Способ измерения дисперсного состава аэрозолей

 

ОП ИСА

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстическив

Республик

45902 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.10.75 (21) 2182205/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 27.04.77 (51) М. Кл б 01 N 15/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 539. 2,18 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения Б. Ю. Кольцов, А. А. Подольский и В. И. Турубаров (71) Заявитель Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА АЭРОЗОЛЕЙ

Изобретение относится к способам определения размеров частиц и их концентрации.

Известен способ измерения дисперсного состава аэрозолей, основанный на взаимодействии заряженных частиц аэрозоля с электростатичеоким )IIOJIBM (1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ для измерения распределения частиц твердой фазы аэрозолей по размерам и концентраций частиц каждого размера в диапазоне от 1 до

100 мкл. Исследуемый аэрозоль пропускают с контролируемой скоростью через цилиндрический корпус прибора (2).

Проходя через первую секцию, частицы заряжаются с помощью коронного разряда, причем время нахождения частиц в первой секции достаточно для приобретения частицами заряда насыщения, пропорционального диаметру частиц. Ниже по течению заряженные частицы подвергаются действию аксиального электрического поля. Скорость частиц в электрическом поле является функцией их заряда, который в свою очередь является функцией их размера, так что частицы большего диаметра пройдут вторую секцию быстрее.

Таким образом, во второй секции в осевом направлении происходит сепарация частиц по размерам. Величина заряда на частицах связана с промежутком времени, прошедшим между коронным разрядом и моментом регистрации частиц, что позволяет по величине заряда определить частицы каждого размера, а следовательно, и функцию распределения их по размерам, Однако известный способ характеризуется слабовыраженной зависимостью скорости электростатического осаждения частиц от их радиусов во всем спектре размеров.

Цель изобретения — повышение точности измерения дисперсного состава аэрозолей.

Достигается это тем, что по предлагаемому способу измеряют частоту асимметричного электрического поля и измеряют заряд при

15 каждом фиксированном значении частоты поля.

Сущность способа заключается в том, что на увлекаемые потоком воздуха предварительно заряженные аэрозольные частицы воздействуют поперечным к направленшо потока асимметричным переменным отклоняющим электрическим полем определенной частоты, которое характеризуется тем, что не имеет постоянной составляющей и амплитуда его напряженности достаточна для сообщения частицам аэрозоля колебательного движения с числами Рейнольдса, большими 0,1. Вследствие асимметричности отклоняющего поля частицы в течение положительной и отрицательЗО ной полуволн одного периода вынужденны. .

545902 колебаний движутся с разными скоростями, а так как сила сопротивления среды при числах Рейнольдса, больших 0,1, является нелинейной функцией скорости, то и амплитуда положительного I отрицательного смещений оказывается разной. В результате за время воздействия отклоняющего поля частицы получают смещение в направлении, перпендикулярном направлению потока аэрозоля, причем величина этого смещения имеет ярко выра- 0 жсппую резонансную зависимость от радиуса части r (фиг. 1). Затем измеряют заряд, индуцируемый потоком на измерительном электроде, установленном в нем, и по величинам зарядов, полученных при различных зпачс- 15 ниях частоты отклоняющего поля, судят о диспсрсном составе аэрозоля.

На фиг. 2 представлено одно из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ. 20

В трубопроводе 1 из изоляционного материала последовательно по направлению движения исследуемого потока аэрозоля сооспо установлены зарядная камера, состоящая из двух электродов — металлического цилиндра

2 и расположенной на оси трубопровода металлической иглы 3, пергая измерительная камера, состоящая из двух изолированных коаксиальных цилиндров, из которых внутренний цилиндр 4 заземлен, а наружный б соединен с входо;I высокочувствительного измерительного усилителя б переменного тока. Кроме тоI о> B т» Ooпроводе 1 coOcIIQ pcTBHoB lcHhl и IoIIIIIoII!ая система, состоящая из внсншсго цилиндрического электрода 7 и заземленного 35 проволочного электрода 8, расположенного на оси трубопровода, вторая измерительная камера, содержащая два изо «IIpnaaIII:IIx коаксиальпых цилиндра (электрода), из которых внутренний цилиндр 9 заземлен, а наружный 4о

10 соединен с входом второго измерительного усилителя 11 переменного тока. Диаметры заземленных цилиндров 4 и 9 одинаковы.

Измерение производится следующим образом: на электроды 2 и 8 зарядной камеры по- 45 дастся импульсное униполярпое папряжеии .

U, вызывающее в межэлектродном пространстве импульсный коронный разряд. Аэрозольные частицы, проходящие через зарядную ка:леру во время импульсного коронного разряда, приобретают отрицательный электрическийй заряд, пропорциональный квадрату их радиуса. В результате поток аэрозоля, выходящий из зарядной камеры, оказывается промодулированным по объемной плотности электрического заряда с частотой, равной частоте напряжения U. Поток аэрозоля, проходя через первую измерительную камеру, индуциру ст на наружном электроде 5 переменный электрический заряд, пропорциональный кон- 50 центрации аэрозольных частиц, п",xoäÿùèõñII в потоке.

Затем заряженные частицы попадают в отклоняющую систему, к электродам которой приложено асимметричное переменное электрическое напряжение U„,, Амплитуда этого

IIaIIpsI>xeIIIIsI имеет величину, достаточную для сообщения частицам движения, характеризуемого числами Рейнольдса, большими 0,1. По:I действием псременного отклоняющего напряжения частицы совершают вынужденные колебания в направлении, перпендикулярном оси трубопровода, с преимущественным дрейфом к электроду 8 отклоняющей системы. Таким образом, количество частиц, проходящих между электродами 4 и 5 измерительной камеры, больше, чем количество частиц, проходящих между электродами 9 и 10 второй камеры. Следовательно, и заряд, измеряемый усилителем 11, меньше заряда, измеряемого усилителем б, на величину, пропорциональную концснтрации частиц, размеры которых лежат в диапазоне, определяемом частотой отклоняющего напряжения. Величина вызванного дрейфом суммарного смещения, приобретаемого частицей при определенной частоте f, является нелинейной функцией радиуса частиц

r и имеет ярко выражснный резон-:íñ для частиц определенного радиуса (фиг. 1). Большая крутизна этой функции для частиц с радиусами, отличающимися от р адиуса резонанса, обусловливает высокую точность измерения дпсперспого состава. При определенной величине частицы fI отклоняющего напряжения из пространства, ограниченного электролами 9 и

10 второй измерительной камеры, выходят все частицы с радиусами, лежащими в диапазоне Лгь при значении f — частицы с радиусами в диапазоне 412 и т. д, для которых величина смсщения S оказывается большей или равной разности радиусов АР электродов измерительной камеры.

Формула изобретения

Способ измерения дисперсного состава аэрозолей, при котором поток аэрозоля ионизируют, например, с помощью коронного разряда, воздействуют I:à заряженные ".,ýpîçîëüные частицы поперечным к направлению потока асимметричным переменным электрическим полем и измеряют заряд аэрозольIII Ix частиц, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью по вьппе пия -.îчгности измерения, изменяют частоту этого поля, и измерение заряда производят при каждом фиксированном значении частоты поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 269568. кл. G 01 X 15/02, 1968.

2. Патент СШЛ J¹ 3763428, кл. 324 — 71 СР, 1973 (прототип).

545902

7 В 9 эргэ//ль

/Риг Л

Составитель Э. Скорняков

Текрсд Л. Кочемирова Корректор И, Симкина

Редактор Н. Петрова

Тип. Харьк. фи/и пред. «Патент»

Заказ 115/302 Изд. ¹ 427 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, /К-35, Раушская наб., д. 4/5