основные способы замера – ложку и стакан, разделяя их на несколько видов, соответственно объему. Для удобства приготовления больших порций были добавлены банки объемом в пол-литра и литр.

Всегда внимательно читайте рецепт – одна чашка муки не означает 200 г муки, даже если ваша чашка немного больше, чем 200 мл. Помните о том, что в «сталинском» чайном стакане, наполненном до краев, всего лишь 160 г муки.

Примечание: Если под рукой на вашей кухне нет традиционного граненого стакана, то его можно заменить пластиковым. Стандартный прозрачный одноразовый стакан из полипропилена вмещает в себя ровно 200 мл воды.

Мука – один из важнейших и основных продуктов в кулинарии. Оладьи, блины, пироги, торты, пирожные – мука является обязательным ингредиентом многих блюд. Для того, чтобы приготовить его правильно, необходимо с максимальной точностью отмерить количество каждого ингредиента.

Любая хозяйка, даже самая опытная, рано или поздно сталкивается с необходимостью отмерить 100 или 150 г муки. Конечно же, если на кухне имеются специальные весы, никакой проблемы не возникает. Если же они отсутствует, можно воспользоваться обычным граненым стаканом. Но для этого необходимо точно знать, сколько грамм муки в стакане.

Граненый стакан – сколько в нем муки?

Для того, чтобы узнать, сколько грамм муки в одном стакане, следует насыпать продукт до краев посудины, но без горки. Полученный вес будет следующим:

• В стакане 200 мл – вмещается 130-135 грамм муки.
• В стакане 250 мл – вмещается 160 грамм муки.

В граненом стакане объемом 200 мл помещается 130 грамм муки. В данном случае речь идет о пшеничной муке. Сколько грамм муки в двух стаканах? Соответственно, в двух стаканах объемом 200 мл содержится 260 грамм продукта, в стаканах 250 мл – 320 грамм муки.

Отвечая на вопрос, сколько грамм муки в 1 стакане, необходимо помнить, что вес данного продукта зависит от того, из чего именно он был произведен. Пшеничная и кукурузная мука считаются более легкими, картофельная – тяжелее. В граненом стакане содержится примерно 160 грамм картофельной муки.

1 стакан муки сколько мл и грамм. Сколько весит сахарный песок? Как отмерить ложками и стаканом

При приготовлении практически любого блюда мы отмеряем количество необходимых ингредиентов привычными для нас способами, будь то стакан, чашка или ложка. И все бы ничего, да только стаканы и чашки не у всех одинаковы, да и во многих рецептах указан вес нужного продукта в граммах.

В таких случаях незаменимой вещью является на котором указано и количество миллилитров для разного рода жидкостей, и вес в граммах для сухих продуктов. Даже при наличии этого полезного кухонного прибора не помешает знать объем посуды, наиболее часто используемой при приготовлении еды.

В чайную ложку помещается 5 мл воды, в три раза больше, то есть 15 мл; привычный для всех который также называют «сталинским» или «советским», бывает двух видов — с гладким ободком и без него. Стакан с ободком считается чайным, поскольку именно в нем проводницы в поездах разносили чай по вагону, объем этого стакана — 250 мл; такой же стакан, но без ободка — 200 мл.

Важно помнить, что объем посуды не всегда равен весу продукта. Для примерных данных полезной может оказаться таблица мер и весов продуктов. В граммах многие сухие продукты весят гораздо меньше, чем их объем в миллилитрах.

Расположенные ниже таблицы предлагают весовой эквивалент объема в граммах, разбивая пищевые продукты на удобные подкатегории.

Примечание: Таблица мер и весов продуктов в граммах разработана с учетом наполнения посуды следующим образом:

• ложка — с небольшой горкой;
• стакан — до краев;
• банка — до горлышка.

Сыпучие продукты

К данному типу относятся крупы, мука и некоторые другие. Таблица сыпучих продуктов предлагает основные способы замера — ложку и стакан, разделяя их на несколько видов, соответственно объему. Для удобства приготовления больших порций были добавлены банки объемом в пол-литра и литр.

Всегда внимательно читайте рецепт — одна чашка муки не означает 200 г муки, даже если ваша чашка немного больше, чем 200 мл. Помните о том, что в «сталинском» чайном стакане, наполненном до краев, всего лишь 160 г муки.

Примечание: Если под рукой на вашей кухне нет традиционного то его можно заменить пластиковым. Стандартный прозрачный одноразовый стакан из полипропилена вмещает в себя ровно 200 мл воды.

Специи и добавки (молотые)

Поскольку в приготовлении большинства блюд специй нужно немного, основными их мерилами становятся чайная и столовая ложки. Для удобства была добавлена и стандартный объем которой 10 мл. Меры веса продуктов в ложках не являются эквивалентами их объема.

Вес большинства специй и добавок зависит от помола и качества продукта. Например, крупно молотый кофе будет весить чуть больше, чем кофе мелкого помола.

Примечание:

• Таблица мер и весов продуктов в граммах не гарантирует абсолютно точного веса, поскольку консистенция и размер многих продуктов не всегда одинаков.
• Очень часто специи измеряются щепотками, в одной щепотке примерно четверть чайной ложки.

Жидкости

Жидкости почти всегда измеряются в миллилитрах, что намного облегчает приготовление пищи, поскольку достаточно знать объем посуды, в которой обычно замеряются продукты. В случае когда жидкости по рецепту отмеряются в граммах, их вес максимально приближен к объему.

Твердые продукты

Примечание: Представленная таблица мер и весов продуктов в граммах предлагает примерные данные. Точный вес продуктов зависит от их размера и вида .

Продукты вязкой консистенции

Рассмотрим и последнюю разновидность продуктов.

Д ля приготовления различного вида блюд, десертов или просто в разных жизненных ситуациях необходимо взвесить или отмерять определенное количество сахара. Но что делать, если под рукой в этот момент не оказалось весов или мерного стаканчика? В этом случае можно воспользоваться обычным стаканом. И для того, чтобы узнать сколько сахара в стакане, нужно определиться с выбором стакана. Стаканы бывают различных размеров и форм: маленькие или большие, гладкие или граненые, тонкие или толстые, а также каемчатые или без каймы.

В данной статье речь пойдет о том, как определиться с разными типами стаканов :

Мы определим вес пустого стакана;
Определим объем разных видов стакана;
Измерим массу сахара-песка, помещающегося в стакан;
Узнаем сколько миллилитров сахара в стакане.

И так, если у вас под рукой оказался толстый стакан с каймой, то его вес составляет 226 грамм. Наполнив его сахаром до каймы, это будет соответствовать 200 граммам массы сахара.

Е сли взять небольшой стакан с гранями, его вес составляет 206 грамм. Он не каемчатый, и, насыпав сахар доверху, пока не начнет высыпаться, его масса составит 200г.

И спользуя давнишний стакан с гранями в виде ромба, следует учитывать, что его вес составляет 173 грамма. И чтобы узнать сколько сахара в стакане, необходимо помнить, что он не имеет каймы, поэтому насыпать сахар необходимо до самого верха и масса сахара в стакане составит 200г.

Сколько мл сахара в стакане

Д ля того, чтобы определить сколько мл сахара в стакане, нужно также определиться с видом стакана. Если необходимо определить объем сахара в стакане, то для этого надо вес в граммах умножить на коэффициент 1,25. А если переводим миллилитры в граммы, то объем умножаем на коэффициент 0,8. Например, используя толстый стакан с каймой мы знаем, что вес сахара в нем составляет 200 г. Умножив эту цифру на 1,25 получаем 250 мл сахара в стакане. Или напротив: зная объем, например 200 мл, количество сахара в граммах будет составлять 160г.

Значения веса сахара, с учетом объема стаканчика:

50 мл = 40 г;
100 мл = 80 г;
125 мл = 100 г;
150 мл = 120 г;
200 мл = 160 г;
25 мл = 200 г;
500 мл = 400 г;
1 литр = 800 г.

Сколько сахара в граненом стакане

Д ля определения количества сахара в граненом стакане, надо помнить, что вес пустого граненого стакана составляет 220-230 грамм. Стакан имеет кайму. Насыпав сахар-песок до каймы, его вес составит 160 г. Если же насыпать сахар до самого верха, переступив грань каймы, то вес составит 200 г. Этот стакан наиболее точно поможет измерить вес и объем сахара, по сравнению с другими вышеперечисленными.

Сколько сахара в стакане 200мл

Ч тобы узнать, сколько сахара в стакане 200 мл, то надо знать вес стакана. Вес пустого стакана зависит от вида стакана. Например, граненый стакан весит 220-230 г, а толстый стакан с каймой 226г. Тогда в граненом стакане до каймы будет 160 г, а после каймы, доверху 200г. А в толстом стакане с каймой будет 200 г, если насыпать сахар до каймы.

Использование сахара в быту:

Поможет справиться с неприятным запахом в процессе мытья посуды;
Если вы обожглись, к примеру, кончик языка «печет», то справиться с этой болью поможет сахар. Необходимо просто опустить кончик языка в горсть сахара, например в ладони. Или эту же горсть положить в рот и подержать. Неприятное ощущение вскоре пройдет;
При изготовлении клейких лент от мух, также используют сахар, и надоедливые мухи отступают;
Чтобы цветы в вазе оставались долгое время свежими, можно добавить в нее 3 ст. ложки сахара;
Если одолела икота, можно положить немного сахара в род и подождать, она отступит;
Насыпав немного сахара на дрова, это поможет вам развести костер намного быстрее.

Кулинария – это искусство приготовления пищи, требующее ювелирной точности в пропорциях ингредиентов. От того, насколько точно в соответствии с рецептом взяты продукты, необходимые для того или иного блюда, зависит конечный результат. Справиться с этой задачей довольно легко, используя кухонные весы.

Но что делать, если их нет под рукой? На кухнях наших бабушек и мам весов не было, тем не менее, они умели готовить вкусные блюда и печь ароматные пироги. Для них единицами измерения выступали стакан, столовая и чайная ложки.

Ответ на вопрос, сколько весит мука, помещающаяся в этих подручных измерителях, поможет отмерить ее необходимую массу без весов для нового рецепта пиццы или торта, а так же перевести в граммы количество теста на кулебяку по рецепту из маминой кулинарной тетради.

Сколько грамм муки в стакане: граненом и других видах

Чаще всего сыпучие продукты, вес которых больше 100 г, в рецептах отмеряют стаканами. И предполагается для этих целей использование известного творения скульптора Веры Мухиной – граненого. Его еще называют «сталинским» или «советским».

Они бывают двух видов: с ободком по верху, в которые в поезде проводницы наливали чай, поэтому их еще называют чайными и без ободка. Кроме наличия ободка эти сосуды еще отличаются своим объемов. Объем чайного равен 250 мл, а обычного граненого – 200 мл.

В сосуде объемом 200 мл помещается 130 г муки, а в чайном, вмещающем 250 мл жидкости – 160 г.

Но если на кухне не нашлось такой посуды, для измерений можно использовать любую другую или даже чайную чашку. Например, есть чашка объемом 300 мл. Путем несложных математических расчетов, используя известные пропорции объема граненого сосуда (250 мл) и вес муки (160 г), помещающийся в нем, можно рассчитать массу продукта, которую можно ним отмерить: 300*160/250=190 г.

Этот способ расчета можно применить к любой чашке или другой посудины, имеющихся под рукой, если точно известен их объем.

Сколько грамм муки в чайной и столовой ложках

Еще одно мерило, которое часто используется в рецептах для измерения массы – это столовая и чайная ложки.

Перед тем как мерить ими продукты, нужно отметить, что объем столовой равен 18 мл, а чайной – 5 мл.

Так же важно помнить, что мелкий порошкообразный продукт не будет осыпаться с этого столового прибора, как, например, сахар, а будет образовывать холмик, высота которого может достигать 5-6 см. Поэтому в зависимости от наличия такого холмика в столовую ложку может вмещаться разное количество мучицы:

• без холмика этот вес составит 20 г;
• ложка с маленьким холмиком в 2-3 см похожим на тот, который образует сахар на ложке – 25 г;
• с холмиком большего размера – 30 г.

В чайную ложку с холмиком поместится 10 г муки, но в зависимости от величины возвышения масса может колебаться от 9 до 12 г.

Обратный путь

Зная вес, который занимают объем граненого стакана, столовой и чайной ложки, можно решить и обратную задачу, как перевести массу в граммах в стаканы. Зная, что граненым можно отмерить 130 г зернопродукта, получается подсчитать:

• 200 г – это около 1,5 стакана;
• 250 г – это 2 стакана без 1 ч. л.;
• 300 г – это 2 стакана и 2 стол. л. без горки;
• 400 г – это 3 стакана и 1 ч. Л.;
• 500 г – это 4 стакана без 1 стол. л. без горки.

Рассчитываем вес, в зависимости от сорта и вида муки

Для выпечки часто используются разные виды и сорта муки. Из-за того что у них разная плотность, количество продукта, которое помещается в один и тот же сосуд, имеет разный вес.

Так, 200 мл пшеничной муки высшего сорта буде весить 130 г, а такой же сосуд с зернопродуктом первого сорта – 140 г, то есть чем ниже качество, тем тяжелее вес.

Кроме пшеничной муки в кулинарии используются еще ржаная, кукурузная, картофельная и крупчатая. В граненом сосуде 200 мл помещается следующая масса каждой из них:

• ржаной – 105 г;
• кукурузной – 130 г;
• картофельной – 150 г;
• крупчатой – 140 г.

Как правильно взвешивать муку: тонкости

Взвешивание сыпучих веществ с использованием мерил объема сопряжено с определенными погрешностями. Стандартно эта разница составляет около 10 г, но игнорирование определенных правил может значительно увеличить погрешность.

Чтобы этого не случилось нужно:

1. Перед тем как отмерить необходимое количество граммов муки, ее нужно обязательно просеять, поскольку слежавшийся и просеянный продукт равного веса будут занимать разный объем;
2. В сосуд муку нужно насыпать небольшими порциями и ни в коем случае не зачерпывать. Это поможет избежать образования пустот воздуха у стенок и получить более точный результат;
3. Ее, как и любое другое вещество, нельзя утрамбовывать. Это может значительно изменить показания;
4. Сыпучие вещества в стакан насыпаются с горкой, но ее потом нужно аккуратно как бы срезать ножом;
5. Для измерений лучше всегда пользоваться одной и той же посудой. Это позволит даже без весов отмерять одинаковое количество муки и не испортить выпечку.

Не имея кухонных весов и мерного стакана со шкалой веса разных веществ, можно тоже отмерить необходимое количество продукта, используя подручные емкости. Конечно, погрешность, которая будет присутствовать при этом, будет более значительной. Критичной ее можно назвать только для молекулярной кухни, где мерой являются нано частицы, поэтому даже новый рецепт пирога можно опробовать, отмеряя ингредиенты стаканом или ложками.

Как приятно холодным зимним вечером в теплой компании друзей попить чайку, да с вареньицем. Откроешь баночку, почувствуешь запах лета, и зима уже не такая лютая. Но чтобы приготовить варенье, необходимо определенное количество сахара, которое нужно как-то отмерить. Разберемся, сколько грамм сахара содержит 1 стакан.

А вы знаете, что такое стакан?

Казалось бы, что особенного в таком предмете, как стакан? Обычная стеклянная посуда почти цилиндрической формы. Но давайте посмотрим на этот предмет с другой точки зрения. Бесспорно, первое, что приходит на ум — стакан для того, чтобы из него пить. Но этот предмет гораздо более многогранен в смысле своего применения.

Например, стакан — предмет достаточно увесистый, поэтому его используют в качестве пресс-папье. С точки зрения художественной ценности, можно говорить о стаканах деревянных, украшенных резьбой или орнаментом. При этом совершенно неважно, насколько такой стакан может быть использован по основному своему назначению — для питья.

Но вернемся к нашей проблеме отмеривания сахара стаканами. Во-первых, стаканы отличаются вместимостью, наличием и количеством граней. А во-вторых, расчеты зависят от полноты налитого стакана.

Начиная с советских времен, стаканы выпускают с разным объемом: от 50 до 350 мл, и каждый следующий отличается от предыдущего на 50 мл. Наибольшей популярностью пользуются граненые стаканы емкостью в 200 и 250 мл. Говорят, что грани на стакане делают его крепче в сравнении с безгранным собратом. В принципе, желающие это могут легко проверить.

Размеры стандартного граненого стакана таковы:

• внешний диаметр у основания — 55 мм;
• наружный диаметр в верхней части — 73 мм;
• высота по наружной кромке — 105 мм;
• высота ободка в верхней части стакана — 14 мм;
• количество граней — 16-20.

Соотношение высоты к внешнему диаметру донышка — 2:1, что делает стакан достаточно эргономичным, в смысле удобным для обхвата рукой. Именно такой стакан принят в обиходе для использования в качестве меры веса сыпучих продуктов или объема жидкостей в кулинарных целях.

Принято считать, что объем стакана, заполненного до нижней границы верхнего ободка, равен 200 мл, а совсем полный — 250 мл. Если говорить об обычном стакане из тонкого стекла, то его объем при наполнении до верхней кромки равен 250 мл.

Описанными выше нюансами и особенностями дело не заканчивается, потому что объем посуды — это далеко не одно и то же, что и вес продукта, который насыпали в нее. С точки зрения физики, принято считать эквивалентными 1 мл и 1 г воды. Все остальные продукты в одной мере объема имеют разную массу, и определяется это, прежде всего, плотностью вещества. В случае с сахарным песком разница в весе будет зависеть даже от размера его крупинок. Однако с точки зрения кулинарии эта разница не существенна.

Рассмотрим конкретные примеры. Сколько грамм сахара в граненом стакане? Если налить в граненый стакан воды по нижнюю границу ободка, то она будет весить ровно 200 г, разумеется, без массы самой емкости. А если в стакан насыпать столько же сахара, то его вес будет равен 180 граммам.

Если для приготовления варенья необходимо отмерить один килограмм сахара, то в граненой посуде это будет 5 целых и еще ½ стакана. Но вот если этот же граненый стакан наполнить сахаром до верхнего края, то вес его составит уже 200 г. И тогда на килограмм придется ровно пять полных стаканов.

Для закрепления материала ответим на несколько вопросов по теме:

• 200 грамм сахара — это сколько стаканов? Без сомнения можно сказать — один полный стакан любого вида.
• Сколько грамм сахарного песка в стакане с объемом в 250 мл? Правильный ответ — 200 г.
• 150 грамм сахара — это сколько в стакане? Воспользуемся тонким стаканом емкостью в 250 мл без граней. Логическая цепочка будет следующая:

1. Нам известно, что стакан 250 мл эквивалентен 200 г сахара.
2. Таким образом, ½ стакана — это 100 г сладкого продукта.
3. Логично предположить, что 50 г сахара будет составлять ¼ стакана.
4. Поскольку 150 г — это сумма чисел 100 + 50, следовательно, если найти сумму ½ + ¼, мы узнаем, какую часть объема занимает 150 г сахара.
5. Правильный ответ: 150 г — это ¾ стакана.

Те, кто любит и умеет готовить, часто сталкиваются с необходимостью определить вес того или иного ингредиента, входящего в состав рецепта. Это очень просто сделать при помощи обычных весов. Но сегодня речь о том, как обойтись без измерительных приборов.

Для определения массы любого сыпучего продукта можно воспользоваться различными подручными средствами с известной мерой веса, такими как:

• чайная ложка;
• столовая ложка;
• стакан;
• чайные чашки;
• стеклянные банки различной емкости.

Список можно продолжать, причем у каждой хозяйки есть свои хитрости и приспособления. При этом вы всегда можете воспользоваться таблицей, где содержатся данные о весе различных продуктов в любых объемах.

Мука – один из важнейших и основных продуктов в кулинарии. Оладьи, блины, пироги, торты, пирожные – мука является обязательным ингредиентом многих блюд. Для того, чтобы приготовить его правильно, необходимо с максимальной точностью отмерить количество каждого ингредиента.

Любая хозяйка, даже самая опытная, рано или поздно сталкивается с необходимостью отмерить 100 или 150 г муки. Конечно же, если на кухне имеются специальные весы, никакой проблемы не возникает. Если же они отсутствует, можно воспользоваться обычным граненым стаканом. Но для этого необходимо точно знать, сколько грамм муки в стакане.

Граненый стакан – сколько в нем муки?

Для того, чтобы узнать, сколько грамм муки в одном стакане, следует насыпать продукт до краев посудины, но без горки. Полученный вес будет следующим:

• В стакане 200 мл – вмещается 130-135 грамм муки.
• В стакане 250 мл – вмещается 160 грамм муки.

В граненом стакане объемом 200 мл помещается 130 грамм муки. В данном случае речь идет о пшеничной муке. Сколько грамм муки в двух стаканах? Соответственно, в двух стаканах объемом 200 мл содержится 260 грамм продукта, в стаканах 250 мл – 320 грамм муки.

Отвечая на вопрос, сколько грамм муки в 1 стакане, необходимо помнить, что вес данного продукта зависит от того, из чего именно он был произведен. Пшеничная и кукурузная мука считаются более легкими, картофельная – тяжелее. В граненом стакане содержится примерно 160 грамм картофельной муки.

Таблица мер и веса основных продуктов в граммах

Данная таблица предоставлена для удобства и быстрого подсчёта мер и веса продуктов. С помощью неё вы узнаете сколько сыпучих, а также жидких продуктов находиться в стакане (250 мл.), чайной ложке или столовой ложке в граммах. Эта сравнительная таблица поможет правильно высчитать продукты для приготовления рецептов без весов. Таких, как консервация, выпечка, основные и вторые блюда. В указанной таблице мера весов предоставлен основной список продуктов в граммах.

Таблица меры и веса продуктов

Также воспользуйтесь нашим сервисом: подбор рецепта по ингредиентам.

Мониторинг давления сыпучего материала на дне хранилища с помощью DEM

Эта статья посвящена экспериментальной проверке математического вывода теории Янссена, которая описывает распределение давления в сыпучем материале и распределение давления на стенках хранилища. Экспериментальная проверка проводится двумя способами. Первый — это реальное измерение передачи нагрузки в цилиндре с сыпучим материалом, а второй аналогичен обнаружению передачи нагрузки посредством моделирования с использованием метода DEM.Цель состоит в том, чтобы сравнить результаты теоретических расчетов в соответствии с теорией Янссена с реальными измерениями и моделированием точно такой же модельной ситуации. В начале любого проектирования или оптимизации существующих транспортных или складских помещений наиболее важным является анализ сыпучих материалов в форме измерений физико-механических свойств. Здесь также описаны используемые методы анализа. Давление на дне контейнера для хранения между использованными методами показало незначительные различия.На основании этого вывода можно сделать вывод, что метод DEM является очень подходящим средством для проверки конструкции транспортных и складских помещений. Моделирование предоставляет важную информацию и идеи, которые также можно использовать для оптимизации существующих транспортных или складских помещений.

1 Введение

В прошлом проектировщикам приходилось полагаться исключительно на эмпирические расчеты и собственный опыт при проектировании складских помещений. В настоящее время существуют современные методы строительства, которые проверяют правильность использования проектирования, компьютерного моделирования и анализа напряжений.Таким образом устраняются критические ошибки проектирования, которые могут вызвать необратимые деформации или полное разрушение хранилищ в реальных условиях эксплуатации. С другой стороны, можно избежать строительства негабаритных складских помещений с помощью компьютерного моделирования. Это исследование сосредоточено на методе определения давления внутри хранилищ с помощью математического вывода, моделирования DEM и экспериментальной проверки. Для определения давления в цилиндре с сыпучим материалом и давления на структуру хранилищ нецелесообразно использовать закон Паскаля, который предполагает равномерное распределение давления во всех направлениях.Теория Паскаля не содержит никакой информации о структуре складских помещений, а хранимый материал характеризуется только плотностью (объемная плотность для сыпучих материалов) при расчете давления. Отсюда следует, что теория применима только для жидкостей и сыпучих материалов с углом внутреннего трения ϕ _e , приближающимся к 0 ∘ . В прошлом теория Паскаля также использовалась для расчета давления в хранилищах сыпучих материалов с углом внутреннего трения ϕ _e = (0 ∘ , 90 ∘ ), что приводило к значительному завышению размеров предлагаемые конструкции [1].

Теория Паскаля может быть выражена математически следующим образом:

(1) σ1 = σ2 = ρs⋅g⋅h

где: σ ₁ — вертикальное давление внутри насыпного материала [Па]

σ ₂ — горизонтальное давление в сыпучем материале [Па]

ρ _с — объемная плотность хранимого материала [кг · м ⁻³ ]

г — ускорение свободного падения [м · с ⁻² ]

h — высота цилиндра с сыпучим материалом [м]

Более точной теорией вычислений для определения давлений в насыпных материалах и давлений, действующих на структуру хранилищ, является теория Ренкина [1], которая также содержит количество условий упрощения, у.г . сыпучий материал является некогерентным, однородным, изотропным, идеально дренированным и не учитывает трение о стенки. Вертикальное давление внутри насыпного материала определяется аналогично теории Паскаля [1] следующим образом:

(2) σ1 = ρs⋅g⋅h

Горизонтальное давление внутри насыпного материала определяется коэффициентом текучести k , который отражает важное свойство материала

— угол внутреннего трения ϕ _e .

(3) k = 1 − sin⁡ (ϕe) 1 + sin⁡ (ϕe)

, где

(4) R = SoS

S — площадь поперечного сечения хранилища на площадке исследуемый участок [м ² ]

o — окружность внутренней оболочки хранилища на участке исследуемого участка [м]

μ — коэффициент трения между хранимым материалом и внутренним поверхность складского помещения [-]

(5) μ = tgϕwR

R — гидравлический радиус [м]

k — коэффициент текучести [-]

φ _e — внутренний угол трение [ ∘ ]

Горизонтальное давление определяется соотношением:

(6) σ2 = σ1⋅k

Стандартизированная теория для расчета давления в хранилищах — это теория Янссена [1, 2, 3, 4 , 5, 6].Стандарт вычислений в соответствии с этой теорией был включен в следующий стандарт:

ČSN (Чешский национальный стандарт) 73 5570 Проектирование конструкций для хранилищ, которое в настоящее время не действует и было заменено стандартом ČSN EN 1991-4 ed. 2 Еврокод 1: Нагрузка на конструкции [7].

Стандартизированный расчет в соответствии с теорией Янссена [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] включает информацию о структуре хранилища, а также очень важную информацию о хранящемся материале, то есть о механических и физических свойствах.Базовый расчет горизонтального давления на конструкцию хранилища дается соотношением Ур. (7) [1].

(7) ph = γ⋅Rμ⋅1−1eμ⋅K⋅hRγ

𝛾 — объемный вес [Н · м ⁻³ ]

(8) γ = ρs⋅gϕw

ϕ _w — угол внешнего трения между хранящимся материалом и внутренней поверхностью емкости для хранения [ ∘ ]

K — степень бокового давления [-]

(9) K = 1.1⋅ (1 − sinϕe) h

h — высота материала от наивысшей точки хранилища до исследуемого поперечного сечения [м]

Вертикальное давление на конструкцию хранилища определяется выражением соотношение:

(10) pv = phK

Напряжение сдвига, действующее в вертикальном направлении на внутреннюю периферийную поверхность конструкции хранилища, определяется выражением:

(11) pw = ph⋅μ

Рисунок 1 показывает контейнер, характеризующий устройство для хранения, показывающий давление сыпучего материала, действующего на стенки и дно устройства для хранения.

Рисунок 1

Давление внутренних стенок хранилища.

2 Материалы и методы

2.1 Модель

Расчет давлений, действующих на внутренние поверхности хранилища, выполняется в соответствии с математической моделью теории Янссена, описанной выше. Математический вывод применяется к модели хранилища, которое показано на рисунке 2. Хранилище имеет диаметр D = 0,1 м и высоту h = 0,44 м. Внутренняя поверхность хранилища изготовлена ​​из ПВХ материала с шероховатостью поверхности Ra = 12.5 мкм.

Рисунок 2

Схема хранения модели

2.2 Материал

Складываемый материал представлен стеклянными шариками диаметром d = 3 мм, которые засыпаются в емкость для хранения до полного ее заполнения. Для математического определения давлений на структуру контейнера для хранения необходимо знать некоторые основные механические и физические свойства, присутствующие в примерах теории Янссена. Это объемная плотность, угол трения стенки между хранимым материалом и внутренней поверхностью области хранения и угол внутреннего трения.На рис. 3 показан образец стеклянных шариков, использованных в эксперименте.

Рисунок 3

Изображение хранимого материала

2.3 Насыпная плотность

Насыпная плотность была измерена с использованием упрощенного объемного метода. Насыпная плотность основана на известном объеме V = 0,0005 м ³ неплотно налитых стеклянных шариков и известном весе нетто данного объема м _Vk = 0,798 кг. Измерение повторяют не менее 10 раз.Расчет объемной плотности выполняется в соответствии с формулой. (12).

(12) ρs = мВкВ

Результат расчета объемной плотности: ρ _s = 1596 кг · м ³ .

2.4 Угол трения стенки

Измерение угла трения стенки проводилось на прямолинейной машине для резки Jenike. Угол трения стенки определяет степень потери работы при перемещении сыпучего материала через твердый контактный материал.Контактным материалом в этом случае является особо упрочненный ПВХ-материал, который составляет внутреннюю часть хранилища [8]. Эти значения указывают на преодоление минимальной степени энергии смещения материала по используемому затвердевшему ПВХ. Угол трения стенки между стеклянными шариками диаметром d = 3 мм и внутренней поверхностью складского помещения, которая изготовлена ​​из материала ПВХ, шероховатость поверхности Ra = 12,5 мкм измерена на линейной машине для резки ножниц Jenike. .Угол трения стенки составляет ϕ _w = 13 ,1∘ .

2,5 Угол внутреннего трения

Угол внутреннего трения измеряли на кольцевом тестере сдвига Schulze. Принцип измерения угла внутреннего трения заключается в измерении зависимости силы сдвига от времени, которая необходима для деформации объемного тела в камере сдвига через зону сдвига при нормальной нагрузке для заданной плотности сыпучего материала. .Плотность для данного измерения достигается за счет уплотнения (уплотнения) с определенной силовой нагрузкой. Сдвигающее усилие прикладывается путем вращения ячейки устройства, а крутящий момент передается двумя стяжными стержнями, которые закреплены на крышке срезной крышки во время испытания на вращение по Шульце. Угол внутреннего трения определяет степень потери внутренней работы. Во время перемещения материала это влияет на состав образца с точки зрения представления отдельных фракций, формы частиц и их связей [9, 10].Угол внутреннего трения стеклянных шариков диаметром d = 3 мм составляет φ _e = 26 ∘ .

2.6 Давление в хранилище

Внутри хранилища, показанного на рисунке 4, вертикальное давление действует на дно контейнера для хранения p _v , а горизонтальное давление действует на внутреннюю периферийную поверхность контейнера для хранения p _h , которые являются предметом заключения.

Рисунок 4

Изображение давлений, действующих внутри хранилища

В таблице 1 показаны значения давлений, действующих внутри хранилища для различной глубины материала h .

На рис. 5 показано соотношение давлений, действующих на внутренние стенки хранилища. На рисунке показано изменение горизонтального давления p _h и вертикального давления p _v . Для сравнения с экспериментальной частью мы

Рисунок 5

Теоретические зависимости давления внутри хранилища

в дальнейшем будут интересоваться только максимальными значениями горизонтального и вертикального давления, рассчитанными на дне резервуара для хранения.

Горизонтальное давление на высоте h = 0,44 м: p _h = 1564 Па

Вертикальное давление на высоте h = 0,44 м: p _v = 2523 Па

2,7 Эксперимент

Экспериментальная часть фокусируется на измерении фактического давления хранимого материала, в данном случае стеклянных шариков диаметром d = 3 мм, воздействующих на внутреннюю структуру контейнера для хранения. Схема измерительного стенда показана на рисунке 6 а), а реальный измерительный стенд показан на рисунке 6 б).Экспериментальное измерение сосредоточено только на измерении вертикального давления p _v , действующего на дно контейнера для хранения.

Рисунок 6

Схема измерительного стенда: а) схема измерительного стенда, б) реальный измерительный стенд

Измерительный стенд состоит из четырех основных частей: контейнера для хранения, подвижного дна, измерительного груза, компьютера.

Контейнер для хранения надежно прикреплен к основанию. Подвижное дно размещается на нижнем крае контейнера для хранения, так что обеспечивается минимальный зазор между внутренним краем контейнера для хранения и внешним краем подвижного дна.Зазор устанавливается таким образом, чтобы хранящиеся стеклянные шарики диаметром d = 3 мм не проваливались. Подвижное дно размещается на весах, подключенных к компьютеру, который обрабатывает измеренные значения веса стеклянных шариков, помещенных в контейнер для хранения и оказывающих давление на подвижное дно. Диаметр подвижного днища D = 0,1 м.

2.8 Методика измерения

Стеклянные шарики диаметром d = 3 мм высыпали до верхнего края подготовленной емкости для хранения объемом V _exp = 0.00345 м ³ . Масса нетто залитого количества бус на складе м _Vkexp = 5,518 кг. После стабилизации измеренного веса значения были записаны на ПК. Вся процедура повторялась 10 раз в одних и тех же условиях.

Насыпная плотность, рассчитанная на основе известного веса нетто налитых стеклянных шариков м _Vkexp и известного объема хранения V _exp , составляет:

(13) ρexp = mVkexpVexp

Расчетный результат насыпной плотности ρ _exp = 1599 кг · м ³ .

Сравнение объемной плотности ρ = 1596 кг · м ⁻³ _с из уравнения. (12) и ρ _exp = 1599 кг · м ⁻³ из уравнения. (13) показывает минимальную разницу в расчетных значениях. Эта неточность возникла при измерении величин, необходимых для самого расчета.

Полученные значения измеренных масс м стеклянных шариков, оказывающих давление на подвижное дно контейнера для хранения, приведены в таблице 2.

Вес стеклянных шариков, оказывающих давление на подвижное дно

Расчет максимального вертикального давления p _vexp действует на подвижное основание диаметром D = 0.1 м согласно формуле. (14). Максимальная измеренная масса м ₂ = 0,199 кг из таблицы 2 была использована для расчета максимального вертикального давления p _vexp .

(14) pvexp = m2⋅gπ⋅D24

Расчетный результат для вертикального давления: p _vexp = 2485 Па.

2.9 Проверка с использованием метода моделирования DEM

Вторая проверка математического вывода Теория Янссена выполняется с использованием метода моделирования DEM (Discrete Element Modeling) [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19], который основан на вычислении взаимных взаимодействий частиц, залитых в хранилище.Такие параметры, как давление, сила, скорость, крутящий момент и т. Д., Могут быть получены с помощью моделирования DEM. Эти параметры, полученные при моделировании DEM, могут быть успешно использованы и применены к другим вычислительным моделям приложений транспортировки и хранения, таким как, например, конвейерная лента [20, 21]. Существуют исследования по проблеме процессов хранения, опубликованные, например, в литературе [14, 15]. Авторы сосредоточили внимание на моделировании модели DEM поведения сыпучих материалов при заполнении или опорожнении складских помещений.В этих публикациях динамические изменения давления в хранилищах определялись с помощью моделирования DEM в зависимости от различных рабочих условий процессов хранения. В их DEM-моделировании используются различные комбинации контактных моделей. В этом случае для расчета модели DEM использовалась контактная модель Герца-Миндлина [22]. Фактическое моделирование осуществляется с помощью компьютерной программы EDEM Academic. В программу введены два основных элемента. Первый — это трехмерная модель хранилища, которая имеет точно такие же размеры и физические характеристики, что и реальный контейнер для хранения, используемый для экспериментальных измерений.Трехмерная модель хранилища показана на рисунке 7a). Вторые доминирующие компоненты, введенные в

Рисунок 7

a) 3D-модель хранилища, b) модель стеклянной частицы

, имитация — это механические и физические свойства стеклянных шариков диаметром d = 3 мм. . Модель стеклянной частицы, созданной в программе EDEM Academic, показана на рисунке 7b).

Свойства материала и параметры взаимодействия определялись на основании измерений или взяты из литературы [14, 23].В таблице 3 представлены общие характеристики отдельных контактных материалов, использованных в эксперименте. В таблице 4 приведены параметры взаимодействия стеклянных шариков с другими контактными материалами. На протяжении всего эксперимента стеклянные шарики находятся в статическом положении. Связь взаимодействия, влияющая на результаты измерений, — это только коэффициент статического трения между стеклянными шариками и внутренней стенкой хранилища из ПВХ.

Входные параметры для измерения сил в EDEM Academic

Входные параметры, обнаруженные при лабораторных измерениях для EDEM Academic

3 Заключение

В этой работе для проверки математического вывода теории Янссена использовались модели DEM и эксперимент. внутренние стенки контейнера для хранения были рассчитаны с использованием деривации Janssen .Вертикальное давление, действующее на дно контейнера для хранения, согласно расчету составляет p _v = 2523 Па, а горизонтальное давление, оказываемое на внутреннюю стенку хранилища в самой нижней точке, которая находится на глубине h . = 0,44 м, составляет p _h = 1564 Па. За этим последовал практический эксперимент на реальном контейнере для хранения, отслеживая только вертикальную составляющую давления p _vexp , действующую на дно хранилища.Значение максимального давления составляет p _vexp = 2485 Па. Вторая проверка теории Янссена была проведена посредством компьютерного моделирования с использованием метода DEM в программе EDEM Academic. Результирующее вертикальное давление, действующее на дно хранилища, соответствует p _vDEM = 2444 Па. Результаты отдельных методов показали минимальные различия. Полученные различия могут быть связаны с неточностями в проведении экспериментов или в определении входных параметров для метода DEM.Можно сказать, что метод DEM — очень полезный инструмент для проверки конструкции транспортных или складских помещений. Проверяя проект с помощью DEM, можно обнаружить скрытые дефекты или нефункциональные части технологии до того, как будет изготовлен дорогостоящий прототип.

Работа выполнена в рамках проектов LO1404: Устойчивое развитие Центра ENET, Инновационные и аддитивные технологии производства — новые технологические решения для 3D-печати металлов и композитных материалов, рег.нет. CZ.02.1.01 / 0.0 / 0.0 / 17_049 / 0008407 финансируется структурными фондами Европейского Союза SP2019 / 115: Исследования в области оптимизации проектирования процессов транспортировки и хранения с использованием испытательного оборудования и методов моделирования и факультета машиностроения.

Ссылки

[1] Зегзулка Дж., Механика сыпучих материалов, Версия 1, 2004, Острава: VSB — Технический университет Остравы Искать в Google Scholar

[2] Сперл М., Эксперименты по давлению кукурузы в ячейках силоса — перевод и комментарий статьи Янссена 1895 г., Granular Matter, 2006, 8 (2), 59-65.Искать в Google Scholar

[3] Чанд Р., Хасхели М.А., Куадир А., Сандали Ю., Ши К., Влияние спонтанной перколяции на кажущуюся массу в нижней части гранулированной колонки Янссена, Physica A: Statistical Mechanics and его приложение, 2014, 393, 96-100. Поиск в Google Scholar

[4] Ванель Л., Клеман Э., Скрининг давления и колебания в нижней части гранулированной колонки, The European Physical Journal B, 1999, 11 (3), 525-533. Искать в Google Scholar

[5] Wojcik M., Тейчман Дж., Кучинска Н., Ф.Э. анализ влияния жесткости объемного твердого тела на изгиб металлических цилиндрических силосов, 8-я Международная конференция по транспортировке и обращению с твердыми частицами Тель-Авив, (Израиль), 2015 г., май. Искать в Google Scholar

[6] Казанцев А.А., Клишин С.В., Ревуженко А.Ф., О давлении сыпучего материала на дно и стенки барабана, Прикладная механика и материалы, 2014, 682, 375-379. Искать в Google Scholar

[7] ČSN EN 1991-4 ed. 2 (730035) Еврокод 1: Несущие конструкции.Прага: Чешское бюро стандартов, метрологии и испытаний, 2013, 97 стр. Чешский технический стандарт. Поиск в Google Scholar

[8] Пиллай Дж. Р., Брэдли МСА, Берри Р. Дж., Сравнение углов трения стенок, измеренных с помощью онлайн-тестера трения стенок и тестера трения стенок Jenike, Powder Technology, 2007, 174, 64-70 . Поиск в Google Scholar

[9] Шульце Д., Циклическое испытание на кольцевых тестерах сдвига, Advanced Powder Technology, 2011, 22 (2), 197-202. Искать в Google Scholar

[10] Schulze D., Текучесть порошков и сыпучих материалов Поиск в Google Scholar

[11] Доступно по адресу: http://www.dietmar-schulze.de/grdle1.pdf Искать в Google Scholar

[12] Кобылка Р., Хорабик Дж. ., Моленда М., Развитие волны разрежения при инициировании разряда в моделировании хранилищгесило-ЦМР, Партикуология, 2018, 36, 37-49. Поиск в Google Scholar

[13] Кобылка Р., Моленда М., Хорабик Дж., Нагрузки на диски, конусы и цилиндры зернового силоса: эксперимент и анализ ЦМР, Powder Technology, 2019, 343, 521-532.Искать в Google Scholar

[14] Гонсалес-Монтельяно К., Гальего Э., Рамирес-Гомес А., Аюга. Ф., Трехмерные модели дискретных элементов для моделирования заполнения и опорожнения силосов: Анализ численных результатов, Компьютеры и химическая инженерия, 2012, 40, 22-32. Искать в Google Scholar

[15] Джи С., Ван С., Пэн З., Влияние внешнего давления на поток гранул в цилиндрическом бункере на основе метода дискретных элементов, Powder Technology, 2019, 356, 702-714. Искать в Google Scholar

[16] Gallego E., Фуэнтес Дж. М., Вичек Дж., Вильяр Дж. Р., Аюга Ф., Анализ DEM потока и трения сферических частиц в стальных силосах с гофрированными стенками, Powder Technology, 2019, 355, 425-437. Искать в Google Scholar

[17] Кобылка Р., Моленда М., ЦМР моделирование нагрузок на препятствие, прикрепленное к стене модельного зернового бункера, и возмущения потока вокруг препятствия, Powder Technology, 2014, 256, 210-216 . Искать в Google Scholar

[18] Кобылка Р., Моленда М., ЦМР моделирование нагрузок на препятствие, прикрепленное к стене модельного зернохранилища, и возмущения потока вокруг препятствия, Powder Technology, 2014, 256, 210-216 .Поиск в Google Scholar

[19] Чжу Х.П., Чжоу З.Й., Ян Р.Й., Ю А.Б., Моделирование систем твердых частиц с помощью дискретных частиц: обзор основных приложений и результатов, Химическая инженерия, 2008, 63 (23), 5728-5770 . Искать в Google Scholar

[20] Федорко Г., Иванко В., Мольнар В., Моделирование взаимодействия конвейерной ленты с формовочными валками, Procedure Engineering, 2012, 48, 129-134. Искать в Google Scholar

[21] Мольнар В., Федорко Г., Хусакова Н., Крал Дж., Фердинус М., Модель расчета энергии выходного конвейера с применением передаточного желоба с демпфирующей пластиной, Механика, 2016, 7 (2), 167-177. Поиск в Google Scholar

[22] Ренцо А.Д., Майо Ф.П.Д., Сравнение моделей контактной силы для моделирования столкновений в кодах гранулированного кода и потока на основе DEM, Chemical Engineering Science, 2004, 59 (3), 525-541. Поиск в Google Scholar

[23] Розброй Дж., Моделирование (ЦМР) движения твердых частиц в шнековом конвейере в приложении к конструкции вертикального шнека (кандидатская диссертация), 2013 г., Острава, VSB-Технический университет Остравы.Искать в Google Scholar

Получено: 2019-08-26

Принято: 2019-10-13

Опубликовано в Интернете: 2019-12-18

© 2019 D. urovec et al . , опубликовано De Gruyter, опубликовано De Gruyter

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Датчики потока | Bulkscan® | SICK

Обзор семейства продуктов английский чешский язык Датский Немецкий испанский Финский французкий язык Итальянский Японский корейский язык Голландский Польский португальский русский Шведский турецкий Традиционный китайский

Ваши преимущества

• Максимизирует пропускную способность конвейера
• Снижает затраты на техническое обслуживание за счет предотвращения проскальзывания ремня при использовании Bulkscan® LMS511
• Повышает эффективность за счет оптимизации пропускной способности ремня
• Простая установка
• Низкие затраты на техническое обслуживание
• Предлагает экономию за счет минимального потребления энергии
• Широкая окружающая среда диапазон рабочих температур делает его пригодным для использования на открытом воздухе

Обзор

Bulkscan® использует бесконтактную времяпролетную технологию для измерения объемного расхода сыпучих материалов на конвейерных лентах.Независимо от свойств сыпучего материала и погодных условий, Bulkscan® генерирует надежный сигнал объемного расхода, основанный на времени полета лазера и скорости ленты, благодаря технологии мульти-эхо. Помимо регистрации общего количества и расчета массового расхода, Bulkscan® имеет встроенную функцию определения центра тяжести сыпучего материала, что позволяет ему определять неравномерную нагрузку и, таким образом, избегать чрезмерного износа ленты. Прочный промышленный корпус идеально подходит для экстремальных условий эксплуатации.Встроенный нагреватель обеспечивает безопасную работу в широком диапазоне температур окружающей среды. Дискретные сигналы, а также Ethernet TCP / IP могут использоваться для подключения измерительной системы к системе связи с хостом.

Краткий обзор

• Эффективное и экономичное бесконтактное измерение объемного и массового расхода сыпучих материалов
• Лазерные импульсы с высоким угловым разрешением обеспечивают выдающееся разрешение изображения
• Оценка мультиэхо-импульсов обеспечивает высоконадежные измерения
• Встроенная функция определения центра -плотность сыпучего материала
• Прочная конструкция для суровых условий окружающей среды
• Встроенный нагреватель позволяет проводить измерения даже при низких температурах
• Компактный корпус с классом защиты IP67

Преимущества

Максимальная грузоподъемность при минимальном обслуживании — бесконтактное измерение объемного расхода с помощью Bulkscan

Обнаружение объемных потоков на промышленных конвейерных лентах может быть очень сложным в зависимости от условий окружающей среды.Со временем пыль, влага и вибрация влияют на механические решения, такие как ленточные весы. Следствие: требующие много времени процессы обслуживания или повторной калибровки. С другой стороны, Bulkscan ^® позволяет непрерывно записывать данные с использованием времяпролетной технологии. Расстояние до поверхности насыпного материала измеряется без контакта. Отправной точкой для расчета объемного расхода является контрольный контур пустой конвейерной ленты. Профиль сыпучего материала является результатом разницы между эталонным значением и измеренным значением.Объемный расход можно рассчитать в сочетании со скоростью ленты. Это позволяет определить оптимальную скорость ленты и обеспечивает ее экономичное использование.

Воздействие окружающей среды, например влажность, влияет на массу сыпучего материала. Если конвейерные весы используются сами по себе, неправильные предположения об объеме могут привести к перегрузке или недогрузке в последующих процессах и к остановкам завода. Прямое определение объема с помощью Bulkscan® предотвращает это.

Bulkscan ^® можно комбинировать с энкодером для получения точных данных измерений для конвейерных лент, движущихся с переменной скоростью. Он передает текущую скорость ленты на Bulkscan ^® .

Принцип бесконтактного измерения Bulkscan

Разработан для экстремальных условий

В снегу или под дождем: надежные данные для перевозки сыпучих материалов необходимы даже в суровых условиях окружающей среды и при сильном загрязнении.Bulkscan ^® разработан для таких экстремальных ситуаций. Проверенная технология 5-эхо-импульсов Bulkscan ^® LMS511 фильтрует мешающие эхо-сигналы, вызванные пылью, туманом, стеклом или осадками, и это лишь несколько примеров, обеспечивая тем самым надежные результаты измерений. Корпус IP67 также надежно защищает сенсорную технику от проникновения пыли и влаги. Встроенный нагревательный элемент, рассчитанный на широкий диапазон температур, поддерживает рабочую температуру электроники даже в самых холодных условиях.

Технология 5-эхо Bulkscan ^® LMS511 обеспечивает надежные и высокоточные измерения объемного расхода практически в любых погодных условиях.

Прочный корпус со степенью защиты IP67 делает Bulkscan ^® устойчивым к пыли и воде.

Bulkscan® обеспечивает максимальную надежность измерения объемного расхода на открытом воздухе, независимо от погодных условий.

Оптимизация процессов с помощью дополнительных функций Bulkscan

Bulkscan ^® может рассчитать высоту сыпучего материала в центре конвейерной ленты или в самой высокой точке сыпучего материала. Таким образом, крупные камни могут быть обнаружены своевременно, прежде чем они заблокируют или повредят оборудование в последующих процессах обработки. Датчик также может рассчитать центр тяжести сыпучего материала. Асимметричное наполнение ленты или неравномерное распределение массы могут вызвать перекос ленты, увеличивая износ.Контроль центра тяжести является основой для корректировки нагрузки на ленту, что увеличивает доступность оборудования. Кроме того, Bulkscan ^® LMS511 позволяет обнаруживать перекос ленты и потерю материала. Датчик быстро определяет положение загрузки и предел с функцией контроля ленты. Это обеспечивает оптимальное использование растений.

Больше безопасности на последующих этапах обработки за счет контроля профиля высоты и предупреждения в случае отклонений от нормы.

Уменьшение износа конвейерных лент и роликов благодаря расчету центра тяжести сыпучего материала, который может определять одностороннюю загрузку.

Непрерывный мониторинг ленты проверяет, не смещается ли конвейерная лента слишком далеко от идеального рабочего положения, снижает износ оборудования, а также предотвращает потери материала.

Дополнительные функции Bulkscan

Многочисленные коммуникационные интерфейсы для широкого спектра приложений

Датчик расхода Bulkscan ^® может быть очень легко интегрирован практически в любую производственную среду благодаря множеству интерфейсов связи. В дополнение к Ethernet доступны RS-232 / RS-422 и двоичные коммутационные входы и выходы. Доступ к устройству можно получить через интерфейс UBS во время обслуживания. С помощью дополнительного модуля ввода-вывода BAM100 цифровые измеренные значения могут быть преобразованы в аналоговые сигналы по четырем каналам.Это позволяет использовать Bulkscan ^® даже без внешних контроллеров и расширяет возможности интеграции.

Использование различных интерфейсов связи в более крупных производственных сетях не представляет проблемы для Bulkscan

Приложения

Загрузки

Пожалуйста, подождите…

Ваш запрос обрабатывается и может занять несколько секунд.

Мягкие пятна определяют прочность объемных металлических стекол

Объемные металлические стекла (BMG) обладают выдающимися механическими свойствами, но поскольку атомы в этих аморфных материалах не имеют дальнего порядка, их свойства трудно понять.Теперь исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney), Сиднейского университета, Австрийской академии наук и Университета Леобена раскрыли иерархическую структуру BMG на наномасштабе, которая определяет их свойства [Nomoto et al. , Материалы сегодня (2020), https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.10.032].

«BMG тщательно сплавляются и обрабатываются, чтобы избежать кристаллизации», — объясняет Джейми Дж. Крузич из UNSW в Сиднее, который руководил исследованием.«Наша способность точно контролировать их свойства ограничена, потому что мы испытываем трудности с наблюдением и количественной оценкой структурных расположений атомов и пониманием того, как эти атомные расположения управляют конечными свойствами».

Исследователи обратились к дифракции электронов на нанопучке (NBED) в просвечивающем электронном микроскопе (TEM), чтобы найти характерные особенности атомной структуры в многообещающем классе BMG на основе Zr. Литой материал деформировался или подвергался криогенной термической обработке для создания твердых и мягких участков.Затем были исследованы поперечные сечения BMG, чтобы выявить количество и размер локально упорядоченных атомных расположений в масштабе нескольких нанометров, который известен как средний порядок (MRO).

Анализ показал, что размер и объемная доля областей MRO изменяются с деформацией или термической обработкой и, что более важно, большие размеры кластеров MRO и более высокие объемные доли связаны со снижением локальной твердости.

«Наши результаты представляют собой первую подробную экспериментальную характеристику иерархической структуры BMG», — говорит Крузич.«Мы соединили наноразмерную структуру с микромасштабной структурой, показав, как локальные микромасштабные неоднородности твердости возникают из-за различий в размере кластеров MRO и объемной доле».

Полученные данные справедливы для ОМГ различного состава, а также после деформации или криогенного термоциклирования. Упорядочение атомов в локальном масштабе внутри BMG, по-видимому, отвечает за их механические свойства, а не за присутствие нанокристаллов или химических изменений в материале.Исследователи предполагают, что это может быть результатом присутствия кристаллических и икосаэдрических структур в ОМГ. Атомы в кристаллических областях имеют тенденцию принимать гранецентрированно-кубическое (ГЦК) расположение, которое мягче, чем икосаэдрические области. Исследователи полагают, что кластеры MRO, подобные FCC, также инициируют деформацию более твердой, менее упорядоченной матрицы.

«Наши результаты представляют новую картину структурной иерархии, существующей в BMG, и обеспечивают значительно лучшее понимание механизмов их деформации и того, как стеклянная структура связывает обработку и механические свойства», — говорит Крузич.«Эти знания будут чрезвычайно полезны при создании BMG с контролируемыми и надежными механическими свойствами для применения в аэрокосмической отрасли, на транспорте, в биомедицине и в потребительских товарах».

Объемное металлическое стекло — обзор

5. Устойчивость металлических стекол к термомеханическим факторам

«Металлические стекла» представляют собой особый класс материалов. Их актуальность для обсуждения стабильности нанокристаллических материалов заключается только в том, что их низкотемпературная обработка может привести к гибридным структурам, в которых нанокристаллические частицы внедрены в аморфную матрицу.Такие структуры демонстрируют некоторые очень полезные и улучшенные функциональные и механические свойства, например магнитомягкие свойства с улучшенными прочностными характеристиками.

За последние два десятилетия многие объемные металлические стекла (BMGs) были синтезированы в многокомпонентных системах сплавов, таких как сплавы на основе La, Zr, Fe и Cu [120-123]. Многие металлические стекла на основе Ti были разработаны на основе Ti-Cu-Ni-Sn [124], Ti-Cu-Ni-Si-B, Ti-Cu-Ni-Sn-Be, Ti-Cu-Ni-Sn- Mo, Ti-Zr-Hf-Cu-Ni-Si, Ti-Cu-Ni, Ti-Cu-Ni-Co, Ti-Cu-Ni-Zr, Ti-Cu-Ni-Zr-Sn, Ti-Cu- Ni-Sn-B-Si, Ti-Cu-Ni-Sn-B, Ti-Cu-Ni-Zr-B, Ti-Cu-Ni-Zr-Hf-Si и Ti-Cu-Ni-Zr-Nb ( Ta) системы [125,126].Большинство объемных аморфных образующих, например, на основе Zr, Pd и редкоземельных (РЗЭ) элементов, имеют многокомпонентные компоненты с явно разными атомными размерами. Эти сплавы обычно имеют высокую плотность упаковки и расположены в глубокой эвтектике, что облегчает охлаждение расплава от температуры ликвидуса T1 до температуры ниже температуры стеклования Tg даже при низкой скорости охлаждения без превращения. [127]. С 1988 г. были синтезированы различные системы стеклообразных сплавов с высокой стеклообразующей способностью (GFA) и большой областью переохлажденной жидкости, а основные системы сплавов были расширены до систем на основе поздних переходных металлов (LTM), таких как Fe-, Co- и Сплавы на основе никеля.Среди объемных стеклообразных сплавов LTM большое внимание уделяется сплавам на основе Fe, проявляющим хорошие магнитомягкие свойства. Сообщалось, что объемные стеклообразные сплавы на основе Fe с высокой GFA и хорошими магнитными свойствами образуются в системах Fe-B-Si-Nb и Fe- (Al, Ga) — (P, C, B, Si). Объемные металлические стекла на основе Fe, разработанные на сегодняшний день, подразделяются на следующие пять групп: Fe- (Al, Ga) -PCB, Fe- (Zr, Hf, Nb, Ta) -B, Fe- (Cr, Mo ) — (C, B) [128], Fe-Co-Ln-B и Fe-B-Si-Nb [129-131]. Объемные стекла Pd-Cu-Ni-P и Zr-Ti-Cu-Ni-Be относятся к группе наиболее устойчивых объемных металлических стекол.Стабильность этих стекол связана с природой и кинетикой зародышеобразования кристаллических фаз, которые образуются во время термообработки стекла. Стекла обоих семейств сплавов (Pd-Cu-Ni-P и Zr-Ti-Cu-Ni-Be) кристаллизуются путем образования нескольких фаз, которые различаются по структуре и составу, т.е. кристаллизация всегда должна коррелировать с разложением стекла. [132].

Низкая вязкость и высокая термическая стабильность — это свойства, которые требуются от BMG для обработки, в отличие от кристаллизации, в состоянии переохлажденной жидкости (SCL) [133].Объемные металлические стекла обладают уникальными механическими свойствами, включая высокую прочность и низкий модуль Юнга. Кроме того, они обладают хорошей формуемостью вблизи температуры стеклования. В этом температурном режиме стабильность аморфной структуры и ползучесть являются важными атрибутами, необходимыми для инженерных приложений [134].

Кристаллизационное поведение объемных ОМГ было изучено как минимум по двум причинам. Во-первых, это важно для получения частично или полностью нанокристаллизованных композитов BMG, которые демонстрируют превосходные механические свойства или улучшенные физические свойства, такие как мягкий магнетизм.Во-вторых, это важно для оценки термической стабильности BMG, учитывая, что они являются потенциально хорошими промышленными материалами, но все же находятся в метастабильном состоянии по сравнению с их кристаллическими аналогами [135]. Иноуэ [135] пришел к выводу, что формирование нанокристаллической структуры в BMG должно удовлетворять следующим критериям:

1.

многоступенчатый процесс кристаллизации;

2.

высокая частота нуклеации;

3.

низкие темпы роста; и

4.

повышение термической стабильности оставшейся стеклообразной фазы, вызванное перераспределением растворенных элементов на границе нанокристалл / стеклообразное состояние.

Однако в различных системах сплавов после отжига стеклообразных прекурсоров могут наблюдаться разные эффекты. Например, некоторые стеклообразные сплавы становятся очень хрупкими после частичной кристаллизации, например Сплав Fe-Si-B-Nb [137].

Три эмпирических правила [125,129,130,138-141] были разработаны для производства объемных систем аморфных сплавов.Это:

1.

требование наличия трех или более элементов в сплаве;

2.

— существенная разница в отношениях размеров атомов, превышающих примерно 12%, между тремя основными составляющими элементами; и

3.

отрицательная теплота смешения трех основных составляющих элементов.

Третье правило отражает экспериментальное наблюдение, что диапазон состава стеклования обычно совпадает с эвтектической областью и низкой температурой плавления, так что пониженная температура стеклования T _rg = T _g / T ₁ (T ₁ — температура ликвидуса, а T _g — температура стеклования) составляет около 0.6 или выше для легкого формования стекла. Хотя эти эмпирические правила дают полезные направления, они довольно общие, и разработка новых объемных металлических стекол по-прежнему представляет собой очень сложный процесс выбора и проверки различных комбинаций элементов [142]. В этом разделе обсуждения основаны на нескольких примерах объемных металлических стекол и на том, как их термическая стабильность связана с температурой, деформацией и составляющими элементами.

На рис. 2.32 показано влияние вязкой деформации при различных температурах на T _g и ΔT _x (температурный интервал между температурой стеклования T _g и температурой кристаллизации T _X ).ΔT _x уменьшается с увеличением температуры деформации, указывая на то, что термическая стабильность, например, Zr ₅₅ Cu ₃₀ Al ₁₀ Ni ₅ объемного стекловидного сплава уменьшается после вязкого течения. Поскольку Tg незначительно увеличивается с увеличением температуры деформации, уменьшение ΔT _x объясняется в основном уменьшением температуры начала кристаллизации [143].

Рисунок 2.32. Температурная зависимость T _g и ΔT _x Zr ₅₅ Cu ₃₀ Al ₁₀ Ni ₅ объемного стекловидного сплава, подвергнутого высокотемпературному сжатию [143].

Твердость стеклообразного сплава Zr ₅₅ Cu ₃₀ Al ₁₀ Ni ₅ , подвергшегося вязкой деформации, показана на рисунке 2.33.

Рисунок 2.33. Температурная зависимость микротвердости массивного стекловидного сплава Zr ₅₅ Cu _3o Al _1o Ni ₅ , подвергнутого высокотемпературному сжатию [143].

Твердость медленно увеличивается с повышением температуры, когда она ниже 723 К. При более низких температурах структурная релаксация уменьшит свободный объем.Создание дополнительного свободного объема из-за деформации может противодействовать влиянию структурной релаксации, но дополнительный свободный объем нестабилен. При измерении твердости изменение порядка, даже за счет нанокристаллизации, могло бы произойти в зоне деформации под индентором Виккерса. При более высокой температуре вязкого течения достигается большая деформация. Тогда плотность нестабильного дополнительного свободного объема, образованного вязкой деформацией, больше. Нанокристаллизация происходит при температурах от 703 К до 723 К, что можно вывести из рисунка 2.34. Затем объемная доля нанокристаллов увеличивается с увеличением температуры при более высоких температурах. Приведенные выше причины объясняют, почему твердость медленно увеличивается с повышением температуры ниже 723 К. При температурах выше 723 К значительное увеличение твердости деформированного первоначально стеклообразного сплава связано с кристаллизацией, что приводит к значительному снижению пластичности. и пластичность. Это изменение свойств окажет неблагоприятное воздействие на продукты из стеклообразных сплавов, образующиеся при вязком течении.

Рисунок 2.34. Температурная зависимость объемной доли кристаллизованного Zr ₅₅ Cu ₃₀ Al ₁₀ Ni ₅ объемный стекловидный сплав, подвергнутый высокотемпературному сжатию (O: Liu et al. [143]; Δ: Gao et al. [ 144,145]).

Влияние пластической деформации на термическую стабильность оказалось различным для аморфных сплавов Zr ₆₅ Al _7,5 Cu _27,5 и FeZr ₂ . Рисунки 2.34 и 2.35 показывают, что последствия пластической деформации сложны.Поскольку повышение температуры и загрязнение во время прокатки были исключены, сдвиг температуры кристаллизации образцов после прокатки следует отнести к структурным изменениям, вызванным пластической деформацией [122].

Рисунок 2.35. Изменение максимальной температуры кристаллизации (а) и энтальпии каждого пика (б) в зависимости от степени деформации для двух аморфных сплавов [122].

На рис. 2.35a показано пиковое изменение температуры (Tp — Tp ₀ ) первой кристаллизации с увеличением конечного удлинения, ɛ (Tp и Tp ₀ представляют собой максимальную температуру кристаллизации прокатанного и закаленного образцы соответственно).Очевидно, что эффект пластической деформации для двух аморфных сплавов различен. После прокатки температура кристаллизации снизилась в стекле Zr ₆₅ Al _7,5 Cu _27,5 , а в аморфном сплаве FeZr ₂ она не изменилась. Изменение энтальпии каждого пика оставалось почти неизменным после пластической деформации в двух аморфных сплавах (рис. 2.35b). Это показывает, что пластическая деформация не вызывает заметной кристаллизации до чистого удлинения 200-250%.Продукты кристаллизации и доля превращения на каждом пике после обработки не изменились [122].

Плавление и затвердевание Co ₅₀ Cr ₁₅ Mo ₁₄ C ₁₅ B ₆ и Co ₄₈ Cr ₁₅ Mo ₁₄ C ₁₅ B ₆ Er ₂ сплавов показано на рисунке 2.36.

Рисунок 2.36. Поведение при плавлении и затвердевании (a) Co ₅₀ Cr ₁₅ Mo ₁₄ C ₁₅ B ₆ и (b) Co ₄₈ Cr ₁₅ Mo ₁₄ C ₁₅ B ₆ Er ₂ сплавов [123].

Два сплава демонстрируют почти одинаковую эвтектическую температуру (T _m ), равную 1355 K для сплава без Er и 1350 K для сплава, содержащего Er. Однако кажущаяся температура ликвидуса (T ₁ ) сплава без Er снижается с 1417 K до 1394 K с добавлением Er. В результате температурный интервал между начальной и конечной температурой плавления уменьшается с 62 К для сплава без Er до 44 К для сплава, содержащего Er. Пониженная температура стеклования (T _rg ) определяется как T _g / T ₁ , а стеклообразный сплав, содержащий Er, имеет немного большее значение T _rg , чем сплав без Er, 0.61 против 0,58. Кроме того, на следах охлаждения обоих сплавов можно было наблюдать только один главный экзотермический пик. Таким образом, можно подтвердить, что состав двух сплавов находится на уровне эвтектики или очень близок к нему. С добавлением Er температура начала кодификации (T _sol ^начало ) для сплава без Er снижается примерно на 38 K, с 1388 K до 1350 K. Подразумевается, что способность переохлаждения Er- свободная жидкость увеличивается за счет добавления Er. То есть переохлажденная жидкость сплава, содержащего Er, более стабильна, чем сплав без Er.В целом, увеличение величины T _rg и повышенная стабильность переохлажденной жидкости указывают на лучшую стеклообразующую способность [123].

Влияние замещения Co на Fe на стеклообразующую способность (GFA) и магнитные свойства в системах (Fe, Co) -Ga- (P, C, B, Si) исследовали Amiya et al. [130].

Композиционная зависимость критического диаметра для образования единой стеклообразной фазы (d _max ) была исследована в (Fe _1-x Co _x ) ₇₃ Ga ₄ P ₁₁ C ₅ B ₄ Si ₃ сплав.На рисунке 2.37 показан график зависимости d _max от содержания Co в этом сплаве. Для Fe73Ga4P11 C5B4Si3 d _max стержня из стеклообразного сплава составлял 3 мм. Однако значение d _max значительно увеличилось до 5 мм при x = 0,2 и уменьшилось до 2 мм при x = 0,5, что четко указывает на зависимость GFA от состава [130].

Рисунок 2.37. Графики критического диаметра стекловидного стержня для образования одной стеклообразной фазы (d _max ) в зависимости от содержания Co для (Fe _1-x Co _x ) ₇₃ Ga ₄ P ₁₁ C ₅ B ₄ Si _{3 сплав} [130].

На рисунке 2.38 показано изменение температуры ликвидуса (T ₁ ), температуры затвердевания (T _с ) и степени переохлаждения (ΔT), T _г , T _x и ΔT _x . как функция содержания Со. T ₁ постепенно уменьшается с 1310 до 1270 К в диапазоне содержания Со от 0 до 0,5. T _с , полученное при скорости охлаждения 0,17 К с ^-1 , было 1235 К для Со = 0, затем минимум 1230 К для Со = 0,2, а затем монотонный рост до 1250 К для Со = 0.5. Степень переохлаждения (ΔT = T ₁ — T _s ) была оценена как 40 K для x = 0,2. Все образцы показали, что за стеклованием следовала область переохлажденной жидкости, а затем происходила кристаллизация. ΔT _x поддерживает постоянное значение около 50 K в диапазоне составов от x = 0 до 0,2 и значительно уменьшается до 27 K в диапазоне более высокого содержания Co [130].

Рисунок 2.38. Изменения тепловых свойств температуры ликвидуса (T ₁ ), температуры затвердевания (T _с ) и скорости переохлаждения (ΔT), T _г , T _x и ΔT _x , измеренные с помощью DSC. и ДТА в зависимости от содержания Со [130].

Причина эффективности замены Fe на Co в сплавах Fe-Ga-P-C-B-Si на GFA объясняется тем, что эти сплавы удовлетворяют трем эмпирическим правилам компонентов. Атомный размер Co почти такой же, как и у Fe, но Co имеет значительные несоответствия атомного размера по сравнению с другими составляющими элементами. Co также имеет большие отрицательные теплоты смешивания с другими составляющими элементами, а теплоты смешивания для пар атомов между Co и Ga, P, C, B или Si составляют −51, −141, −7, −57, −91 кДж. / моль соответственно [130].

Кроме того, добавление Co затрудняет перегруппировку составляющих атомов, что делает возможным протекание реакции кристаллизации. Это приводит к подавлению кристаллизации и усилению GFA. Могли быть обнаружены соединения, в которых Co был основным составляющим элементом как в литых сплавах, так и в сплавах с воздушным охлаждением системы (Fe, Co) -Ga-P-C-B-Si. Это указывало на то, что Co перешел в раствор в осажденных фазах [130].

Хорошо видны два экзотермических пика, которые указывают на многостадийный процесс кристаллизации в аморфном сплаве Fe ₅₆ Co ₇ Ni ₂ Zr ₁₀ Mo ₅ B ₂₀ .Металлическое стекло демонстрирует последовательный переход стеклования, область переохлажденной жидкости и кристаллизацию. Параметры термической стабильности, включая температуру стеклования (T _g ), температуру начала кристаллизации (T _x ), область переохлажденной жидкости, ΔT _x (определяемую как интервал температур между T _g и T _x ) и пониженная температура стеклования T _rg (T _g / T _m ) для литого прутка 1.Диаметр 5 мм составил 868, 937, 69 К и 0,596 соответственно. По сравнению с данными для аморфной ленты, полученной формованием из расплава, показанной на рисунке 2.39, значения T _g и T _x для стеклянного стержня после литья диаметром 1,5 мм ниже, но область переохлажденной жидкости ΔT _x почти то же самое.

Рисунок 2.39. Кривые ДСК стеклообразного Fe ₅₆ Co ₇ Ni ₂ Zr ₁₀ Mo ₅ B ₂₀ стержней диаметром 1.5 и 2,5 мм (скорость нагрева 20 К / мм). Данные для стекловидной ленты, полученной формованием из расплава, также показаны для сравнения [145].

Блетри и его сотрудники [146] исследовали однородную деформацию массивного металлического стекла на основе циркония Zr _52,5 Al ₁₀ Cu ₂₂ Ti _2,5 Ni ₁₃ в области стеклования. Были проведены испытания на сжатие при различных температурах и скоростях деформации. Механическое поведение анализировалось в рамках модели свободного объема с учетом зависимости концентрации дефектов от процесса деформации.Высокие значения активационного объема для пластической деформации могут указывать на кооперативное движение группы из нескольких десятков атомов на элементарный пластический акт. Было заявлено, что достоверность анализа активационного объема и измерения гарантирует достоверность закона масштабного изменения вязкости стекла в зависимости от скорости деформации и температуры (рис. 2.40).

Рисунок 2.40. Вязкость в зависимости от трех температур [146].

Из механических испытаний можно оценить относительное изменение стационарной концентрации дефектов в зависимости от скорости деформации, и, зная равновесную концентрацию дефектов и активационный объем, был предложен метод определения _x / k _r (отношение скорости создания деформационных дефектов к константе восстановления) и _{0, c} (скорость миграции).

axkr = ɛ˙ɛ˙0, csinh (σV / 23KT) -Cf, eqɛ˙2 (ɛ˙ɛ˙0, csin h (σV / 23KT))

Здесь

Cf, eq = C0 exp (ΔGfKT )

где V — активационный объем для смещения напряжения, e скорость пластической деформации, AG ^f свободная энергия образования дефектов потока и c _f , _eq концентрация дефектов в равновесии.

Из-за экспоненциального закона, который связывает свободный объем и концентрацию дефектов, возникающую во время потока, невозможно определить абсолютное значение термической равновесной концентрации дефектов C _{f, уравнение} [147].Это утверждение необходимо согласовать с утверждением об установлении справедливости закона масштабирования вязкости стекла в зависимости от скорости деформации и температуры.

Стеклообразование (GFA) стекол на основе алюминия не соответствует критериям атомного размера, используемым для производства других объемных металлических стеклообразующих сплавов, но до сих пор нет объемного металлического стекла на основе Al с толщиной более 1 мм [127].

Бинарные фазовые диаграммы Al-Ni и Al-Y, богатые алюминием, характеризовались отчетливой асимметрией, из-за которой ликвидус быстро поднимался от точки эвтектики к интерметаллидам.На тройной фазовой диаграмме Al-Ni-Y, как показано на рисунке 2.41a, существуют две тройные фазы Al ₄ NiY и Al ₁₆ Ni ₃ Y, поэтому богатый Al угол этой диаграммы разделен на три региона. Поскольку о стекловании сообщалось только в бинарной системе Al-Y, а не в системе Al-Ni, интерес представляет только треугольник Al-Al ₃ Y (Al ₂ Y) -Al ₄ NiY. здесь [127].

Рисунок 2.41. Схематические диаграммы богатого алюминием угла тройной (а) Al-Ni-Y и (б) Al-Co-Y систем.Область стеклообразования отмечена пунктирной линией [127].

Диаграммы XRD литого Ti ₄₀ Zr ₁₀ Cu ₃₆ Pd ₁₄ объемного металлического стекла и его отожженных сплавов при различных температурах показаны на рисунке 2.42. Ясно, что на рентгенограмме литого сплава появляется только гало-пик, что указывает на образование стеклообразной фазы. Хотя после отжига при 693K на рентгенограмме не появляются явные кристаллические пики, основной пик становится более резким по сравнению с литым сплавом, и на картине сплава появляются некоторые слабые дифракционные пики, идентифицированные как Ti ₃ Cu ₄ . отожженный при 723 К.Малоинтенсивные пики выделений указывают на возможность образования нанокристаллической структуры в стеклообразной матрице образцов, отожженных при 693 и 723 К. Однозначно это установить методом РФА не удалось [137].

Рисунок 2.42. Рентгенограммы Ti ₄₀ Zr ₁₀ Cu ₃₆ Pd ₁₄ объемное металлическое стекло и его отожженные (в течение 10 мин) сплавы: литые (а), отожженные при 693 К (б), 723 К (в) и 823 К (г) [137].

Inoue et al.[147] на основе эмпирических соотношений между критической скоростью охлаждения (максимальной толщиной образца) и пониженной температурой стеклования, T _g / T _m (Tm: температура плавления) или Δ _x , показали, что большое стеклообразующее Для этой способности помимо высокой Tg / Tm требуется большое значение Δ _x . Lin et al. [148] исследовали влияние кислорода на зародышеобразование кристаллов в переохлажденных расплавах сплавов на основе циркония и пришли к выводу, что критическая скорость охлаждения для образования стекла сильно зависит от уровня примеси кислорода.Кроме того, они обнаружили, что степень перегрева выше T _м является решающей для определения типа зародышеобразования, т.е. гомогенного или гетерогенного, в переохлажденном расплаве. Однако они не дали никакой информации об образовавшихся фазах или микроструктуре образцов с различным содержанием кислорода [150].

Зависимость T _g , T _x и Δ _x от содержания кислорода показана на рисунках 2.43 и 2.44. Для сравнения также приведены значения, полученные для аморфных лент.Очевидно, что размер области переохлажденной жидкости уменьшается с увеличением содержания кислорода как в случае медленно охлаждаемых объемных образцов, так и в случае быстро закаленных лент. Исследования лент, подвергнутых изотермическому отжигу выше температуры стеклования, показали, что кислород запускает образование метастабильных фаз, которые впоследствии превращаются в стабильные равновесные соединения при более высоких температурах. В частности, фаза ГЦК NiZr ₂ в основном обнаружена в образцах с содержанием до 0.6 ат.% Кислорода в качестве промежуточной метастабильной фазы, которая при более высоких температурах превращается в гексагональный NiAl ₂ Zr ₆ . Также образуется тетрагональная CuZr ₂ . Кроме того, в образцах с повышенным содержанием кислорода (около 0.8 ат.%) Обнаружена квазикристаллическая фаза, которая трансформируется в тетрагональную CuZr ₂ [150].

Рисунок 2.43. (а) СЭМ-изображение (режим BSE) кристаллических включений в аморфном образце Zr ₆₅ Al _7,5 Cu _17,5 Ni ₁₀ с 0.28 ат.% Кислорода. (б) Распределение элементов (электронно-зондовый микроанализ), начиная от центра кристаллического включения по направлению к аморфной матрице в образце с 0,28 ат.% кислорода (сравните с (а): ▪ экспериментальные точки) [150].

Рисунок 2.44. Зависимость T _g , T _x и Δ _x от содержания кислорода в Zr ₆₅ Al ₇₅ Cu ₁₇₅ Ni ₁₀ массивных образцов и лент [150].

Увеличение содержания кислорода изменяет характер кристаллизации с одностадийного на двухступенчатый процесс, указывая на изменение режима кристаллизации от одновременного осаждения двух фаз к последовательному ступенчатому превращению в равновесные соединения.Это указывает на то, что в обоих типах образцов протекают одни и те же процессы кристаллизации под действием кислорода. Первый экзотермический пик на сканировании ДСК для Zr ₅ Al _7,5 Cu _17,5 Ni ₁₀ образцов с более высоким содержанием кислорода связан с инициированным кислородом образованием метастабильной фазы типа ГЦК NiZr ₂ . Кроме того, обнаружен тетрагональный CuZr ₂ . Область существования метастабильной ГЦК-фазы расширяется до более низких температур с увеличением содержания кислорода.Следовательно, зарождение ГЦК NiZr ₂ становится определяющим этапом для инициирования кристаллизации с увеличением содержания кислорода и, в свою очередь, T _x смещается в сторону более низких температур при заданной скорости нагрева. Кроме того, температурный интервал между образованием ГЦК NiZr ₂ и его превращением в тетрагональное равновесное соединение NiAl ₂ Zr ₆ увеличивается с увеличением содержания кислорода, что объясняет появление двух хорошо разделенных экзотермических пиков ДСК. для образцов с относительно большим содержанием кислорода.Эти данные доказывают, подобно тому, что было обнаружено для охлаждения из перегретого расплава, что инициируемое кислородом зародышеобразование метастабильной ГЦК-фазы является начальной стадией кристаллизации, которая приводит к снижению стабильности переохлажденной жидкости [151].

Часто, чем больше задействовано элементов, тем меньше вероятность образования жизнеспособных кристаллических структур.

Для дальнейшего понимания термической стабильности и GFA систем, образующих BMG, изменение приведенной температуры кристаллизации T _r (= T _x / T _m ) и валентной концентрации, e / a (e и a — валентное число электронов и атомный номер в элементарной ячейке соответственно) для (Nd ₆₀ Fe ₃₀ Al ₁₀ ) _100-x Сплавы Ni _x были определены для различное процентное содержание Ni, и они показаны на Рисунке 2.45. Без Ni значение T _r составляет около 0,81, что немного ниже значения 0,85, сообщенного Inoue et al. [147] для сплава того же состава. Рисунок 2.45 показывает, что T _r значительно увеличивается до 0,98, когда содержание Ni составляет 5%, и до 1,01, когда оно составляет 8%. Считается, что аномально высокое значение (> 1) T _r связано с существованием двух аморфных фаз с различной термической стабильностью. Температура плавления нестабильной аморфной фазы могла быть ниже температуры кристаллизации стабильной.

Рисунок 2.45. Пониженная температура кристаллизации и валентная концентрация литого (Nd ₆₀ Fe ₃₀ Al ₁₀ ) ₉₂ Ni ₈ в зависимости от содержания Ni [152].

Ясно, что необходимо проделать значительно больше работы, прежде чем может появиться четкое физическое понимание.

Дюжина способов измерения уровня жидкости и принцип их работы — Измерение уровня | Датчики уровня | Датчики уровня

Технологии измерения уровня на переходном этапе

Самым простым и старейшим промышленным прибором для измерения уровня, конечно же, является смотровое стекло.При ручном подходе к измерению смотровые стекла всегда имели ряд ограничений. Материал, используемый для его прозрачности, может потерпеть катастрофическое повреждение с последующим оскорблением окружающей среды, опасными условиями для персонала и / или пожаром и взрывом. Уплотнения склонны к утечкам, а наросты, если они есть, закрывают видимый уровень. Безоговорочно можно сказать, что обычные смотровые стекла — самое слабое звено любой установки. Поэтому их быстро заменяют более передовые технологии.

Другие устройства определения уровня включают устройства, основанные на удельном весе, физическом свойстве, наиболее часто используемом для определения уровня поверхности. Простой поплавок, имеющий удельный вес между удельным весом технологической жидкости и паров свободного пространства над поверхностью, будет плавать у поверхности, точно следуя его подъемам и падениям. Измерения гидростатического напора также широко используются для определения уровня.

Когда задействованы более сложные физические принципы, развивающиеся технологии часто используют компьютеры для выполнения вычислений.Это требует отправки данных в машиночитаемом формате от датчика в систему управления или мониторинга. Форматы выходных сигналов преобразователя, используемые для компьютерной автоматизации, — это токовые петли, аналоговые напряжения и цифровые сигналы. Аналоговые напряжения просты в установке и устранении, но могут иметь серьезные проблемы с шумом и помехами.

Самая простая и старая промышленная передача сигналов — это токовые петли 4-20 мА (где ток петли изменяется в зависимости от измерения уровня), которые сегодня являются наиболее распространенным выходным механизмом.Токовые петли могут передавать сигналы на большие расстояния с меньшим ухудшением качества. Цифровые сигналы, закодированные в любом из множества протоколов (например, Foundation Fieldbus, Hart, Honeywell DE, Profibus и RS-232), являются наиболее надежными, но более старые технологии, такие как RS-232, могут обрабатывать только ограниченные расстояния. Новые возможности беспроводной связи можно найти в сигналах новейших передатчиков, что позволяет передавать их на огромные расстояния практически без ухудшения качества.

Что касается более совершенных измерительных технологий (например,g., ультразвуковой, радиолокационный и лазерный), более сложные форматы цифрового кодирования требуют цифрового компьютерного интеллекта для форматирования кодов. Сочетание этого требования с потребностью в расширенных возможностях связи и схемах цифровой калибровки объясняет тенденцию встраивания компьютеров на базе микропроцессоров практически во все устройства для измерения уровня (см. Рисунок 1).

Установленные технологии определения уровня

В этой статье мы предполагаем, что плотность пара в свободном пространстве (обычно в воздухе) пренебрежимо мала по сравнению с плотностью технологической жидкости.Предположим также, что в резервуаре находится только одна однородная технологическая жидкость. Некоторые из этих технологий могут использоваться для многоуровневых приложений, когда две или более несмешивающихся жидкости разделяют сосуд.

1. Стеклянный указатель уровня. Доступные в различных конструкциях, как бронированные, так и незащищенные, стеклянные датчики используются более 200 лет в качестве простого метода измерения уровня жидкости. Преимущество этой конструкции — возможность видеть истинный уровень через прозрачное стекло.Обратной стороной является возможность разбивания стекла, что может привести к утечке или безопасности персонала.

2. Поплавки . Поплавки работают по простому принципу: помещают плавучий объект с удельным весом, промежуточным между удельным весом технологической жидкости и паров свободного пространства над резервуаром, а затем прикрепляют механическое устройство для считывания его положения. Поплавок опускается на дно паров свободного пространства и плавает поверх технологической жидкости. Хотя сам по себе поплавок является основным решением проблемы определения местоположения поверхности жидкости, считывание положения поплавка (т.е., произвести фактическое измерение уровня) по-прежнему проблематично. Ранние поплавковые системы использовали механические компоненты, такие как кабели, ленты, шкивы и шестерни для передачи информации об уровне. Сегодня популярны поплавки с магнитами.

Ранние поплавковые датчики уровня обеспечивали моделируемое аналоговое или дискретное измерение уровня с использованием сети резисторов и нескольких герконов, что означает, что выходной сигнал датчика изменяется дискретно. В отличие от устройств непрерывного измерения уровня, они не могут различать значения уровня между ступенями.

3. Поплавки, 4. Барботеры и 5. Датчики перепада давления — это все устройства для измерения гидростатического давления. Таким образом, любое изменение температуры вызовет сдвиг удельного веса жидкости, как и изменения давления, которые влияют на удельный вес пара над жидкостью. Оба приводят к снижению точности измерения. Вытеснители работают по принципу Архимеда. Как показано на рисунке 2, в сосуде подвешен столб из твердого материала (вытеснитель).Плотность вытеснителя всегда больше, чем у технологической жидкости (он будет тонуть в технологической жидкости), и он должен простираться от минимального необходимого уровня до, по крайней мере, самого высокого уровня, который необходимо измерить. По мере повышения уровня технологической жидкости колонна вытесняет объем жидкости, равный площади поперечного сечения колонны, умноженной на уровень технологической жидкости в буйке. Выталкивающая сила, равная этому перемещенному объему, умноженному на плотность технологической жидкости, толкает поплавок вверх, уменьшая силу, необходимую для поддержки его против силы тяжести.Преобразователь, связанный с передатчиком, отслеживает и связывает это изменение силы с уровнем.

Датчик уровня барботажного типа показан на рис. 3. Эта технология используется в емкостях, работающих при атмосферном давлении. Погружная трубка, открытый конец которой находится рядом с открытым сосудом, переносит продувочный газ (обычно воздух, хотя может использоваться инертный газ, такой как сухой азот, когда существует опасность загрязнения технологической жидкости или окислительной реакции с ней) в резервуар.

По мере того, как газ течет вниз к выпускному отверстию погружной трубки, давление в трубке повышается до тех пор, пока не преодолеет гидростатическое давление, создаваемое уровнем жидкости на выпускном отверстии.Давление равно плотности технологической жидкости, умноженной на ее глубину от конца погружной трубки до поверхности, и контролируется датчиком давления, подключенным к трубке.

Датчик уровня перепада давления (DP) показан на рисунке 4. Важным измерением является разница между общим давлением на дне резервуара (гидростатическое давление жидкости плюс статическое давление в резервуаре) и статическим или напорным давлением. в сосуде. Как и в случае с барботером, разница гидростатического давления равна плотности технологической жидкости, умноженной на высоту жидкости в резервуаре.Устройство на Рисунке 4 использует атмосферное давление в качестве эталона. Вентиляционное отверстие наверху поддерживает давление в свободном пространстве, равное атмосферному.

В отличие от барботеров, датчики перепада давления могут использоваться в невентилируемых (находящихся под давлением) емкостях. Все, что требуется, — это подсоединить контрольный порт (сторона низкого давления) к порту в резервуаре выше максимального уровня заполнения. В зависимости от физических условий процесса и / или расположения датчика относительно присоединений к процессу все еще могут потребоваться продувки жидкостью или барботеры.

6. Тензодатчики. Весоизмерительный датчик или тензодатчик — это, по сути, механический опорный элемент или кронштейн, оснащенный одним или несколькими датчиками, которые обнаруживают небольшие деформации в опорном элементе. При изменении силы, действующей на датчик веса, кронштейн слегка изгибается, что приводит к изменению выходного сигнала. Калиброванные датчики веса были изготовлены с допустимой нагрузкой от долей унций до тонн.

Для измерения уровня датчик веса должен быть встроен в опорную конструкцию судна.По мере того, как технологическая жидкость заполняет резервуар, усилие на датчик веса увеличивается. Зная геометрию сосуда (в частности, его площадь поперечного сечения) и удельный вес жидкости, очень просто преобразовать известную мощность датчика веса в уровень жидкости.

Несмотря на то, что тензодатчики имеют преимущество во многих приложениях из-за их бесконтактной природы, они дороги, а опорная конструкция судна и соединительные трубопроводы должны быть спроектированы с учетом требований тензодатчика к плавающей опорной конструкции.Общий вес резервуара, трубопроводов и соединительной конструкции, поддерживаемых резервуаром, будет взвешиваться системой загрузки в дополнение к желаемому весу нетто или продукта. Этот общий вес часто приводит к очень плохому отклонению от веса нетто, а это означает, что вес нетто составляет очень небольшой процент от общего веса. Наконец, рост несущей конструкции, вызванный неравномерным нагревом (например, от утреннего до вечернего солнечного света), может отражаться в виде уровня, как и боковая нагрузка, ветровая нагрузка, жесткие трубопроводы и крепление от оборудования для предотвращения опрокидывания (для тензодатчиков, установленных снизу). .Короче говоря, требования к системе взвешивания тензодатчиков должны быть первостепенными при проектировании опор сосуда и трубопроводов, иначе производительность быстро ухудшится.

7. Магнитные уровнемеры. Эти датчики (см. Рисунок 5) являются предпочтительной заменой смотровых стекол. Они похожи на поплавковые устройства, но сообщают местоположение поверхности жидкости магнитным способом. Поплавок, несущий набор сильных постоянных магнитов, движется во вспомогательной колонне (поплавковой камере), прикрепленной к судну с помощью двух технологических соединений.Эта колонна ограничивает поплавок сбоку так, чтобы он всегда был близко к боковой стенке камеры. Когда поплавок движется вверх и вниз по уровню жидкости, вместе с ним перемещается намагниченный челнок или гистограмма, показывая положение поплавка и тем самым обеспечивая индикацию уровня. Система может работать только в том случае, если вспомогательная колонна и стенки камеры выполнены из немагнитного материала.

Многие производители предлагают конструкции поплавков, оптимизированные для удельного веса измеряемой жидкости, будь то бутан, пропан, масло, кислота, вода или границы раздела двух жидкостей, а также большой выбор материалов поплавков.

Это означает, что манометры могут работать с высокими температурами, высокими давлениями и агрессивными жидкостями. Большие поплавковые камеры и поплавки с высокой плавучестью доступны для применений, где ожидается накопление.

Камеры, фланцы и технологические соединения могут быть изготовлены из синтетических материалов, таких как Kynar, или экзотических сплавов, таких как Hastelloy C-276. Камеры специальной конфигурации могут работать в экстремальных условиях, таких как паровая оболочка для жидкого асфальта, камеры увеличенного размера для мгновенного испарения, расчет температуры для жидкого азота и хладагентов.Многочисленные металлы и сплавы, такие как титан, инколой и монель, доступны для различных комбинаций высоких температур, высокого давления, низкого удельного веса и агрессивных жидкостей. Сегодняшние магнитные уровнемеры также могут быть оснащены магнитострикционными и волноводными радиолокационными передатчиками, что позволяет преобразовывать локальные показания манометра в выходы 4-20 мА и цифровую связь, которые могут быть отправлены в контроллер или систему управления.

Возможно, наиболее существенное различие между более ранними технологиями непрерывного измерения уровня жидкости и теми, которые сейчас набирают популярность, — это использование измерений времени пролета (TOF) для преобразования уровня жидкости в обычный выходной сигнал.Эти устройства обычно работают, измеряя расстояние между уровнем жидкости и контрольной точкой на датчике или передатчике в верхней части сосуда. Система обычно генерирует импульсную волну в контрольной точке, которая проходит либо через паровое пространство, либо через проводник, отражается от поверхности жидкости и возвращается к датчику в контрольной точке. Электронная схема синхронизации измеряет общее время в пути. Разделив время прохождения на удвоенную скорость волны, мы получим расстояние до поверхности жидкости.Технологии различаются в основном видом импульса, используемого для измерения. Ультразвук, микроволны (радар) и свет доказали свою полезность.

9. Магнитострикционные уровнемеры. Преимущества использования магнита, содержащего поплавок, для определения уровня жидкости уже доказаны, а магнитострикция — это проверенная технология для очень точного определения местоположения поплавка. Вместо механических звеньев магнитострикционные датчики используют скорость крутильной волны вдоль провода, чтобы найти поплавок и сообщить его положение.

В магнитострикционной системе (см. Рисунок 7) поплавок содержит ряд постоянных магнитов. Сенсорный провод подсоединяется к пьезокерамическому сенсору на передатчике, а зажим для натяжения прикрепляется к противоположному концу сенсорной трубки. Трубка либо проходит через отверстие в центре поплавка, либо примыкает к поплавку за пределами немагнитной камеры поплавка.

Чтобы определить местонахождение поплавка, передатчик посылает короткий импульс тока по проводу датчика, создавая магнитное поле по всей его длине.Одновременно срабатывает схема синхронизации. Поле немедленно взаимодействует с полем, создаваемым магнитами в поплавке. Общий эффект заключается в том, что в течение короткого времени протекания тока в проводе создается скручивающая сила, очень похожая на ультразвуковую вибрацию или волну. Эта сила распространяется обратно к пьезокерамическому датчику с характерной скоростью. Когда датчик обнаруживает волну напряжения, он вырабатывает электрический сигнал, который уведомляет схему синхронизации о прибытии волны и останавливает схему синхронизации.Схема синхронизации измеряет временной интервал (TOF) между началом текущего импульса и приходом волны.

На основании этой информации местоположение поплавка определяется очень точно и отображается передатчиком в виде сигнала уровня. Ключевые преимущества этой технологии заключаются в том, что скорость сигнала известна и постоянна в зависимости от переменных процесса, таких как температура и давление, и на сигнал не влияют пена, расходимость луча или ложные эхо. Еще одно преимущество заключается в том, что единственная движущаяся часть — это поплавок, который перемещается вверх и вниз вместе с поверхностью жидкости.

11. Лазерные уровнемеры. Разработанные для сыпучих продуктов, суспензий и непрозрачных жидкостей, таких как грязные отстойники, молоко и жидкий стирол, лазеры работают по принципу, очень похожему на принцип работы ультразвуковых датчиков уровня. Однако вместо того, чтобы использовать скорость звука для определения уровня, они используют скорость света (см. Рисунок 9).Лазерный передатчик в верхней части сосуда излучает короткий световой импульс вниз к поверхности технологической жидкости, который отражает его обратно в детектор. Схема синхронизации измеряет прошедшее время (TOF) и вычисляет расстояние. Ключевым моментом является то, что у лазеров практически нет рассеяния луча (расходимость луча 0,2 градуса) и нет ложных эхо-сигналов, и они могут быть направлены через пространство размером всего 2 дюйма. 2 лазера точны, даже в паре и пене. Они идеально подходят для использования на судах с многочисленными препятствиями и могут измерять расстояния до 1500 футов.Для приложений с высокими температурами или высоким давлением, например, в корпусах реакторов, лазеры часто используются в сочетании со специальными смотровыми окнами, чтобы изолировать преобразователь от процесса. Эти стеклянные окна изолируют передатчик от технологического процесса. Эти стеклянные окна хорошо пропускают лазерный луч с минимальным рассеиванием и ослаблением и должны содержать условия процесса.

12. Радарные уровнемеры. Воздушные радарные системы излучают микроволны вниз либо от рупорной, либо от стержневой антенны в верхней части судна.Сигнал отражается от поверхности жидкости обратно к антенне, и схема синхронизации вычисляет расстояние до уровня жидкости, измеряя время прохождения сигнала туда и обратно (TOP). Ключевым параметром в радиолокационной технике является диэлектрический контакт жидкости. Причина в том, что количество отраженной энергии на микроволновых (радиолокационных) частотах зависит от диэлектрической проницаемости жидкости, и если Er низкий, большая часть энергии радара входит или проходит через него. Вода (Er = 80) дает отличное отражение при изменении или неоднородности Er.

(см. Рисунок 10) также очень надежны и точны. Жесткий зонд или гибкая кабельная антенная система направляет микроволновую печь вниз от верхней части резервуара до уровня жидкости и обратно к передатчику. Как и в случае с воздушным радаром, изменение Er с более низкого на более высокое приводит к отражению. Волноводный радар в 20 раз более эффективен, чем воздушный радар, потому что волновод обеспечивает более сфокусированный путь энергии. Различные конфигурации антенн позволяют проводить измерения до ER = 1.4 и ниже. Более того, эти системы могут быть установлены как вертикально, так и в некоторых случаях горизонтально, при этом направляющая изгибается под углом до 90 градусов, что обеспечивает четкий сигнал измерения.

GWR обладает большинством преимуществ и немногими недостатками ультразвуковых, лазерных и открытых радарных систем. Скорость волны радара в значительной степени не зависит от состава паровоздушного пространства, температуры или давления. Он работает в вакууме без необходимости повторной калибровки и может измерять через большинство слоев пены.Ограничение волны, чтобы она следовала за зондом или кабелем, устраняет проблемы с распространением луча и ложные эхо-сигналы от стен и конструкций резервуара.

Сводка

Общие тенденции в различных измерительных технологиях отражают движущие силы рынка. Усовершенствованная цифровая электроника делает датчики уровня и другие измерительные устройства более удобными, надежными, простыми в настройке и менее дорогими. Усовершенствованные коммуникационные интерфейсы передают дату измерения уровня в существующую систему управления и / или информацию компании.

Сегодняшние датчики уровня включают в себя все большее разнообразие материалов и сплавов для борьбы с агрессивными средами, такими как масла, кислоты и экстремальные температуры и давления. Новые материалы помогают технологическим приборам соответствовать специальным требованиям, таким как сборки из материала с оболочкой из ПТФЭ для коррозионных применений и электрополированной нержавеющей стали 316 для требований чистоты. Зонды, изготовленные из этих новых материалов, позволяют использовать контактные преобразователи практически в любом приложении.

Точное измерение сухих сыпучих материалов

От пластика в вашем смартфоне до удобрений, используемых для выращивания фруктов и овощей, которые вы едите каждый день, сухие сыпучие продукты являются строительными блоками для многих предметов, которые формируют мир вокруг нас. Отрасли, которые производят эти продукты (удобрения, пластмассы, продукты питания, строительные материалы), имеют стремление и желание сделать свои процессы более эффективными, более рентабельными и надежными.Самый эффективный способ достижения этих целей — понять, что происходит в процессе, чтобы его можно было оптимизировать. В идеале это означает измерение ввода и вывода каждого второстепенного процесса, чтобы понять, например, оптимальные настройки для каждой единицы оборудования, лучшее соотношение для смешивания ингредиентов, лучший способ максимизировать производительность при минимизации затрат. Поскольку сухие сыпучие продукты являются важной частью многих продуктов, которые нас окружают, возможность их точного измерения имеет решающее значение для эффективности их производства.Тогда возникает вопрос: «Как точно измерить сыпучие продукты?» Ответ прост: «Не измеряйте их неточно!»

Некоторые из наиболее распространенных причин неточного измерения расхода сыпучих материалов включают:

• Неправильный выбор технологии измерения
• Допущения при оценке ключевых переменных
• Недостаточно места для установки
• Продукт, который накапливается, накапливается или прилипает к измерительному элементу
• Высокомеханические компоненты, которые становятся ненадежными из-за износа

Выбор правильной измерительной техники
Существует множество способов измерения расхода твердых частиц, и выбор правильного устройства для измерения расхода имеет решающее значение для успеха любого приложения для измерения расхода.Выбранный вами расходомер во многом зависит от ваших требований к измерению расхода (включая требования к точности) и от того, где в рамках вашего технологического процесса вы хотите провести измерение.

Для измерения потока, транспортируемого с помощью пневматики, существует множество неинтрузивных стилей расходомеров, в которых для расчета массового расхода используются радарные, доплеровские или ядерные технологии. Эти типы расходомеров ненавязчивы, что означает, что измерительный элемент не проникает в поток.Их ненавязчивый стиль делает эти типы счетчиков универсальными. Однако в определенных обстоятельствах они также могут быть неточными.

Для статического продукта, который больше не обрабатывается (продукт в силосах, грузовиках, железнодорожных вагонах и т. Д.), Безусловно, можно использовать статические весы или автомобильные весы, поскольку они могут быть достаточно точными. Однако применение статических весов несколько ограничено, поскольку процесс должен полностью останавливаться во время цикла измерения, и часто измерение выполняется только после того, как продукт был опорожнен в измерительную емкость (силос, железнодорожный вагон, грузовик и т. Д.).), что вызывает серьезную озабоченность по поводу переполнения.

В качестве альтернативы использованию статических весов динамические расходомеры измеряют поток продукта в процессе. В случае наполнения силосов, грузовиков или железнодорожных цистерн динамические расходомеры могут измерять продукт по мере наполнения, а не после него, что позволяет лучше контролировать наполнение и смягчает последствия переполнения и недостаточного наполнения.
Динамические расходомеры отлично подходят для наполнения, но также и для множества других применений, от коротких дозировок до операций непрерывного смешивания и всего, что между ними.Измерители Кориолиса — это один из типов динамических расходомеров, в которых используются механизмы вращения, которые изменяют крутящий момент при прохождении продукта через него. Это изменение крутящего момента затем обрабатывается как массовый расход. Массовые расходомеры на основе Кориолиса обычно достаточно точны. Однако при использовании этих устройств требуется особое внимание к техническому обслуживанию и износу, так как они имеют высокую механическую природу. Как и в случае со всеми механическими устройствами, постоянное использование без профилактического обслуживания и ремонта может привести к повреждению основных компонентов.Более того, если вращающийся механизм выходит из строя на некоторых расходомерах Кориолиса, они не позволяют продукту проходить через них, а это означает, что, если счетчик не имеет байпасной системы, производство может прекратиться.

Другая группа динамических расходомеров использует гравиметрический метод измерения расхода. Гравиметрические расходомеры обычно являются точными и надежными расходомерами, которые позволяют проводить фактическое измерение расхода в реальном времени, а не вычисления, основанные на предполагаемых значениях ключевых компонентов, таких как плотность, форма или размер частиц.Одним из типов гравиметрических расходомеров, используемых для измерения небольших партий продукта, является измеритель потери веса, который обычно обеспечивает надежные и точные измерения. В этих устройствах для измерения потери веса используется сосуд на тензодатчиках, и по мере извлечения продукта из сосуда тензодатчики обнаруживают разницу или потерю веса, чтобы определить массовый расход. Поскольку устройства для измерения потери веса испытывают «слепые зоны» измерения при заполнении емкости продуктом, измерение потери веса имеет тенденцию быть гораздо более точным для очень низких расходов и для более коротких циклов дозирования, когда бункер не нужен. для пополнения во время цикла дозирования.

Для больших партий или для непрерывных процессов можно использовать ленточные весы или весовые ленты, поскольку они не имеют мертвых зон измерения. Ленточные весы и ленточные весы используют ленточный конвейер в сочетании с тензодатчиками для измерения количества продукта, проходящего по ленте. Поскольку скорость ремня является неотъемлемой частью измерения массового расхода, натяжение ремня имеет решающее значение для точности расходомера. На натяжение ремня могут повлиять многие факторы, включая изменения температуры и даже нормальный износ.Таким образом, ленточные весы и ленточные весы часто требуют проверки калибровки. Поскольку эти типы расходомеров имеют высокую механическую природу, могут потребоваться частая замена деталей или ремонт, поэтому затраты на техническое обслуживание также могут быть высокими.

Некоторые из наиболее точных и универсальных расходомеров гравиметрического типа используют измерение, основанное на центростремительной силе. Когда продукт скользит по изогнутой измерительной поверхности, круговое движение частиц создает центростремительную силу, пропорциональную массовому расходу.До тех пор, пока продукт может скользить по измерительной поверхности, эти типы измерителей чрезвычайно точны, и на точность обычно не влияет тип измеряемого продукта (гранулированный, порошкообразный, объемные легкие материалы, тяжелые плотные материалы и т. Д. .). Эти расходомеры обычно имеют небольшую вертикальную площадь основания, могут быть установлены практически в любом месте технологического процесса и являются отличным выбором практически для любой установки «в процессе», где точность имеет первостепенное значение.

Выбор правильной технологии измерения имеет решающее значение для успеха любой установки для измерения расхода.Знание того, где вы хотите измерить продукт и как вы собираетесь использовать данные, предоставляемые расходомером, имеет решающее значение для успеха измерителя. Знайте свой технологический процесс и знайте, что каждый тип расходомера может принести в вашу конкретную область применения. Также важно знать полную стоимость любой системы измерения расхода. Хотя первоначальная стоимость расходомера может быть довольно низкой, низкая точность или высокие затраты на обслуживание могут сделать «дешевый» расходомер очень дорогим. И наоборот, кажущийся дорогим счетчик может быть чрезвычайно точным и иметь чрезвычайно низкие затраты на техническое обслуживание и ремонт, а значит, в конечном итоге может быть довольно недорогим.

Допущение плотности или других переменных
Для многих устройств измерения массового расхода предполагается, что такие переменные, как плотность, размер продукта или даже температура продукта, являются постоянными. Конечно, эти переменные редко бывают постоянными и могут сильно различаться даже для довольно стабильных продуктов, таких как пластиковые гранулы или рис. Некоторые факторы, которые могут повлиять на плотность: изменения влажности, изменения температуры окружающей среды или изменения самого процесса. Для некоторых процессов может потребоваться период «разогрева» и / или «охлаждения», когда оборудование в рамках процесса будет вести себя по-разному (что приведет к разным «сортам» продукта) на разных этапах производства.Если изменения качества продукта достаточно велики, чтобы повлиять на плотность, то может пострадать точность любого измерения расхода, предполагающего плотность.

Во многих случаях, особенно в тех процессах, где характеристики измеряемых продуктов могут изменяться, измерители, которые фактически измеряют поток, будут иметь явное преимущество в точности по сравнению с измерителями, которые должны принимать в качестве постоянных переменные процесса, которые будут меняться со временем. В некоторых гравиметрических расходомерах используются технологии, основанные на измерении истинной силы, которое не зависит от плотности продукта, размера частиц, формы продукта или даже эластичности частиц.Таким образом, изменение этих параметров не повлияет на точность измерения расхода.

Недостаточно места для установки
Пространство на современных промышленных предприятиях часто ограничено, а места, необходимого для правильной установки устройства измерения расхода, иногда просто не существует. Некоторые расходомеры имеют небольшую площадь основания, но для их правильной установки требуется дополнительное падение на несколько футов, чтобы обеспечить точное измерение расхода.Другие счетчики занимают огромную площадь и требуют много места для установки (иногда горизонтальное пространство, иногда вертикальное пространство, а иногда и то и другое). Часто вместо установки надлежащего расходомера, что может потребовать обширной перестройки существующего оборудования и может потребовать использования драгоценного труда и ресурсов, многие предприятия предпочитают использовать неадекватные измерительные устройства или, что еще хуже, отказываются от измерения расхода полностью.

Поиск места для модернизации расходомера в существующем технологическом процессе может оказаться обременительным испытанием.Однако выбор правильного типа расходомера может значительно упростить поиск места. Некоторые гравиметрические расходомеры требуют постоянного опускания в расходомер для обеспечения точного измерения расхода. Это постоянное падение часто наблюдается на выходе из существующих подающих устройств, а это означает, что чем ближе расходомер находится к выпускному отверстию подающего устройства (шнековый конвейер, ленточный конвейер, поворотный клапан и т. Д.), Тем точнее он будет. Эти типы расходомеров, следовательно, не требуют чрезмерного количества дополнительного пространства для поддержания точности, а, скорее, требуют только площади основания, занимаемой самим измерителем.В некоторых случаях это может быть всего 19 дюймов по вертикали. Часто стандартный установочный размер счетчиков может быть уменьшен еще больше за счет использования нестандартных фланцев, нестандартных корпусов и индивидуального монтажа, позволяющих устанавливать счетчики непосредственно в технологический процесс без использования занимающих много места переходов.

Накопление продукта на измерительном элементе
Если не принять меры, скопление продукта на ключевых компонентах может вызвать множество трудностей для устройств измерения расхода, особенно при измерении порошкообразных материалов, таких как гипс или мука.Накопление на измерительных поверхностях часто может вызвать смещение нуля и, в конечном итоге, повлиять на точность измерительной системы, если не принять надлежащие меры. Накопление может вызвать дополнительные опасения, такие как чрезмерный износ или отказ оборудования, особенно если измеряемый продукт имеет коррозионную природу. Для применений в пищевой промышленности, где требуется, чтобы оборудование было «пищевым», накопление отложений может вызвать загрязнение или проблемы с санитарией, а очистка может занять часы, в течение которых производство должно быть приостановлено.Эта плановая очистка и обслуживание часто могут быть дорогостоящими и требовать много времени.

Опыт работы с продуктами и знание области применения необходимы, особенно при измерении очень порошкообразных продуктов или коррозионных материалов. В некоторых расходомерах используются устройства для увеличения потока, включая различные покрытия и футеровки, которые уменьшают или устраняют проблемы отложений на поверхностях потока. Другие варианты проблем, связанных с накоплением, включают использование вибрации на основных поверхностях потока или использование воздуха либо в виде устойчивого, непрерывного потока, либо в виде струи сжатого воздуха через основные поверхности потока.Когда соответствующие устройства для увеличения потока используются в сочетании с обширными знаниями в области применения, даже самые трудные для измерения продукты могут быть измерены чрезвычайно точно.

Износ механических компонентов
Механический износ — одна из основных причин неисправности расходомера. Некоторые измерительные устройства используют обширную механическую конструкцию с многочисленными движущимися компонентами для измерения массового расхода. При длительном использовании механические компоненты этих устройств могут начать изнашиваться или даже сломаться.Если ключевые компоненты изнашиваются до точки отказа, результатом может быть неточность и ненадежность измерения расхода. При выборе измерительной системы, которая является высоко механической по своей природе и для которой требуется много движущихся частей, часто необходимо поддерживать кропотливый график профилактического обслуживания, который включает замену изношенных частей до того, как они повлияют на точность системы, и задолго до того, как они выйдут из строя. .

Сводка
Знание вашего процесса и того, как расходомер будет использоваться в этом процессе, является неотъемлемой частью успеха любой попытки оптимизировать ваш процесс с добавлением системы измерения расхода.При определении подходящего расходомера для вашего приложения убедитесь, что вы учитываете различные типы существующих расходомеров, но также убедитесь, что вы знаете, какие типы допущений делает каждый расходомер, сколько места требуется для их установки, как они могут быть установлены. бороться с отложениями, а также как на них влияет износ и пытаться уменьшить его. При правильном выборе и правильной интеграции в вашу систему расходомер действует как окно в ваш процесс, показывая вам, как работает ваш процесс, и позволяет вам лучше понять и, таким образом, контролировать свой процесс.

Кристофер Д. Льюис занимается внутренними продажами и маркетингом в компании Eastern Instruments, Уилмингтон, Северная Каролина. Компания занимается разработкой систем измерения и контроля массового расхода твердых частиц и воздушного потока с 1984 г. Для получения дополнительной информации посетите сайт Easterninstruments.com.

Соответствующие статьи, новости и обзоры оборудования можно найти в Зоне контрольно-измерительного оборудования

Щелкните здесь, чтобы просмотреть список производителей контрольно-измерительного оборудования

в экстремальных условиях — измерение уровня в условиях высоких температур, агрессивных и абразивных сред

По Дж.Skowaisa — Бесконтактные микроволновые датчики могут использоваться в различных отраслях промышленности. Благодаря использованию простых механических инструментов и компонентов, эти датчики могут быть легко адаптированы к суровым условиям эксплуатации с высокими температурами, сильным пылеобразованием или истиранием.
(Из архива «Обработка сыпучих материалов», статья опубликована в томе 32 (2012) № 6, © 2012 bulk-online.com )

Измерение уровня в абразивных средах, высоких температурах и суровых условиях окружающей среды требует больших усилий по внедрению измерительной техники.В таких приложениях часто используются механические измерительные системы, но они не идеальны, поскольку подвержены значительному износу и, как следствие, высоким затратам на техническое обслуживание. Благодаря использованию простых механических инструментов и компонентов микроволновые датчики могут быть адаптированы для множества различных приложений, обеспечивая надежную работу без обслуживания.

Призыв к настройке

В настоящее время бесконтактные радарные датчики используются во многих отраслях промышленности. Будь то пищевая промышленность, обработка древесины и бумаги, промышленность строительных материалов или технология электростанций — радарные датчики используются в самых разных сферах применения.Часто используются стандартные устройства, которые отличаются только своей антенной системой.

Приложения с чрезвычайно высокими температурами, чрезмерным пылеобразованием или абразивными материалами требуют индивидуальной настройки для оптимизации стандартных инструментов для этих сложных условий. Необходимые приспособления — в основном механические по своей природе — легко реализовать по сравнению со многими ранее использовавшимися механическими методами измерения.Сочетание прикладных знаний и ноу-хау в области СВЧ позволяет найти оптимальное решение для каждой задачи.

При адаптации датчиков к различным приложениям используются две основные характеристики микроволн: их естественная тенденция следовать за внутренней поверхностью трубок (так называемые волноводы) и их способность проникать через непроводящие материалы.

Свойства микроволн

Поскольку микроволны способны проникать через непроводящие материалы, такие как стекло, пластик или керамика, измерения в принципе можно проводить прямо через окна, сделанные из этих материалов.Часть микроволн отражается материалом окна и возвращается к передатчику.

В случае микроволнового датчика для определения предельного уровня определяется только ослабление сигнала, вызванное измеряемой средой. Поэтому отражение части сигнала не имеет значения — небольшое ослабление, возникающее в результате этого, может быть компенсировано соответствующей калибровкой.

При использовании радарных датчиков для непрерывного измерения уровня отражение от материала окна создает ложное эхо, зависящее от материала окна, а также его толщины и ориентации.Керамические окна, например, создают более сильные отражения, чем пластиковые, а поверхности, расположенные под прямым углом к ​​направлению сигнала, генерируют значительно более сильные мешающие сигналы, чем наклонные поверхности — поэтому установка материала окна с наклонной ориентацией является хорошей идеей при измерениях с помощью радарных датчиков.

Поскольку тонкие плиты материала практически не создают помех, на радарные датчики можно установить простые крышки из пластика или синтетической ткани для защиты от пыли.

Чтобы защитить датчики от высоких температур или экстремальных условий окружающей среды, антенну можно отодвинуть от технологического процесса с помощью удлинительной трубки, затем микроволны подаются в волновод, см. Рис. 2. Здесь также имеется большой разница между определением предельного уровня и непрерывным измерением. В то время как микроволновые барьеры не предъявляют особых требований к трубке (поскольку отражения не вызывают вредных помех), радарные датчики для измерения уровня предъявляют строгие требования к размерам трубки и механическим характеристикам.

Внутренний диаметр трубки должен быть отрегулирован в соответствии с частотой датчика и обработан так, чтобы на стыках не было мешающих элементов (сварных швов, зазоров и т. Д.). Чтобы обеспечить оптимальную производительность, производитель датчика должен предоставить удлинители антенны, а датчики должны быть адаптированы к соответствующим антенным системам. Возможна индивидуальная конструкция трубчатых удлинителей с необходимыми изгибами и специальных высокотемпературных антенных систем, см. Рис.3.

Уникальные приложения

Сложные приложения часто требуют настройки датчика для получения оптимального технического решения — именно здесь требуется гибкая система датчиков. Благодаря модульной концепции стандартные радарные датчики VEGA могут быть адаптированы для самых разных приложений. Таким образом, затраты остаются в разумных пределах, потому что требуется лишь небольшая адаптация. Физические преимущества микроволн можно использовать без необходимости полностью переконструировать датчик.

Одним из больших преимуществ радарной технологии является то, что микроволны распространяются без воздействия пыли. Таким образом, надежные измерения возможны даже в условиях сильного пылеобразования.

В зависимости от условий процесса на датчике неизбежно оседает определенное количество пыли; Однако, мешает ли это измерению в долгосрочной перспективе, зависит от особенностей применения.В большинстве случаев датчики работают надежно и не требуют обслуживания, несмотря на сильное загрязнение (рис. 4).

Имеются крышки антенн из различных материалов, чтобы избежать чрезмерного загрязнения антенной системы. Помимо защитных колпачков из ПП или ПТФЭ, есть гибкие тканевые колпачки, которые можно очистить пневматически коротким импульсом воздуха. Это потребляет значительно меньше воздуха, чем непрерывная продувка воздухом, и приводит к значительной экономии затрат, связанных с подачей воздуха. Различные крышки легко модернизировать, и при необходимости их можно просто установить.

Жизненно важно защитить электронику датчиков, особенно в приложениях с высокими температурами. Удлинители антенны позволяют отсоединить электронику и установить ее в «безопасном» месте. Удлинители могут быть прямыми, изогнутыми или сегментированными в зависимости от конкретного применения.

В приложениях с высокими температурами обычные антенные системы с компонентами из ПТФЭ быстро достигают своих пределов. Для таких случаев доступны версии из жаропрочного пластика, такого как PEEK или даже из керамики.Их можно использовать при температуре процесса до 450 ° C.

Чтобы обеспечить оптимальную работу антенн даже при самых высоких температурах процесса, доступны жаропрочные материалы, а также литые под давлением антенны.

Примеры высоких температур

Контроль толщины слоя в охладителе клинкера — один из примеров использования радарных датчиков в приложениях с высокими температурами (рис.5).

После обжига клинкер, т.е. е. неразмолотый цемент охлаждается. Это включает загрузку материала, имеющего температуру до 1500 ° C, на конвейерную ленту с непрерывным потоком воздуха.

Радарные датчики измеряют толщину слоя и, таким образом, обеспечивают эффективное охлаждение.

Еще один хороший пример — измерение уровня в печи для обжига извести. Здесь для бесконтактного измерения можно использовать микроволновый барьер.Датчики измеряют наполнение прямо через футеровку из огнеупорного кирпича (рис. 6).

Измерительная система работает без физического контакта с абразивным материалом, поэтому она полностью не изнашивается и сводит к минимуму затраты на техническое обслуживание.

Примером измерения в условиях сильной запыленности является непрерывное измерение уровня в дробилках.

На рис. 7 показан радарный датчик с антенной в пластмассовом корпусе, который используется для контроля заполнения дробилки в медном руднике.Несмотря на сильные отложения пыли на антенной системе, система Vegapuls 67 надежно и точно определяет уровень.

Влияние на затраты

Использование стандартных датчиков и их адаптация к процессу с помощью простых механических компонентов позволяет удерживать инвестиционные затраты в разумных пределах. Во многих случаях нет необходимости в дорогостоящих, специально разработанных деталях или настройках. Бесконтактное измерение обеспечивает надежную работу и долгий срок службы оборудования.Обслуживание сенсора сведено к минимуму. В совокупности эти преимущества приводят к значительной экономии затрат. ■

Записка редактора

Для всех утверждений в этой статье, которые прямо или косвенно относятся к моменту публикации (например, «новый», «сейчас», «настоящее», но также и такие выражения, как «патент заявлен»), имейте в виду, что эта статья была первоначально опубликована в 2012 году.