Содержание
Определение влажности методом высушивания
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ
Влажность материала обусловлена содержанием в нем воды.
Вода, входящая в состав продуктов, находится в двух состояниях: химически связанном и свободном.
Первая из них является частью анализируемого вещества, входит в его состав в определенных постоянных соотношениях и называется иначе кристаллизационной. Свободная, или гигроскопическая, влага находится в материалах в различной форме и содержание ее непостоянно.
Различают влагу свободную макрокапилляров, которая смачивает вещество с поверхности и проникает в крупные поры; влагу микрокапилляров, заполняющую поры вещества диаметром менее 10-5 мм; влагу набухания, или структурную, проникающую путем осмоса внутрь высокомолекулярных мицелл — клетчатки, белков, крахмала и т. д.; влагу, связанную адсорбционно, удерживаемую поверхностной энергией вещества.
Определение влажности методом высушивания
Методы высушивания являются наиболее надежными.
Принцип их заключается в том, что определенную навеску вещества высушивают до постоянной массы и по разности между начальной массой и массой сухого остатка находят количество влаги в исследуемом продукте.
Для определения влажности зерна и полупродуктов применяют следующие методы высушивания: метод высушивания до постоянной массы в шкафу при температуре 105°С; метод высушивания инфракрасными лучами; быстрый метод высушивания при температуре 130° С.
Определение методом высушивания до постоянной массы при температуре 105°С
Этим методом определяют влажность, в предварительно размолотом материале, например в помоле зерна, муке и другом размельченном материале.
Для отвешивания вещества и последующего высушивания пользуются невысокими широкими стеклянными бюксами (диаметр 5—6 см, высота 4—5 см), снабженными хорошо притертыми крышками. Предварительно определяют постоянную массу бюкса.
Для этого вымытый бюкс помещают в сушильный шкаф на 30 мин при температуре 105° С, затем его ставят в эксикатор, охлаждают и взвешивают, после чего опять помещают в сушильный шкаф на 10—15 мин и после охлаждения взвешивают.
Периодическое подсушивание и взвешивание проводят до тех пор, пока бюкс не приобретет постоянной массы.
В высушенный бюкс отвешивают 2—5 г измельченного вещества. Высота слоя этого вещества в бюксе не должна превышать 1 см.
Бюкс в открытом виде ставят в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 105° С. Рядом с бюксом кладут крышку.
При массовых исследованиях число бюксов должно быть не очень велико (не более 8—10), так как скапливающаяся в шкафу влага препятствует высушиванию проб.
Высушивание проводят в течение 4—5 ч, после чего бюкс вынимают, из термостата, помещают в эксикатор, для охлаждения на 30 мин и взвешивают на аналитических весах. Затем бюкс с навеской повторно помещают в сушильный шкаф и через 1,0—1,5 ч повторяют ту же операцию охлаждения и взвешивания. Так поступают до тех пор, пока разница между результатами двух взвешиваний будет не более 0,0005 г. В этом случае масса вещества считается постоянной.
В некоторых случаях после убывания массы высушиваемого вещества наступает ее увеличение, обусловливаемое наличием окислительных процессов.
За постоянную массу тогда принимают последнюю еще убывающую массу. Таким образом, в результате анализа получают два показателя: массу бюкса и влажного вещества, взятого на высушивание, и массу сухого остатка и бюкса, полученную после высушивания. Потеря массы в граммах, отнесенная к массе навески, с пересчетом на 100 г вещества, выражает влажность исследуемого продукта.
Влажность вещества находят по формуле (6.1)
w=, (6.1)
где: b — убыль в массе навески после высушивания, определяемая по разности;
а—масса испытуемого влажного вещества (навеска).
Зная влажность, исследуемого продукта, легко определить процентное содержание, в нем сухих веществ по формуле (6.2)
Ссв=100-w (6/2)
Пример. На анализ взята рожь и проведен ее помол. Масса бюкса 10,5 г; масса бюкса с помолом ржи 15,2 г; масса, помола a= 15,2 — 10,5=4,7 г. Масса бюкса с помолом после высушивания 14,61 г.
Влажность исследуемой ржи находим по формуле (6.
1)
w==12,55%
При анализе некоторых влажных продуктов следует иметь в виду, что при измельчении продукта количество влаги в нем может изменяться в результате естественного испарения.
На спиртовые заводы поступает как сухое зерно влажностью до 15%, так и влажное, содержание влаги в котором в некоторых случаях достигает 18—20%. Такое зерно при помоле всегда теряет часть влаги. Сильно влажное зерно (влажностью более 16%) дает помол неудовлетворительного качества. Поэтому определение влажности в нем проводят в два приема.
Навеску материала (например, около 20 г зерна) подсушивают в плоской стеклянной чашке в сушильном шкафу при температуре 105° С в течение 30 мин. Зеленый солод влажностью более 25—30% во избежание клейстеризации крахмала (трудно отдающего влагу) и образования корки на поверхности материала, что препятствует равномерному высушиванию, предварительно подсушивают в течение часа при 50° С, а затем полчаса при 105°С.
Для получения более точных результатов анализа рекомендуется подсушенный материал после охлаждения в эксикаторе оставить стоять в бюксе с открытой крышкой на воздухе в лаборатории не менее чем на 10 ч для получения воздушно-сухой навески.
Взвесив бюкс с материалом после подсушивания, находят потерю влаги. Подсушенный и охлажденный материал размалывают, берут навеску (около 5 г) и далее анализ ведут, как было описано выше.
Вычисление общего содержания влаги ведут следующим образом. Было взято а граммов зерна и после подсушивания получено b граммов. Потеря влаги (а— b) граммов.
Высушенное зерно размололи и взяли навеску с граммов, которая после высушивания приобрела массу d граммов. Следовательно, с граммов помола потеряла влаги (c—d) граммов, или на 1 грамм , а на все количество подсушенного и измельченного зерна граммов.
Общая потеря воды (г) рассчитывается по формуле (6.2)
Пвод. общ= (6.2)
Общая влажность исследуемого материала в процентах рассчитываем по формуле (6.3).
w=, (6.3)
где: а — масса влажного материала, г;
b —масса подсушенного материала, г;
с — масса подсушенного помола, взятая на окончательное, высушивание, г;
d—масса высушенного помола, г.
Пример. На анализ взято влажное пшеничное зерно. Масса бюкса 10,50 г, масса бюкса с навеской зерна 30,75 г. Масса зёрна, взятого на под сушив ание, а=30,75—10,50=20,25 г. Масса бюкса с навеской после подсушивания 29,90 г. Масса зерна после предварительной подсушки b=29,90—10,50 = 19,40 г. На окончательное высушивание взято помола с= 15,70—10,50=5,2 г, где 15,70 — масса бюкса с навеской помола. Масса после высушивания 14,91 г. Масса помола зерна после высушивания d= 14,86—10,50=4,36 г.
Влажность зерна составит по формуле (6.3)
w==19,68%
База знаний Testo | Влажность | Физические принципы
Практические знания
об измеряемых параметрах
На Главную
org/ListItem»>База знаний Testo | Влажность | Физические принципы
Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара. Его концентрация меняется в зависимости от времени и расположения и называется влажностью воздуха (или просто влажностью). Воздух, как любая другая субстанция, имеет ограниченную способность поглощать воду. Предел этой способности называется насыщением. Ниже границы насыщения влажный воздух неотличим невооруженным глазом от сухого воздуха. Выше границы насыщения избыточная вода становится видна в виде мельчайших водяных капель (конденсата) – образуется туман.
Способность воздуха поглощать влагу
Способность воздуха поглощать влагу зависит от его температуры. Чем теплее воздух, тем больше влаги он может поглотить.
Мы можем представить себе губку, поглощающая способность которой зависит от температуры. При 0 °C губка может впитать 4,8 г воды (что соответствует 100 % влажности).
Если воды больше, чем 4,8 г, с губки начинает стекать вода. Если губка впитала 2,4 г воды, это соответствует 50 % относительной влажности при 0 °C.
При 20 °C губка может впитать 17,3 г воды (так что 17,3 г воды соответствуют 100 % относительной влажности). Тогда если губка впитала 2,4 г воды при 20 °C, это соответствует примерно 14 % относительной влажности.
Обратите внимание:
Если температура падает, относительная влажность повышается (при том же содержании воды)!
Абсолютная влажность воздуха
h5>
Абсолютная влажность (fabs) рассчитывается как отношение массы воды, содержащейся в воздухе, к объему данного воздуха. Абсолютная влажность обычно выражается в г/м³.
Относительная влажность воздуха
h5>
Относительная влажность – это отношение текущей фактической влажности воздуха к максимально возможной абсолютной влажности. Относительная влажность выражается в процентах.
Максимальная влажность воздуха и температура точки росы
h4>
Максимальная влажность воздуха
Это максимально возможная абсолютная влажность воздуха при определенной температуре (fmax). Она достигается, когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно упругости насыщенного пара в воде при соответствующей температуре. В этом состоянии относительная влажность равна 100 %.
Если максимальная влажность превышена, избыточный водяной пар выделяется в виде конденсата (формируются капли воды). Насыщенная влажность абсолютная и измеряется в г/м³.
Температура точки росы
Температура точки росы – температура, при которой текущее содержание водяного пара в воздухе находится на максимально возможном уровне (влажность воздуха 100 %). Это означает, что давление водяного пара при этом равно упругости насыщенного пара. Таким образом, температура точки росы зависит от текущей температуры.
Температуру точки росы можно вывести из температуры воздуха и относительной влажности, а относительную влажность – из температуры воздуха и температуры точки росы.
Кроме того, из этих параметров можно рассчитать абсолютную влажность воздуха.
Информация
В природе конденсирующийся водяной пар выступает на поверхности твердых предметов в виде росы. Люди при низкой и средней активности чувствуют себя наиболее комфортно в диапазоне примерно от 30 % до 65 % относительной влажности воздуха.
Узнайте подробнее о приборах Testo для измерения влажности
Влажный воздух — Вес водяного пара
Границы влаги на фунт сухого воздуха при стандартном атмосферном давлении и относительной влажности в диапазоне 10 — 90% указаны ниже.
| Водяной пар в воздухе ( гран * водяного пара на фунт сухого воздуха ) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Относительная влажность Температура (%) 017 | ||||||||
| ( или С) | ||||||||
| -1 | 4 | 10 | 16 | 21 | 27 | 32 | 138 9000 025 ( или F) | |
| 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |
| 10 | 4 3 | 6 | 8 | 11 | 16 | 21 | 29 | |
| 20 | 5 | 7 | 10 | 16 | 21 | 844 9008 | 58 | |
| 30 | 7 | 11 | 14 | 22 | 34 | 46 | 65 | 87 |
| 40 | 9 | 14 | 62 | 85 | 116 | |||
| 50 | 12 | 18 | 26 | 39 | 55 | 709 38 | 8408 9088 147 | |
| 60 | 14 | 22 | 32 | 48 | 66 | 92 | 128 | 176 |
| 70 | 17 | 26 | 38 7 | 108 | 152 | 208 | ||
| 80 | 19 | 29 | 42 | 62 | 88 | 900 | 830 900 3 — | |
| 90 | 21 | 33 | 48 | 70 | 100 | 140 | 190 | — |
* гран воды обычно используется в психрометрии 72 м = 0,0648 г (7000 гран на фунт м )
Та же таблица, что и выше, с водяным паром в «фунтах водяного пара на фунт сухого воздуха».
| Водяной пар в воздухе ( фунта водяного пара на фунт сухого воздуха ) | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Относительная влажность | ||||||||||
| ( o C) | ||||||||||
| -1 | 4 | 10 | 16 | 21 | 27 | 32 | 138 9000 025 ( или F) | |||
| 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | |||
| 10 | 0,0009 | 0,0011 | 0,0016 | 0,0023 | 0,0030 | 0,0041 | ||||
| 20 | 0,0007 | 0,0010 | 0,0023 | 4 4 84 | 0,0030 | 0,0043 | 0,0060 | 0,0083 | ||
| 30 | 0,0046 9 0,0010 | 0 9 0083 0,0020 | 0,0031 | 0,0049 | 0,0066 | 0,0093 | 0,0124 | |||
| 40 | 0,0084 | 0,0029 | 0,0043 | 0,0063 | 0,0089 | 0,0122 | 0,0166 | |||
| 0,0017 | 0,0026 | 0,0037 | 0,0056 | 0,0079 | 0,0112 | 0,083 210 | ||||
| 60 | 0,0020 | 0,0031 | 0,0046 | 0,0069 | 0,0094 | 0,0132 | 0,0183 | 0,0132 | 0,0183 | 0,0252 |
| 70 | 0,0024 | 0,0037 | 0,0054 | 0,0017 | 4 | 4 84 | 0,0154 | 0,0217 | 0,0297 | |
| 80 | 0,0027 | 0,0041 | 0 9 0083 0,0089 | 0,0126 | 0,0179 | 0,0247 | — | |||
| 90 | 0,0030 | 0,0083 0069 | 0,0100 | 0,0143 | 0,0200 | 0,0272 | — | |||
7
01 — Влажность воздуха 2 Коэффициент влажности влажного воздуха можно выразить через- массу водяного пара во влажном воздухе.
воздуха — к массе сухого воздуха, или через - парциальное давление пара в воздухе — к парциальному давлению сухого воздуха
Отношение влажности по массе
воздуха — к массе сухого воздуха, или черезОтношение влажности по массе может быть выражено как
- отношение фактической массы водяного пара, присутствующего во влажном воздухе, к массе сухого воздуха
Отношение влажности обычно выражается в килограммах (или фунтах) водяного пара на килограмм (или фунт) сухого воздуха .
Коэффициент влажности, выраженный по массе:
x = m w / m a
x = коэффициент влажности (кг вода /кг сухой_воздух , фунт вода /фунт сухой_воздух )
m w = масса водяного пара (кг, фунт) 3 = масса сухого воздуха (кг , lb)
Отношение влажности по парциальному давлению пара
На основании закона об идеальном газе отношение влажности может быть выражено как 3 ) (2)
где
p w = парциальное давление водяного пара во влажном воздухе (Па, фунт/кв.
дюйм) 6
Максимальное количество водяного пара в воздухе достигается при p w = p ws давления насыщения водяного пара при фактической температуре. (2) можно изменить на:
x s = 0,62198 p ws / (p a — p ws ) (3) 7
0002 x s = максимальный коэффициент насыщения и влажности воздуха (кг вода / кг воздух , фунт вода /lb сухой_воздух )
p ws = давление насыщения водяного пара
Связь между атмосферным давлением и давлением водяного пара мала соотношение и давление насыщения практически линейны.
Внимание! — будьте осторожны с этими уравнениями при более высоких температурах — как указано в разделе «Температура и влагоемкость воздуха».
Максимальная удельная влажность при некоторых распространенных температурах:
| Температура ( o C ) | Водяной пар Давление насыщения Па ( 9 0004 Па 17 | Максимальная насыщенность Коэффициент влажности воздуха — x — ( кг ш /кг а ) |
|---|---|---|
| 0 | 609,9 | 0,003767 |
| 5 | 4 | 0,005387 |
| 10 | 1225 | 0,007612 |
| 15 | 080401 0,01062 | |
| 20 | 2333 | 0,014659 |
| 25 | 3092 | |
| 30 | 4234 | 0,027125 |
Заметьте , что давление насыщения водяного пара, — и максимальная относительная влажность резко возрастают с температурой воздуха.