196505. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék szemcseméret analizálására
7 196505 8 n-1 N-l hN hn = hl ------(1) hí ahol: N............ a fénysorompók számát, n............ a fénysorompóknak az edény aljától számított sorszámát, hí, h2... tiN....a fénysorompóknak a folyadék felső szegélyétől való távolságát (a részecskék esési úthosszát) jelenti. Erre a képletre a következőképpen jutunk: A küvettát N számú fénysorompó világítja át. Ezek a mérési térfogat felső szintjétől hí (i = 1 ... N) távolságban vannak. Felmerül a kérdés, hogyan választhatók meg a hl távolságok optimálisan. Mindegyik érzékelő a fénygyengitésre vonatkozó jelet szolgáltat, ami az idő folyamán, ha a részecskék nagy része már leülepedett, egyre kisebb lesz. Ez feltételezi, hogy mindegyik fénysorompó az üledék felett van. A fénygyengités mellett, ami a fénysorompó helyén a keresztmetszetben szuszpendált részecskék koncentrációjának mértéke, a második fontos mért érték a szedimentációs idő. A por koncentrációját a szuszpenzióban legalább olyan nagyra kell választani, hogy a mérési idő végén még a legfelső érzékelő (N) is jelet adjon, de kisebbet, mint amit a DIN 66111 előir. A mérési idő megválasztásánál több szempontot kell figyelembe venni: 1) Mivel a mérés kezdetekor a szuszpenziót fel kell keverni és ennek következtében a mérés megkezdése idején a megmaradó örvények zavarják a szedimentáció folyamatát, a mérési eredmények első részét nem kell kiértékelni. Az örvény a már szedimentálódott részecskéket újból nagyobb magasságba szállítja, ami azonos jelentésű a szedimentációs időben jelentkező tu bizonytalansági idővel. Ennek a tu bizonytalansági időnek (5. ábra) a hatása függ a tw-to mérési időtől, azaz minél hosszabb a mérési idő, annál kisebb a tu bizonytalansági idő hatása. Hogy a legnagyobb, minden érzékelőre azonos pontosságot elérjük, arra kell törekedni, hogy a tí-to várakozási időt a lehető leghosszabbra és minden érzékelőre azonosan válasszuk. Várakozási idő alatt a mérés kezdete és az i-edik érzékelő jelének első használata közötti idő értendő. 2) A teljes mérési folyamat a lehető legrövidebb legyen, ami azt jelenti, hogy a mérési folyamat minden érzékelőn egyidejűleg fejeződjön be. Felmerül a kérdés, hogyan válasszuk meg úgy az egyes fénysorompók hi távolságát, hogy mindegyik fénysorompó egyszerre kezdje a mérést, egyszerre fejezze be a mérést és a közben eltelt teljes időben a jel értékelésre kerüljön. Rendszerint abból lehet kiindulni, hogy •az 1 fénysorompó legnagyobb hí távolsága a peremfeltételekkel előre megadott (legnagyobb részecskeátmérő, a folyadék viszkozitása, a készülék megengedett legnagyobb építési magassága, a kívánt pontosság...). Ezenkívül a legfelső fénysorompó legkisebb hN távolságát a szerkezeti peremfeltételek előre megadják (legkisebb részecskeátméró, a legfelső rekesznyílás legkisebb lehetséges nyílásszélessége, a kanál beállításának reprodukálhatósága). Továbbá érvényes az átkapcsolási kritérium, ami a következőképpen hangzik: A következő magassabban fekvő fénysorompó (n + 1) jelét attól az időponttól lehet a kiértékelésre felhasználni, amikor a legnagyobb éppen áteső részecske azonos a legnagyobb részecskével a mérési idő végén az n fénysorompónál. Mivel minden esetben ugyanarról a részecskéről van szó, az ülepedési sebesség nyilvánvalóan azonos. Viszkózus folyadékban szedimentálódó x átmérőjű golyóalakú részecske ülepedési sebessége kis Reynolds-szám esetén x2 (Js - 1l) Ws(x> = --------------------18^ ahol is........ a részecske sűrűsége 3l.......... a folyadék sűrűsége 'l........ a folyadék dinamikus viszkozitása Az n érzékelő által észlelt részecske ülepedési sebessége ezek szerint: hn hn + 1 Ws(n) = ----- = ----------------(G1 Al) ta t(n >1) Optimális érzékelőelrendezés esetén minden ti (i > 1) azonos, éspedig tw. Tehát felírható, hogy hn *1 tw — twin — ta ------------- (Gl A2) hn A következő magasabbik érzékelőre érvényes, hogy hn *-2 tw = tw(n '= 2Í = ta --------------- (G1 A3) hnM Az A3-ba való helyettesítésével kapjuk: hn ♦ 2 tw = ta --------------(G1 A3) hn tw t* 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
