Способ анализа плотности полидисперсного аэрозоля и устройство для его осуществления

 

1. Способ анализа плотности полидисперсного аэрозоля, включающий сравнение.счетных распределений аэрозольных частиц по линейньгм и аэродинамическим размерам, отличающийся тем, что, с целью определения спектра эффективной плотности полидисперсного аэрозоля и обеспечения экпрессности анализа этого спектра путем формирования фракций аэрозоля с фиксированным модальным аэродинамическим диаметром, исследуемый объем воздуха делят на два потока, первый поток направляк)т на оптический счетчик частиц, на котором определяют счетное распределение аэроз.ольньгх частиц по линейным размерам f(D), а из второго потока вьщеляют инерционным способом фракцию аэрозольных частиц с квазинормальным распределением, характеризуемьм модальным ЦА„ /.максимальным D. и минимальным аэродинамическими диаметрами, вьшрдят из второго потока частицы вне этих пределов, направляют вьщеленную фракцию на оптический счетчик аэрозольных частиц, на котором определяют счетное распределение вьщеленных аэрозольных частиц по линейным размерам f (D), после этого эффективную плотность частиц полидисперсного аэрозоля рассчитывают по формуле р; i ,, где р f(D)/f(D) d(D). - 1 D/ , - модальный диаметр распределим , ления линейных размеров выделенных инерционным способом частиц, формируемый частицами аэрозоля с эффективной плотностью р. , а спектр эффективной плотности рассчитывают по формуле 2 где N. - относительное число частиц с эффективной плотностью f (D) - счетное распределение выделенных аэрозольных частиц по линейным размерам; f(D) - счетное распределение всех аэрозольных частиц по линейным размерам; ; Dj, границы интервала диаметра частиц. 2. Устройство для анализа плотности полидисперсного аэрозоля, содержащее оптический счетчик частиц, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что. рнодополнительно содержит расположенные последовательно по ходу движения частиц одноступенчатый инпактор с рабочим проходным отверстием одноступенчатый центрипитер с рабочим проходным отверстием выходной трубкой и боковым штуцером, соединенным с аспирационньм устройством, выход которого соединен с фильтром. (/) С N9 ГО О1 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 1) g С 01 N !5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 б о»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3705039/24-25 (22) 28 02.84 (46) 15.12.86. Бюл. У 46 (72) В.И.Бадьин, О.А.Кочетков и А.А.Молоканов (53) 536.35(088.8) (56) Градус Л.Я. Руководство по дисперсному анализу методом микроскопии. N.: Химия, 1979, с. 189.

Гришмановский В.И. Дозиметрический и радиометрический контроль.

M. Атомиздат, 1980, с. 82. (54) СПОСОБ АНАЛИЗА ПЛОТНОСТИ ПОЛИДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ И УСТРОЙСТВО

ДНЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ анализа плотности полидисперсного аэрозоля, включаю" щий сравнение. счетных распределений аэрозольных частиц по линейным и аэродинамическим размерам, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью определения спектра эффективной плотности полидисперсного аэрозоля и обеспечения экпрессности анализа этого спектра путем формирования фракций аэрозоля с фиксированным модальным аэродинамическим диаметром, исследуемый объем воздуха делят на два потока, первый поток направляют на оптический счетчик частиц, на котором определяют счетное распределение аэрозольных частиц по линейным размерам

f(D), а из второго потока выделяют инерционным способом фракцию аэрозольных частиц с квазинормальным распределением, характеризуемым модальным Эд„, максимальным D>, и минимальным Эд аэродинамическими диаметрами, выводят из второго потока частицы вне этих пределов, направляют выделенную фракцИю на опти-. ческий счетчик аэрозольных частиц, на котором определяют счетное распределение выделенных аэрозольных частиц. по линейным размерам Е+(Р), после этого эффективную плотность частиц полидисперсного аэрозоля р;, рассчитывают по формуле р,. =iВ„ р /Р„.„ где p = 1 г/смз; о

D,,— модальный диаметр распредеhtnl ления линейных размеров выделенных инерционным способом частиц, формируемый частицами аэрозоля с эффективной плотностью р., а спектр эффективной плотности рассчитывают по фор»

1 муле 1) Э

N; = = f (D)/f(D) d(D), Ъ где М, — относительное число частиц С с эффективной плотностью р, f (D) — счетное распределение вы- Я деленных аэрозольных частиц по линейным размерам;

f(D) - счетное распределение всех аэрозольных частиц по линейным разме- Ю рам; фиий (Р,, D )- границы интервала диаметра Ьф частиц. Ьюб

2. Устройство для анализа плот- (, Д ности полидисперсного аэрозоля, со- фф держащее оптический счетчик частиц, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. онодополнительно .содержит расположенные последовательно по ходу дви-,ф)э жения частиц одноступенчатый инпактор с рабочим проходным отверстием одноступенчатый центрипитер с рабочим проходным отверстием выходной трубкой и боковым штуцером, соединен" ным с аспирационным устройством, выход которого соединен с фильтром.

1212153

Изобретение относится к области исследования физических и химических свойств вещества, конкретно к области определения размеров частиц или их распределения по размерам и может быть использовано при исследовании загрязнения воздушной среды промышленными аэрозолями.

Целью настоящего изобретения является определение спектра эффектив- 10 ной плотности полидисперсного аэрозоля и обеспечение экспрессности этого спектра путем формирования фракций аэрозоля с фиксированным модальным аэродинамическим диаметром.

На фиг.1 показана зависимость эффективности 2 формирования фракций аэрозоля с фиксированным модальным аэродинамическим диаметром D„; на фиг.2 представлено устройство, 20 реализующее предложенный способ; на фиг..1 — кривая.1 — эффективность импактора; кривая 2 — эффективность центрипитера; кривая 3 --. эффективность устройства.

Исследуемый объем воздуха делят на два потока. Первый поток направляют на оптический счетчик частиц, на котором ойределяют счетное распре" деление аэрозольных частиц по линей ным размерам f(D), а из второго потока инерционным способом выводят аэрозольные частицы, имеющие аэродинами." ческий диаметр больше заданного ВА! и меньше заданного D„ TBK, To6 t 35 . оставшиеся в потоке аэрозольные частицы имели известное распределение

-по аэродинамическим диаметрам с явно выраженным максимумом. Затем второй поток направляют на оптический счетчик аэрозольных частиц, на котором определяют счетное распределение выделенных аэрозольных частиц по линейным размерам.

После этого эффективную плотность частиц и (D) полидисперсного аэрозоля р рассчитывают.по формуле ! р. D, р. /D„ р, = 1 г/см>, 50

При этом .содержащиеся в воздухе аэрозольные частицы, имеющие диаметр (аэродинамический) больше заданного DA,, будут оседать под дей5 ствием инерции на мишени б импактора (см. фнг.2), а частицы, имеющие аэродинамический диаметр меньше заданного D,, будут иметь недоста.— точную инерцию для того, чтобы досгде D,. — модальный диаметр распреА!!! деления частиц, выделенных инерционным способом;

D . — модальный диаметр распреАmi деления частиц с эффективной плотностью р;.

Спектр эффективной плотности N; рассчитывают по формуле

И. = f (D) f(D)aD, D где И вЂ” относительное число час-! тиц с эффективной плотностью р.; !! 1 (П) — счетное распределение выделенных аэрозольных частиц по линейным размерам;

f(D) — счетное распределение всех аэрозольных частиц по линейным размерам: (D, 9 ) — границы интервала диаметров частиц.

Схема устройства, реализующего способ, приведена на фиг.1

Оно содержит одноступенчатый импактор 4 с рабочим проходным отверстием 5 и мишенью 6, одноступенчатый центрипитер 7 с рабочим проходнымотверстием 8, пластиной 9, выходной трубкой 10 и боковым штуцером 11, .аспирационное устройство 12, фильтр

13 и оптический счетчик частиц 14 °

Импактор имеет диаметр рабочего проходного отверстия 3-4 мм (оптимальный 3,2 мм), центрипитер имеет диаметр рабочего проходного отверстия 1,5-2,5 мм (оптимальный 2,2 мм) и внутренний. диаметр выходной трубки

0,5-1,5 (оптимальный 1 мм), а аспирационное устройство обеспечивает установление фиксированного расхода исследуемого воздуха через импактор и центрипитер от 0,5 до 40 л/мин, Способ реализуется на данном. устройстве следующим образом.

Часть исследуемого объема возду-, ха направляют на универсальный лазерный спектрометр аэрозолей УЛСА-1, который позволяет определять распределение f(D) линейных размеров всех аэрозольных частиц, находящихся в данном объеме воздуха, в диапазоне от 0,3 до 10 мкм за время около 0,55 мин в зависимости от концентрации аэрозоля. Другую часть исследуемого объема воздуха аспирационным устройством протягивают с фиксированной объемной скоростью через импактор 4 и центрипитер 7.

3 12! 2 тичь поверхности пластины 9, и будут увлекаться потоком воздуха в аспирационное устройство 12.

В результате в отверстие выходной трубки 10 будут проникать аэро-, зольные частицы с распределением по аэродинамическим диаметрам, близким к нормальному, с известной модой Dp и 6 =(В, -DAa ) /20д 15Х

При этом приведенные выше размеры 10 отверстий импактора и центрипитера позволяют при изменении расхода от

0,5 до 40 л/мин менять модальный диаметр Э„ от 0,5 до 10 мкм. Это позволяет в зависимости от задачи ис- следовать спектр эффективных плотностей частиц аэрозоля во всем диапазоне аэродинамических диаметров от

0,5 до 10 мкм. Воздух, попадающий в выходную трубку 10 центрипитера, О протягивают аспирационным устройством, встроенным в спектрометр аэрозолей УЛСА-1, через камеру оптического счетчика частиц (спектрометра), в которой методом анализа интенсивности рассеянного отдельной частицей пучка света определяют распределение линейных размеров выде153 4 ленных частиц аэрозоля S+(D) за время

0,5"5 мин, которое выводят на экран многоканального анализатора импульсов. При этом фильтр 13 служит для отсечения возможного дополнительного источника аэрозолей, например паров масла.

После этого проводят построение распределения Е (1О/Й(П) которое должно иметь один пик нормального распределения с модой D„ H 26

= 30X в том случае, если все аэрозольные частицы имеют эффективную плотность р, при этом D„ и D„ связаны соотношением

2 ьге 1î m> зе D ID где p, = 1 z /cM несколько пиков нормального распределения с модами в том случае, если аэрозольные частицы имеют несколько эффективных плотностей р., при этом в, р -о р (в .; N. f f (D))f(D)dD, Ъ, где (D,, D% } - границы интервала диаметров частиц.

1212153

Составитель А.Городецкий

Редактор И.Рекова Техред И.Попович Корректор N.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 6973/2 . Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и. открытий

113035, Москва, )11-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4