Твердость формула: Формулы расчета твердости по различным методам

alexxlab | 01.05.2023 | 0 | Разное

Твердость по Бринеллю Калькулятор | Вычислить Твердость по Бринеллю

✖Вдавливающая нагрузка во время испытания на твердость.ⓘ Вдавливание нагрузки [Pload]		Атомная единица силыАттоньютонСантиньютонДеканьютонДециньютондинаэксаньютонFemtonewtonГиганьютонГрамм-силаГраве-силагектоньютонДжоуль / СантиметрДжоуль на метрКилограмм-силаКилоньютонКилопруд Килофунт-силаКип-силаМеганьютонМикроньютонMilligrave – силаМиллиньютонНаноньютонНьютонУнция-силаPetanewtonPiconewtonпрудФунт-фут в квадратную секундуПаундалФунт-силастенТераньютонТон-сила (Long)Тон-сила (метрическая система)Тон-сила (короткий)Йоттаньютон	+10% -10%
✖Диаметр индентора, используемого при испытании на твердость по Бринеллю. Единицы измерения – миллиметры.ⓘ Диаметр индентора [D]		створаАнгстремарпанастрономическая единицаАттометрAU длиныЯчменное зерноМиллиардный светБор РадиусКабель (международный)Кабель (UK)Кабель (США)калибрсантиметрцепьCubit (греческий)Кубит (Длинный)Cubit (Великобритания)ДекаметрДециметрЗемля Расстояние от ЛуныЗемля Расстояние от СолнцаЭкваториальный радиус ЗемлиПолярный радиус ЗемлиРадиус электрона (классическая)флигельЭкзаметрFamnВникатьFemtometerФермиПалец (ткань)ширина пальцаФутFoot (служба США)ФарлонгГигаметрРукаЛадоньгектометрдюймкругозоркилометркилопарсеккилоярдлигаЛига (Статут)Световой годСсылкаМегаметрМегапарсекметрмикродюйммикрометрмикронмилмилиМиля (Роман)Миля (служба США)МиллиметрМиллион светлого годаNail (ткань)нанометрМорская лига (международная)Морская лига ВеликобританииМорская миля (Международный)Морская миля (Великобритания)парсекОкуньпетаметрцицеропикометраПланка ДлинаТочкаполюскварталРидРид (длинный)прутРоман Actusканатныйрусский АрчинSpan (ткань)Солнечный радиусТераметрТвипVara КастелланаVara ConuqueraVara De ФаареяДворЙоктометрЙоттаметрЗептометрЗеттаметр	+10% -10%
✖Диаметр отпечатка в тесте на твердость по Бринеллю. Единицы в миллиметрах.ⓘ Диаметр углубления [d]		створаАнгстремарпанастрономическая единицаАттометрAU длиныЯчменное зерноМиллиардный светБор РадиусКабель (международный)Кабель (UK)Кабель (США)калибрсантиметрцепьCubit (греческий)Кубит (Длинный)Cubit (Великобритания)ДекаметрДециметрЗемля Расстояние от ЛуныЗемля Расстояние от СолнцаЭкваториальный радиус ЗемлиПолярный радиус ЗемлиРадиус электрона (классическая)флигельЭкзаметрFamnВникатьFemtometerФермиПалец (ткань)ширина пальцаФутFoot (служба США)ФарлонгГигаметрРукаЛадоньгектометрдюймкругозоркилометркилопарсеккилоярдлигаЛига (Статут)Световой годСсылкаМегаметрМегапарсекметрмикродюйммикрометрмикронмилмилиМиля (Роман)Миля (служба США)МиллиметрМиллион светлого годаNail (ткань)нанометрМорская лига (международная)Морская лига ВеликобританииМорская миля (Международный)Морская миля (Великобритания)парсекОкуньпетаметрцицеропикометраПланка ДлинаТочкаполюскварталРидРид (длинный)прутРоман Actusканатныйрусский АрчинSpan (ткань)Солнечный радиусТераметрТвипVara КастелланаVara ConuqueraVara De ФаареяДворЙоктометрЙоттаметрЗептометрЗеттаметр	+10% -10%

✖В твердости по Бринеллю используется твердый сферический индентор, который вдавливается в поверхность испытуемого металла. ⓘ Твердость по Бринеллю [HB]

Атмосфера ТехническийАттопаскальБармикробарСантиметр ртутного столба (0 °C)Сантиметр водяного столба (4 °C)сантипаскальдекапаскальдесятипаскальДина на квадратный сантиметрэкса паскаль Фемто паскаль Морская вода для ног (15 °C)Вода для ног (4 °C)Вода для ног (60 ° F)ГигапаскальГрамм-сила на квадратный сантиметргектопаскальДюйм ртутного столба (32 ° F)Дюйм ртутного столба (60 ° F)Дюйм водяного столба (4 °C)Дюйм воды (60 ° F)кгс / кв. смКилограмм-сила на квадратный метрКилограмм-сила / кв. миллиметрКилоньютон на квадратный метркилопаскальКило фунт на квадратный дюймКип-сила / квадратный дюймМегапаскальИзмеритель морской водыМетр воды (4 °C)МикробармикропаскальМиллибарМиллиметр ртутного столба (0 °C)Миллиметр воды (4 ° C)миллипаскальнанопаскальНьютон / кв. смНьютон / квадратный метрНьютон / квадратный миллиметрпаскальПета паскаль Пико паскаль пьезаФунт на квадратный дюймПаундаль / квадратный футФунт-сила на квадратный футФунт-сила на квадратный дюймФунты / квадратная ногаСтандартная атмосфераТерапаскальТонна-сила (длинная) на квадратный футТон-сила (длинный) / квадратный дюймТонна-сила (короткая) на квадратный футТонна-сила (короткая) на квадратный дюймторр

⎘ копия

👎

Формула

сбросить

👍

Твердость по Бринеллю Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Вдавливание нагрузки: 5000 Ньютон –> 5000 Ньютон Конверсия не требуется
Диаметр индентора: 10 Миллиметр –> 0. 2)))

Испытание на твердость по Бринеллю

В испытании на твердость по Бринеллю используется твердый сферический индентор (закаленная сталь или карбид вольфрама), который вдавливается в поверхность испытываемого металла. Диаметр индентора 10,00 мм. Диапазон стандартных нагрузок от 500 до 3000 кг с шагом 500 кг; во время испытания нагрузка поддерживается постоянной в течение определенного времени (от 10 до 30 с).

Share

Copied!

Разработка эталона твердости по Либу второго разряда

Источник: журнал “В мире НК” 2017. Том 20. №1.

Авторы:

Сясько Владимир Александрович – профессор кафедры «Приборостроение» Национального минерального университета «Горный», генеральный директор ООО «Константа» (Санкт-Петербург), д.т.н.
Гоголинский Кирилл Валерьевич – директор Всероссийского научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева (Санкт-Петербург), д.т.н.
Никазов Артём Александрович – аспирант кафедры «Приборостроение» Национального минерального университета «Горный» (Санкт-Петербург).

Рассмотрены технические принципы метода измерения твёрдости по шкалам Либа и текущее состояние метрологического обеспечения метода. В связи с разработкой гармонизированного стандарта и необходимостью реализации метрологической цепи согласно структуре обеспечения прослеживаемости, а также определения и распространения шкал твёрдости рассмотрены и обоснованы методические и технологические решения для реализации стационарного прибора, воспроизводящего метод Либа, для эталона второго разряда. Исходя из проведённого анализа, предложена система измерения скорости на основе двух катушек индуктивности и представлен расчёт её параметров. Приведены результаты испытания макета стационарного прибора, воспроизводящего метод Либа, подтвердившие его соответствие требованиям иностранных стандартов и проекту гармонизированного стандарта.

V. A. Syasko , К. V. Gogolinskiy , A. A. Nikazov

Elaboration of Leeb hardness calibration machine

The article deals with the development of Leeb hardness secondary calibration machine. The article describes the technical principles of the Leeb hardness measurement method and the current state of metrological assurance in the Russian Federation. The analysis of Leeb hardness calibration machines of Germany and Switzerland are con ducted. The draft of metrological traceability (metrological chain) for disseminating of Leeb hardness scales is proposed. In connection with the development of harmonized standard and the need for the implementation of the metrological traceability of Leeb hardness method, as well as the identifying and disseminating of hardness scales, methodological and technological solutions for the Leeb hardness secondary calibration machine are considered. Based on the analysis of required metrological characteristics of secondary calibration machine and hardness reference blocks, the construction of velocity measuring system with two inductors and system parameters calculation with required metrological characters tics are suggested.

Test results of Leeb hardness secondary calibration machine layout for HLD scale confirmed its compliance with international standards and the draft of harmonized standard. The obtained results can be used to develop the Leeb hardness secondary calibration machine to equip the standardization and metrology centers of the Russian Federation and abroad.

 

Применение динамических методов контроля твёрдости, основанных на измерении параметров отскока падающего ударника, получило широкое распространение в последние десятилетия. Преимущества таких методов — малые габариты твердомеров и возможность их использования вне измерительных лабораторий непосредственно на поверхностях деталей, трубопроводах, объектах энергетики и т.д.

Чаще всего в портативных динамических твердомерах реализуется метод измерения твёрдости по Либу, разработанный в Европе в 1970-х гг. сотрудниками фирмы Proceq. Суть метода заключается в измерении соотношения скоростей V падающего ударника до и после соударения с поверхностью испытуемого образца, при этом твёрдость по Либу HL рассчитывается в соответствии с формулой [1] HL = 100V_R/V_А, где V_R — скорость отскока ударника; V_A — скорость удара.

На сегодняшний день существует несколько различных шкал твёрдости по Либу для преобразователей, отличающихся радиусом R сферического индентора и массой т ударника, а также его кинетической энергией Е_А при ударе, зависящей от V_А.

Метрологическое обеспечение метода Либа в США и Европе регламентируется стандартами: DIN 50156 (части 1, 2 и 3) [2-4], ASTM А956 [5], ISO/DIS 16859 (1-3) [6-8]. До настоящего времени из-за отсутствия стандарта на метод измерения твёрдости по Либу в Российской Федерации динамические твердомеры вносятся в Госреестр средств измерений под видом твердомеров по стандартизованным шкалам статических методов. На практике производители твердомеров, обозначаемых как «динамические», «портативные», «малогабаритные» или «переносные», по сути, реализуют с теми или иными допущениями метод измерения твёрдости по Либу. Ситуация с метрологическим обеспечением динамических методов подробно рассмотрена в [9,10].

В ООО «КОНСТАНТА» разработан проект гармонизированного стандарта на метод измерения твёрдости по Либу на основе стандартов [6-8].

На проект стандарта получены положительные отзывы, в том числе из ФГУП ВНИИФТРИ. Стандарт определяет требования к твердомерам, предназначенным для измерения твёрдости металлов и сплавов по Либу, ударникам, испытуемым образцам, методикам поверки твердомеров, требования к производству и поверке эталонных мер твёрдости, а также требования к эталонам и средствам измерений.

Для реализации метрологической цепи согласно структуре обеспечения прослеживаемости, а также для определения и распространения шкал твёрдости (рис. 1) необходима разработка эталона не только первого, но и второго разряда, для многочисленных центров стандартизации и метрологии (ЦСМ).

Рис. 1. Обобщенная структура обеспечения прослеживаемости (метрологической цепи) для определения и распространения шкал твердости Либа.

После принятия стандарта должно будет произойти достаточно быстрое увеличение парка твердомеров, реализующих метод Либа, а также мер твердости для их поверки. В связи с этим необходимо будет оснастить большое число ЦСМ эталонами второго разряда, которые должны иметь заданные технические характеристики при минимальной цене, определяемой их себестоимостью. Рассмотрим их возможные конструкции.

Проект стандарта определяет комплект (стационарный прибор, воспроизводящий метод Либа, и комплект средств измерений для поэлементного контроля его параметров) и параметры эталона второго разряда: V_A, m, R и материал индентора, проверяемые при поэлементной поверке (табл. 1), а также диапазоны твёрдости и метрологические характеристики при поверке по эталонным мерам твёрдости 1-го разряда. В ударных преобразователях рабочих средств измерений (твердомерах) ударник разгоняется до необходимой скорости при помощи пружины. В известных эталонных установках ударник разгоняется под воздействием гравитационного поля Земли.

Табл. 1. Параметры эталона второго разряда по методу Либа

Параметр	Ед. измерения	Тип ударного преобразователя
		D	S	E	DL	D+15	C	G
Скорость удара VА	м/с	2,05	2,05	2,05	1,82	1,70	1,40	3,00
Предельно допустимое отклонение скорости удара	м/с	±0. 0025	±0.0025	±0.0025	±0.0020	±0.0020	±0.0020	±0.0050
Масса ударника m	г	5,45±0,03	5,45±0,03	5,45±0,03	7,25±0,03	7,25±0,03	3,10±0,03	20,00±0,03
Радиус сферического наконечника индентора R	мм	1,500±0,003	1,500±0,003	1,500±0,003	1,390±0,003	1,500±0,003	1,500±0,003	2,500±0,003
Материал индентора		WC-Co*	с**	PCD***	WC-Co	WC-Co	WC-Co	WC-Co
Твердость индентора по Виккерсу	HV2	1600 ± 50	1600 ± 50	>4500	1600 ± 50	1600 ± 50	1600 ± 50	1600 ± 50
* Вольфрам-карбид кобальта ** Керамика *** Поликристаллический алмаз

Табл. 2. Диапазоны твердости по Либу и метрологические характеристики эталонов второго разряда при поверке по эталонным мерам твердости первого разряда.

Тип ударного преобразователя	Диапазоны твердости, HL*	Минимальная повторяемость, %	Предельная погрешность, %
D, D + 15	<500 500-700 >700	1,0 1,0 1,0	±2,0 ±1,5 ±1,0
DL, S	<700 700-850 >850	1,0 1,0 1,0	±2,0 ±1,5 ±1,0
С, Е	<600 600-750 >750	1,0 1,0 1,0	±2,0 ±1,5 ±1,0
G	<450 450-600 >600	1,0 1,0 1,0	±2,0 ±1,5 ±1,0
*HLD для ударных преобразователей типа D; HLD+15 для ударных преобразователей типа D+15; HLDL для ударных преобразователей типа DL; HLS для ударных преобразователей типа S; HLC для ударных преобразователей типа С; HLE для ударных преобразователей типа Е; HLG для ударных преобразователей типа G.

Известны две реализации эталонных установок, принципиально отличающихся способом измерения скорости ударника: на основе лазерного интерферометра и на основе катушки индуктивности.

Система измерения скорости на основе лазерного интерферометра используется в эталоне, разработанном в Германии (рис. 2). Установка реализует непрерывное измерение скорости движения ударника в процессе падения и отскока. Для измерения используется лазерный интерферометр на базе He-Ne-лазера фирмы SIOS Messtechnik GmbH, который имеет стабилизированную частоту излучения. В данной конструкции форма ударников отличается от применяемых в твердомерах, так как они должны обеспечивать отражение луча интерферометра.

Рис. 2. Структура и техническая реализация эталона на основе интерферометра:

1. лазерный интерферометр,
2. система позиционирования высоты сброса ударника,
3. цифровая линейка,
4. ударник,
5. направляющие стержни,
6. мера твердости,
7. стол.

Система измерения скорости с катушкой индуктивности реализована в эталоне, разработанном на базе твердомера Equotip 3 (рис. 3). В системе используется катушка индуктивности и ударник с постоянным магнитом в корпусе, аналогичный рабочим средствам измерения швейцарского производителя. Ударник с встроенным магнитом, пролетая сквозь катушку индуктивности со скоростью V_А при падении, наводит в ней ЭДС, амплитудой Е_А. При отскоке, двигаясь через катушку вверх со скоростью V_R, наводит в ней ЭДС амплитудой E_R противоположной полярности (рис. 4). В рамках работы над стандартом был разработан макет стационарного прибора, воспроизводящего метод Либа, для эталона второго разряда. Для решения задачи измерения скорости была выбрана система с использованием катушек индуктивности. Согласно стандартам для вычисления кода Либа используется отношение скоростей удара и отскока, однако в рабочих средствах измерений, в соответствии с теми же стандартами, расчёт кода по Либу выполняется по формуле: HL = 100 Е_R/Е_А.

Рис. 3. Эталон на базе твердомера Equotip 3 фирмы Proceq (Швейцария):

1. несущая стойка,
2. направляющая трубка для датчика типа D,
3. направляющая трубка для датчика типа G,
4. катушка индуктивности,
5. мера твердости.

Рис. 4. Диаграмма ЭДС, наведенной на катушке индуктивности при измерении твердости.

На взгляд авторов система с катушкой индуктивности является предпочтительной ввиду того, что она аналогична технологическому решению, используемому в рабочих средствах измерений. При этом для измерения V_A предлагается установка дополнительной катушки индуктивности.

Система измерения V_A (рис. 5) состоит из двух катушек L1 и L2, расположенных друг от друга на расстоянии ∆h. ЭДС с катушек поступают через измерительные усилители на входы аналого-цифровых преобразователей микроконтроллера, вычисляющего значение скорости.

Рис. 5. Структура системы измерения V_A с двумя катушками индуктивности:

1. ударник,
2. дополнительная катушка L1,
3. основная катушка L2,
4. постоянный магнит ударника,
5. направляющая трубка,
6. испытуемый образец.

Расчеты показали, что для ударника типа D V_A =2,05±0,0025 м/с обеспечивается при сбросе свободно падающего ударника с высоты H = 214±0,26 мм.

Скорость ударника должна измеряться при h не более 2 мм. После прохождения катушки L2 со скоростью V скорость ударника продолжает линейно увеличиваться до требуемой скорости V_A = V + gt.

При этом h = t(V_A + V)/2.

Время t прохождения расстояния h может быть найдено из решения квадратного уравнения: h = t(V_A+V)/2 = t(V_A + V_A – gt)/2 = V_At – gt²/ 2;

откуда gt² – 2 V_At + 2h = 0

и t=[V_A– (V_A² – 2hg)^1/2]/ g=[2,05 – (2,05²– 2*0,002*9,819)^1/2]/9,819≈ 0,978 мс.

Для обеспечения требуемых характеристик необходимо контролировать фактическую скорость и высоту h. Выполнить это можно по фиксации моментов прохождения ударником катушек L1 и L2, соответствующих амплитудам E_А1 и Е_А2 (рис. 4). Фиксация t₁ выполняется по пику ЭДС при прохождении катушки L1, а фиксация t₂ — при прохождении катушки L2 на расстоянии ∆h между ними. Параметры определяются из решения системы уравнений:

h = V_At₁+gt₁²/2;

h + ∆h = V_At₂+gt₂²/2.

Расстояние между измерительными катушками ∆h = V_A(t₂ – t₁) +g(t₂² – t₁²)/2.

Скорость в момент удара:

V_A = [∆h – g(t₂₂ – t₁²)/2]/(t₂ – t₁).

С учётом того, что ∆t=t₂-t₁, имеем: V_А=(∆h/∆t)-g(t₁² + ∆t/2).

На точность вычисления скорости влияют погрешности измерения ∆h и ∆t. Чувствительность к вариации ∆h: S_VA(∆h) = d(V₀)/d(∆h) = (1/∆t).

При допустимой погрешности задания расстояния между катушками от истинного значения δ_∆h погрешность измерения скорости V_A составит: ∆V_A=S_VA(∆h)* δ_∆h = δ_∆h/∆t.

Допустимое отклонение скорости определено стандартом: ∆V_A = ±2,5 мм/с. Тогда предельно допустимая погрешность задания расстояния между катушками: δ_∆h= ∆V_A ∆t.

Чувствительность к погрешности измерения времени движения ударника после пика ЭДС:

S_VA(t₁) = d |V_A | /d(t₁) = d | [∆h/(t₂ – t₁)] – g [t₁ + (t₂ – t₁)/2] | /d(t₁) = ∆h/∆t²+g/2;

S_VA(t₂) = d | V_A | /d(t₂) = d | [∆h/(t₂ – t₁)]- g [t₁ + (t₂ – t₁)/2] | /d(t₂) = ∆h/∆t² + g/2.

Общая чувствительность к погрешности измерения времени с учётом равной вероятности знака погрешности:

S_VA(t)= IS_VA(t₁) I+ IS_VA(t₂)l = 2∆h/∆t²+g.

При допустимой погрешности измерения времени δ₁ погрешность измерения скорости V_A составит:

∆V_A = S_V0(t) δ₁ = (2∆h/∆t²+g) δ₁.

Так как ∆V_A = ±2,5 мм/с, то предельно допустимая погрешность измерения времени δ₁ = ∆V_A /(2∆h/∆t² + g) = ∆V_A∆t²/(2∆h + g∆t²).

Анализ показывает, что оцифровка ЭДС с выходов катушек должна производиться с частотой f_кв = 1 МГц. При этом определение моментов t₁ и t₂, соответствующих пикам ЭДС. а также момента удара должны производиться после оцифровки ЭДС с полосой пропускания 100 кГц. Расстояние ∆h = 1 мм должно быть обеспечено с погрешностью не хуже ±10 мкм.

По результатам проведённой работы был разработан макет стационарного прибора, воспроизводящего метод Либа, для эталона твёрдости второго разряда по шкале D, параметры которого приведены в табл. 3. Катушки индуктивности L1 и L2 имели следующие размеры: внутренний диаметр 12 мм, внешний диаметр 17 мм, длина намотки 0,5 мм.

Табл. 3. Параметры макета эталона твердости по Либу второго разряда (по шкале D)

Параметры	Ед. измерения	Значения
Скорость удара, VA	м/с	2,05 ±0,0025
Высота сброса ударника	мм	214 ±0,26
Масса ударника, m	г	5,45 ±0,03
Радиус сферического индентора, R	мм	1,5 ±0,003
Материал индентора		WC-Co
Твердость индентора по Виккерсу	HV2	1600 ±50
Частота оцифровки ЭДС	МГц	1
Расстояние между катушками, ∆h	мм	1±0,01
Расстояние h	мм	<2

Предварительные испытания макета эталона были произведены с использованием комплекта мер твёрдости HLD491. 5. HLD608 и HLD770, изготовленных компанией Proceq и поверенных в Physikalisch-Technische Bundesanstalt (РТВ). При измерениях на мерах ∆V_A < ±2,5 мм/с. Результаты измерений представлены в табл. 4.

Табл. 4. Результаты экспериментов

Шкала твердости		HLD
Твердость эталонной меры твердости, ед.тв.		491,5	608	770
Показания прибора, ед.тв.	1	484	600	770
	2	487	599	765
	3	489	601	766
	4	488	605	766
	5	490	605	767
	6	483	607	769
	7	484	603	761
	8	485	604	762
	9	486	607	759
	10	487	605	761
Среднее значение показаний, ед. тв.		487	604	764
Абс. погрешность, ед.тв.		5	4	6
Размах показаний, ед.тв.		5	2	1
СКО		2,3	2,8	3,3
Повторяемость, %		0,5	0,5	0,4
Предельная погрешность, %		0,97	0,72	0,78

Выполненные эксперименты с использованием разработанного макета стационарного прибора, воспроизводящего метод Либа, показали, что предложенные технические решения могут быть положены в основу при разработке эталона твёрдости по Либу второго разряда для центров стандартизации и метрологии.

Литература

1. Leeb D. New dynamic method for hardness testing of metallic materials. — In: VDI-Report №308,1978. pp. 123-128.
2. DIN 50156-1:2007/Metallic materials — Leeb hardness test — Part 1: Test Method.
3. DIN 50156-2:2007/Metallic materials — Leeb hardness test — Part 2: Verification and calibration of the testing devices.
4. DIN 50156-3:2007/Metallic materials — Leeb hardness test — Part 3: Calibration of reference blocks.
5. ASTM A956/Standard Test Method for Leeb Hardness Testing of Steel Products. 2012.
6. ISO/DIS 16859-l:2015/Metallic materials — Leeb hardness test — Part 1: Test method.
7. ISO/DIS 16859-2:2015/Metallic materials — Leeb hardness test — Part 2: Verification and calibration of the testing devices.
8. ISO/DIS 16859-3:2015/Metallic materials — Leeb hardness test — Part 3: Calibration of reference test blocks.
9. Гоголинский К. В., Сясько В. А. Метрологическое обеспечение динамических методов измерения твёрдости в Российской Федерации: существующие проблемы и пути их решения. — В мире НК. 2014. № 1 (63). С. 69-76.
10. Потапов А.И., Сясько В.А.. Гоголинский К. В., Никазов А. А. Обеспечение единства измерений твёрдости динамическим методом в Российской Федерации. — Контроль. Диагностика. 2016. № 12. С. 44-50.

 

 

 

 

 

 

 

Анализ общей жесткости для элементарной операции Water Drop — Фонд безопасной питьевой воды

Николь Хэнкок

7 января 2017 г.

Начальная школа

Николь Хэнкок

7 января 2017 г.

Начальная школа

Цель : Определить концентрацию общей жесткости в питьевой воде в воде, обработанной в местном сообществе, и в пробе предельно допустимого уровня Саскачевана (SGLS) для целей контроля качества.

Определение будет проводиться методом тест-полосок. Вы сравните результат с прилагаемым образцом для контроля качества.

Общая жесткость является мерой содержания кальция и магния и выражается в виде карбоната кальция; нашему телу нужны как Ca, так и Mg, чтобы оставаться здоровым. В некоторых странах рекомендуются минимальные уровни кальция (уровни кальция должны быть выше 20 мг/л). Основной проблемой при повышенных уровнях жесткости является отложение накипи на трубопроводах и стоках, что делает их менее эффективными. Если вода слишком жесткая, это также снизит моющую способность многих видов мыла и моющих средств (мыло может не очищаться должным образом), а также повлияет на вкус воды.

Материалы:
1 – Аналитик общей жесткости 800 мг/л (SGLS)
2 – Пакеты с тест-полосками (с напечатанными на них цветными диаграммами)
2 – Одноразовые стаканы на 10 мл.

Метод:

1. Пометьте два стакана SGLS и Local.

2. Поместите 10 мл образца в стаканы.

3. Опустите одну тест-полоску в химический стакан на 3 секунды.

4. Удалите и немедленно сопоставьте с ближайшим цветом в таблице цветов, которая находится на упаковке тест-полосок. Цвет стабилен только в течение 1 минуты.

5. Считайте и запишите результаты в мг/л (частей на миллион), сопоставьте с лучшим цветом для определения концентрации общей жесткости.

6. Повторить для образца рекомендуемого предела.

Запишите свои результаты

Результаты:

Предельно допустимая проба Саскачевана (SGLS) для общей жесткости должна давать результат, очень близкий к нормативу 800 мг/л; это очень высокий уровень жесткости, и его можно встретить только в неочищенных колодезных источниках.

Безопасное обращение с материалами
Всегда следует соблюдать осторожность при обращении с любыми химическими веществами. Хотя этот тест безопасен для использования в любой области, будьте осторожны с поставляемыми материалами.

Общая жесткость

Что такое общая жесткость и почему мы проверяем на нее воду?

Рекомендации по твердости основаны на эстетических, а не на медицинских соображениях. Жесткая вода вызывает образование накипи в водопроводных трубах, сантехнике и кухонной технике (см. фото). Отложение накипи в баках горячей воды и котлах увеличивает затраты на отопление и может привести к преждевременному выходу из строя отопительного оборудования. Накипь, отложившаяся в одежде во время стирки, вызовет повышенный износ ткани. Мыло вступает в реакцию с жесткой водой с образованием творога, а также может вызывать шелушение и раздражение кожи. Кроме того, при стирке или стирке в жесткой воде требуется больше мыла или моющего средства.

Откуда берется жесткость воды?

Жесткость в первую очередь обусловлена ​​растворенными минеральными соединениями кальция и магния, хотя меньший вклад в жесткость вносят и некоторые другие ионы, включая железо и марганец. Величина жесткости выражается в миллиграммах на литр (мг/л) или гранах на галлон (gpg) в пересчете на карбонат кальция. Твердость рассчитывается по уравнению Твердость = 2,497 (Ca) + 4,118 (Mg). Поэтому колебания пула магния влияют на жесткость сильнее, чем колебания кальция.

Основные компоненты жесткости, кальций и магний, действительно полезны для человека. В Канаде нет рекомендаций по кальцию в воде, и при его наличии в питьевой воде кальций может считаться полезным для питания (при потреблении уровня около 50 мг / л питьевая вода обеспечит от 5 до 10% суточной потребности в кальции. ). Европейское сообщество установило рекомендуемый уровень 100 мг/л без максимально допустимой верхней концентрации. Европейский Союз также заявил, что вода, предназначенная для потребления человеком, должна содержать не менее 20 мг Ca/л.

Магний является важным питательным веществом для человека, взрослым требуется около 350 мг в день. Умеренные уровни магния могут обеспечить питательную пользу людям, потребляющим диету с дефицитом магния. В Канаде нет рекомендаций в отношении магния, но Европейское сообщество предлагает рекомендуемую норму 30 мг / л с максимально допустимым уровнем 50 мг / л, что может быть связано с сильным влиянием магния на жесткость и не имеет значения для здоровья.

Что говорят инструкции о твердости?

В Руководстве по качеству питьевой воды в Канаде отмечается следующее:

1) общественное признание жесткости значительно различается. Как правило, уровни жесткости от 80 до 100 мг/л в виде CaCO ₃ считаются приемлемыми;

2) уровень выше 200 мг/л считается плохим, но допустимым;

3) уровни выше 500 мг/л обычно считаются недопустимыми;

4) при умягчении воды методом натрий-ионного обмена рекомендуется иметь отдельный запас неумягченной воды для кулинарных и питьевых целей.

Правительство Саскачевана установило верхний допустимый предел жесткости на уровне 800 мг/л. Однако такой высокий уровень придаст воде вкус и вызовет проблемы со стиркой одежды, минералы будут откладываться на посуде, в ваннах и душевых, а водонагреватели станут менее эффективными.

Что произойдет, если твердость слишком низкая или слишком высокая?

Если жесткость слишком низкая, вода может быть довольно агрессивной, выщелачивая медь и выводя из водопроводных труб. При очень низкой жесткости в воде также будет низкий уровень полезных ионов, особенно кальция и магния. Слишком высокая жесткость может иметь неприятный вкус, может высушивать кожу и вызывать образование накипи на арматуре и во всей системе распределения воды. Такое масштабирование нежелательно, так как оно начинает снижать эффективность сантехнических систем, что приводит к большему энергопотреблению и увеличению затрат.

Карта общей жесткости воды в США. Ожидается, что указанные тенденции сохранятся в Канаде
Источник: http://water.usgs.gov/owq/map1.jpeg

Что делать, если уровень жесткости воды слишком низкий или слишком высокий?

Коммунальные предприятия водоснабжения с высоким уровнем жесткости, возможно, не смогут снизить эти уровни, поскольку это трудно сделать до того, как в будущем широкое использование мембранных технологий станет обычным явлением. Эти мембраны, такие как нанофильтрационные мембраны и мембраны обратного осмоса, могут эффективно удалять из воды как ионы кальция, так и магния (основные причины жесткости). Однако при использовании обратного осмоса (который удаляет практически все ионы кальция и магния) следует иметь в виду, что в Европейском союзе указано, что вода, предназначенная для потребления человеком, должна содержать не менее 20 мг Ca/л. Вода, обработанная RO, часто не соответствует этому правилу, если в воду не добавляется кальций. В домах более распространено использование умягчителей, в которых ионы кальция и магния заменены натрием или калием, хотя многие дома в настоящее время устанавливают под раковиной мембраны обратного осмоса для обеспечения питьевой водой.

Tagged: общая жесткость, SGLS, тест-полоска, минералы, кальций, магний, тестовая вода

Калькулятор жесткости воды

Создано Рахулом Дхари

Отзыв Стивена Вудинга

Последнее обновление: 18 января 2023 г.

Содержание:

• Что такое жесткость воды?
• Как рассчитать жесткость воды с помощью этого калькулятора?
• Пример: Использование калькулятора жесткости воды
• Типы жесткости 9{2+}})(Mg2+) часто присутствуют в вашей обычной воде. Часто они полезны для здоровья. Однако они также могут вызывать такие проблемы, как образование накипи в трубах, засорение котлов и нагревателей и/или снижение эффективности оборудования. Читайте дальше, чтобы понять, как рассчитать жесткость воды.

  Важно помнить, что жесткость воды отличается от твердости металлической поверхности (калькулятор числа жесткости по Бринеллю).

  Что такое жесткость воды?

  Жесткость воды — это параметр, используемый для измерения растворенных в воде минералов, таких как кальций и магний. В зависимости от значения жесткости воды вода классифицируется как жесткая или мягкая. Жесткая вода распространена в районах, где в грунте встречаются гипс, известняк и мел. Жесткость воды измеряется в единицах мг/л (миллиграммов на литр), ppm (частей на миллион) или ммоль/л (миллимолей на литр). Формула для расчета жесткости воды (в 9{2+}})(Mg2+) в мг/л соответственно.

  В зависимости от значения жесткости вода подразделяется на жесткую или мягкую:

  2 90 Как рассчитать жесткость воды с помощью этого калькулятора?

  Чтобы рассчитать жесткость воды, выполните следующие действия:

  1. Введите значение концентрации кальция в мг/л .
  2. Введите значение концентрации магния в мг/л .
  3. Калькулятор жесткости воды теперь будет возвращать значение жесткости в мг/л CaCo3\mathrm{CaCo_3}CaCo3​.

  Пример: Использование калькулятора жесткости воды

  Оцените жесткость воды источника с концентрацией кальция 31 мг/л и концентрацией магния 27 мг/л .
  Для оценки жесткости воды:

  1. Введите значение концентрации кальция как 31 мг/л .
  2. Введите значение концентрации магния как 27 мг/л .
  3. Использование калькулятора жесткости воды:

  Твердость = 2,497 кал + 4,118 мг = 2,497 × 31 + 4,118 × 27 = 188,6 \ scriptsize \ qquad \ begin {align *} \mathrm{Твердость} &= 2,497~\mathrm{Cal} + 4,118~\mathrm{Mg} \\ \scriptsize &= 2,497\умножить на 31 + 4,118\умножить на 27 \\ &= 188,6 \end{align*}Жесткость​=2,497 Cal+4,118 Mg=2,497×31+4,118×27=188,6​

  Значение жесткости воды составляет 188,6 мг/CaCo3L188,6~\mathrm{mg/CaCo_3L}188,6 мг/CaCo3 Л. По шкале жесткости вода равна 9.0293 очень сложно .

  Типы жесткости

  Жесткость воды бывает двух видов — временная и постоянная. Классификация основана на наличии различных металлических соединений .

  • Постоянная жесткость — содержит сульфат кальция (CaSO4)(\mathrm{CaSO_4})(CaSO4​)/ хлорид кальция (CaCl2)(\mathrm{CaCl_2})(CaCl2​) и/или сульфат магния (MgSO4)(\mathrm{MgSO_4})(MgSO4​)/ хлорид магния (MgCl2) (\ mathrm{MgCl_2}) (MgCl2​).
  • Временная жесткость — из-за присутствия бикарбонатных соединений , таких как бикарбонат кальция (Ca(HCO3)2)(\mathrm{Ca(HCO_3)_2})(Ca(HCO3​)2​) и бикарбонат магния (Mg(HCO3) )2)(\mathrm{Mg(HCO_3)_2})(Mg(HCO3​)2​).

  Постоянная жесткость может быть удалена путем кипячения воды или пропускания воды через ионообменную колонку , тогда как временная жесткость может быть удалена кипячением воды или используя известь (гидроксид кальция — (CaHO3)(\mathrm{CaHO_3})(CaHO3​). Идея состоит в том, чтобы осадить соединения из раствора, а затем извлечь мягкую воду после охлаждения.

  Регулярное воздействие Жесткая вода может привести к образованию накипи в трубах, что приведет к потерям энергии в трубах. Узнайте больше об этом с помощью нашего калькулятора потерь на трение и калькулятора расхода в трубах.

  Часто задаваемые вопросы

  Что такое жесткость воды? это говорит нам о концентрации ионов магния и кальция в воде в виде различных соединений, таких как сульфат/бикарбонат магния и бикарбонат/хлорид кальция.

  Какие единицы измерения жесткости воды?

  Жесткость воды измеряется в единицах мг/л или частях на миллион ( ppm ).

  Как рассчитать жесткость воды?

  Жесткость воды можно рассчитать, выполнив следующие шаги:

  1. Умножьте концентрацию ионов кальция на 2,497 .
  2. Умножьте концентрацию ионов магния на 4,118 .

     Добавить комментарий Отменить ответ

     Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

     Комментарий *

     Имя *

     Email *

     Сайт

     Рубрики

     • Винторезные станки
     • Вопросы и ответы
     • Карусельные станки
     • Советы мастера
     • Станок 1М63
     • Токарные станки
     • Фрезерные станки
     • Разное

  Жесткость (мг/CaCO3L\mathrm{мг/CaCO_3L}мг/CaCO3​L)	23 Классификация
  0-60	Soft
  61-120	Moderately hard
  121-180	Жесткая
  181-240	Очень жесткая