Способ измерения дисперсного состава грубодисперсного аэрозоля

 

Изобретение может быть использовано в металлургии, промышленности строительных материалов, медицине и химической промышленности для определения дисперсного состава жидких и твердых аэрозолей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Предварительно заряжают частицы аэрозоля (ЧА), подают поток аэрозоля (ПА) в осадительный конденсатор (ОК), в котором одновременно воздействуют на ЧА поперечными к направлению ПА переменным и постоянным электрическими полями, прикладывая к электродам ОК знакопеременное напряжение, амлитуду которого изменяют, а период следования устанавливают меньшим, чем время прохождения ПА через ОК, и постоянное напряжение, и измеряют заряд ЧА на выходе из ОК при каждом фиксированном значении амплитуды знакопеременного напряжения. Постоянное напряжение выбирают из условия полного осаждения на электродах ЧА с наименьшей электрической подвижностью за время прохождения ПА через ОК. В ОК происходит устойчивое пространственное разделение ЧА по размерам, выделение фракции ЧА в заданном диапазоне размеров, не оседающей на электроды ОК, и измерение совокупного заряда выделенной фракции, на который не оказывает влияния мелкодисперсная фракция в аэрозоле с широким спектром размеров. 4 ил.

(19) (g))5 С 01 N 15/02

1K!:33@1 йЧ . 1. л" (21) (22) (46) (71) онног (72)

Т. В. (53) (56) ¹ 545

Ав

¹ 883 (54)

СОСТА (57) зован строи и хи делен и тве ния

Пр едв аэроз (ПА) Из измер систе напри пения и тум и хи дел ен и тве

Ц но сти грубо 1г, ; СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Я .:,=, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУД РСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО И БРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ НТ СССР

К А TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

44526 74/24-25 l

04.07.88

23.11.90. Бюл. № 43 енинградский институт авиаци-. о приборостроения ,И.Суровцева, В.И.Турубаров, олобашкина и В.И,Козаченко

539.217.1 (088.8) вторское свидетельство СССР

902, кл. G 01 N 15/02, 1975. торское свидетельство СССР

709, кл. G 01 N 15/02, 1980.

ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО

А ГРУБОДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ з обр ет ение может быть исп опьо в металлургии, промышленности ельных мат ериалов, медицине (ческой промышленности для опрея дисперсного состава жидких дых аэрозолей. Цель изобретеповышение точности измерения. рительно заряжают частицы ля (ЧА), подают поток аэрозоля осадительный конденсатор (ОК), бретение относится к технике ний характеристик дисперсных и может быть использовано ер, в метеорологии для опредераспределения капель облаков нов по размерам, в медицине ческой промышленности для опрея дисперсного состава жидких дых аэрозолей, ь из обр ет ения — повышение точизмерения дисперсного состава исперсного аэрозоля. в котором одновременно воздействуют на ЧА поперечными к направлению ПА переменным и постоянным электрическими полями, прикладывая к электродам ОК знакопеременное напряжение, амплитуду которого изменяют, а период следования устанавливают меньшим, чем время прохождения,ПА через ОК, и постоянное напряжение, и измеряют заряд ЧА на выходе из OY при каждом фиксированном значении амплитуды знакопеременного напряжения. Постоянное напряжение выбирают из условия полного осаждения на электродах ЧА с наименьшей электрической подвижностью за время прохождения ПА через

ОК. В ОК происходит устойчивое пространственное разделение ЧА по размерам, выделение фракции ЧА в заданном диапазоне размеров, не оседающей на электроды ОК, и измерение совокупного заряда выделенной фракции, на который не оказывает влияния мелкодисперсная фракция в аэрозоле с широким спектром размеров. 4 ил.

На фиг. 1 представлено устройство для реализации способа; на фиг. 2функция распределения числа частиц исследуемого аэрозоля по размерам на выходе осадительного конденсатора; на фиг. 3 — зависимости коэффициента

К„„ проскока частиц аэрозоля от их размера через осадительный конденсатор, на фиг. 4 — зависимости времени осаждения частиц аэрозоля от их размера при различных значениях постоянного напряжения U, приложенного

1608499 к электродам осадительного конденсатора.

В трубопроводе 1 (фиг.1) из изоляционного материала последовательно по направлению движения потока исследуемого аэрозоля соосно установлены зарядная камера 2, содержащая два электрода — металлический цилиндр 3 и .расположенную на оси трубопровода 1 металлическую иглу 4

10 осадительный конденсатор 5, включающий внешний цилиндрический электрод

6 и коаксиально расположенный внутренний цилиндрический заземленный электрод 7, и измерительная камера 8, содержащая цилиццрический электрод 9, соединенный с входом усилителя 10 переменного, тока.

Способ осуществляют следующим образомм.

На электроды зарядной камеры 2 подают импульсное униполярное напряжение U = 5 ° 10 В, вызывающее в межэл ектр одном пр остра нст ве отрицательный импульсный коронный разряд.

Частицы аэрозоля, проходя через зарядную камеру 2 во время импульсного коронного разряда, приобретают отрицательный электрический заряд. Поток аэрозоля, выходящий из зарядной камеры 2, оказывается промодулированным по объемной плотности электрического заряда с частотой f = 30 Гц. равной частоте напряжения Ug+.

Затем поток аэрозоля с объемной скоростью V = 5 л/мин поступает в осадительный конденсатор 5, в котором радиус внешнего электрода 6

P,z = 10 м, радиус внутреннего электрода 7 P — — 0 5 10Г м и длина элект- 40 и рода L = 1,3 м. К электродам осадительного конденсатора 5 прикладывают синусоидальное напряжение амплитудой

U = i0 В и периодом следования

Т = 0,02 с (f = 50 Гц) и постоянное 45 напряжение U = 60 В. Время t npoпр хождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор 5 составляет

3, 8 с . За э то вр емя заряженные час тицы аэрозоля, двигаясь вдоль электро- 50 дов 6 и 7, смещаются под воздействием поперечных к направлению потока аэрозоля п ер емен ног о и постоянного эл ектрич ес ких полей, Частицы аэрозоля, радиусы которых меньше 8,5 мкм 55 оседают на внутренний электрод 7, а частицы, радиусы которых больше

9,5 мкм, оседают на внешний электрод

6 осадительного конденсатора 5.

После осадительного конденсатора

5 поток. аэрозоля, содержащий частицы в диапазоне размеров 8,5-9,5 мкм, поступает в измерительную камеру 8.

Проходя через камеру 8, заряженные частицы аэрозоля иидуцируют на цилиндрическом электроде 9 переменный электрический заряд, пропорциональный счетной концентрации N частиц в диапазоне размеров 8,5-9,5 мкм.

Прикладывая к электродам 6 и 7 осадительного конденсатора 5 синусоидальное напряжение амплитудой U =

2 10 В при остальных неизменных параметрах, обеспечивают выделение частиц аэрозоля в диапазоне размеров 5, 5-8 мкм. Измеряя заряд частиц на выходе из осадительного конденсатора 5 при П = 2 ° 10 В, получают сигнал, пропорциональный счетной концентрации N частиц в диапазоне размеров 5,5-8 мкм.

При амплитуде U< синусоидального напряжения, равной 3 ° 10 В, обеспечивают выделение частиц аэрозоля в диапазоне размеров 4-6,0 мкм.

Измеряя заряд частиц аэрозоля на выходе из осадительного конденсатора 5 при каждом фиксированном значении амплитуды Б синусоидального напряжения, получают функцию распределения числа частиц по размерам (фиг.2).

Период Т следования синусоидального напряжения составляет 0,5Х времени t прохождения потока аэрозоля

nР чер ез осадительный конденсатор 5.

При этом эффективность Р выделения заданной фракции частиц быпа близка к единице, !

Коэффициент К „О проскока частиц выделенной фракций (а<, а ) через осадительный конденсатор 5 определяют выражением

К

"P

Ф где N u N — счетная концентрация частиц аэрозоля до и после осадительного конденсатора 5.

На фиг. 3 приведены зависимости коэффициента К„проскока частиц от их размера, полученные при различных значениях амплитуды U синусоидального напряжения и остальных неизменных параметрах: U = 60 В, 7 =

= 0,02 с, Тд = 3,8 с.

1608499 б осадительного конденсатора 5 исключался вклад частиц мелкодисперсной фракции (а (1 мкм),что обеспечивало

l повйшение точности измерения дисперсного состава исследуемого грубодисперсного аэрозоля. даннь тель о

R = О

Ь янкова — 5 л/ пряж ни осажден в то ч а = 0,1 ричес

Кр мост дит ел золя знач е

С это сатор да 6

gez o

@лады нее н 2 ° 1

0,0 посто мого денса ли за от их

Ка даннь дител скоро ля, п

U мо ние ч и час щих н ность поток конде заряд

I

К к показали эксперименты, при геометрических размерах осади го конденсатора 5 (Кк = 10 м ,5 ° 10 м, 1 = 1,3 м) и посто скорости потока аэрозоля (V = мин), выбрав постоянное нае U = 60 В, обеспечили полное, ие частиц с радиусом а <1 мкм, исле и частиц с радиусом

-0,3 мкм с наименьшей электой подвижностью (фиг.3). ме того, исследовали эависивремени t осаждения в осаном конденсаторе 5 частиц аэрот их размера при различных иях постоянного напряжения U. целью в осадительном конден5 с радиусом внешнего электро— 10 м и радиусом внутрен-

-2 лектрода 7 Кб = 0,5 ° 1О м приали к электродам синусоидальпряжение амплйтудой U =

В и периодом следования Т = с (f = 50 Гц). Для значений нного напряжения, прикладываеэлектродам осадительного конора 5, U = 20 В; 60 В получиисимость t частиц аэрозоля размера (фиг.4) . показали эксперименты, при геометрических размерах осаного конденсатора и заданной ти потока исследуемого аэрозодбирая постоянное напряжение но обеспечить полное осаждестиц с а с 1 мкм, в том числе иц с а = 0,1-0,3 мкм, обладаюименьшей электрической подвижза время t„p прохождения аэрозоля через осадительный сатор 5-. При этом в измеряемом частиц аэрозоля на выходе из

Формула и з обр ет ения

Способ измерения дисперсного сос:— тава грубодисперсного аэрозоля, включающий предварительную зарядку частиц аэрозоля в ударном режиме

15 униполярными ионами, подачу потока аэрозоля в осадительный конденсатор, воздействие на заряженные частицы аэрозоля поперечным к направлению потока аэрозоля переменным электри20 ческим полем путем прикладывания к электродам осадительного конденсатора знакопеременного напряжения, амплитуду которого изменяют, и измерение заряда частиц аэрозоля на выхо25 де из осадительного конденсатора при каждом фиксированном значении амплитуды знакопеременного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, период следования знакопеременного напряжения устанавливают меньшим, чем время прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор, и одновременно с переменным полем воздействуют на заряженные частицы поперечным к направлению потока постоянным электрическим полем, величину которого выбирают из условия полного осаждения на электродах аэрозольных частиц. с наименьшей электрической подвижностью за время прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор.

1608499

2 д 4 5 6 7 д 9 70 гон а — -а»

Фиг.2

1608499 llP (т=цпгс) 1608499

toe

gg 2 Ф о8(g

ООО1 ОО1

Редактор Е.Папп

Заказ 3609 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государстве«ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

If l1

12

С о

g »

Фиг.4

Составитель А. Загнитько

Техред М. Ходанич Корректор Т,Палий

Гё210д

=МА(0Щ)

Rg = 01М

888=000&