Способ измерения концентрации аэро-золя

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетсиии

Соцмапистичесиии

Республик

< >840706 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 12. 79 (21) 2848742/17-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5l)М. Кл.

G 01 N 15/02

Госудерствеииый комитет

СССР

Опубликовано 23 ° 06 ° 81 ° Бюллетень й- 23 до делам изобоетеиий и открытий (53) УДК 539.215. . 4 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 06. 81

Д. Л. Зеликсон (72) Автор изобретения (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к методам исследования физических и химических свойств веществ, конкретно к способам определения концентрации дисперсной фазы в двухфазных потоках, и может быть использовано для конт5 роля запыленности промышленных выбросов в области охраны окружающей среды

Известен способ измерения конценттв рации аэрозоля, включающий предварительную зарядку частиц коронным разрядом и последующую регистрацию тока, перенесенного частицами 1 11.

Ток или заряд частиц измеряют

15 с помощью электростатического электрода, потенциал которого определяется наведенным частицами индукционным зарядом.

Способ обладает малой чувстви20 тельностью и применим в узком диапазоне концентраций, в основном, для измерений в обитаемых помещениях и атмосферном воздухе.

Известен способ измерения больших концентраций аэрозоля, включающий регистрацию изменений тока коронного разряда, экранированного первоначально незаряженными частицами, движущимися в потоке аэрозоля с известной скоростью (2) . В данном методе скорость потока настолько мала, что частицы в поле разряда приобретают предельный заряд, поэтому разность токов при наличии частиц и без них определяется концентрацией частиц независимо от скорости. При повышении скорости, когда время проле" . та частиц области разряда,е=6/ч (1) где Й вЂ” размер, этой области вдоль потока в метрах;

v — - скорость частиц, становится порядка 0,1 с и меньше, частицы приобретают заряд 90Х от предельного и меньше (I). В таком случае, для определения концентрации необходимо

840706 ввести соответствующую поправку в измеряемый ток, зависящую от скорости потока.

Известный способ осуществляют устройством, содержащим электроды коронного разряда, установленные в насадке, соединенным трубопроводным трактом с побудителем тяги

Однако способ обладает погрешностью измерения, обусловленной случайными пульсациями начального (нулевого) тока в обеспыленном газе. Причины этих пульсаций многочисленны, к ним относятся флуктуации химических и физических параметров дисперсионной среды (газа), а также абразивный и коррозионный износ поверхности коронирующего электрода.

Указанная погрешность снижает точность измерения. Для устранения этой погрешности необходимо производить периодическую поверку нулевого тока. Известный способ используют только для индикации пыли, а не измерения, причем в первоначально обеспыпенном воздухе, поэтому значение нулевого тока известно. В промышленных газоходах отсутствует возможность создания обеспыленного газа того же химического состава и физического состояния, поэтому с расширением области применения известного способа недопустимо снижается точность измерения.

Цель изобретения — повышение точ-ности путем периодической поверки нулевого тока.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения концентрации аэрозоля, включающем регистрацию.изменений тока коронного разряда, экранированного первоначально незаряженными частицами,движущимися в потоке аэрозоля со скоростью, обеспечивающей зарядку частиц, в момент поверки нулевого тока повышают скорость потока до величины, исключающей зарядку частиц в потоке аэрозоля и регистрируют разность токов, измеренных при двух скоростях потока, Способ может быть осущест :,лен устройством, содержащим электроды коронного разряда, установленные в насадке, соединенном трубопроводным трактом с побудителем тяги, в котором в тракт врезана проточная камера заданного объема с двумя па10

55 рами параллельно соединенных коммутаторов дросселей, из которых первая пара дросселей, различающаяся диаметром отверстий, расположена на входе в камеру, а вторая пара идентичных дросселей — на выходе из камеры,причем одновременно коммутированы на входе и выходе по одному дросселю различного диаметра.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа.

В пыпезаборном насадке 1 расположены осадительный 2 и коронирующий 3 электроды, соединенные соответствующими кабелями с источником 4 высокого напряжения постоянного тока и регистратором 5 изменений тока коронного разряда. Насадок 1 пневматически соединен трубопроводным трактом

6 с проточной камерой 7 и побудителем тяги, например эжектором 8. На входе и выходе камеры 7 установлены две пары параллельно соединенных к камере 7 дросселей 9 и 10, причем дроссели 9 имеют большее проходное отверстие, чем дроссели 1О. Дроссели 9 и !О соединены с трактом 6 ком мутатором 11, снабженным механическим приводом 12 периодического действия.

В процессе измерения насадка 1 благодаря диффузорности заборного отверстия обеспечивается изокинети— ческий отбор исследуемого аэрозоля с помощью эжектора 8 при включенных источнике 4 высокого напряжения и регистраторе 5. В поле коронного разряда между электродами 2 и 3 частицы приобретают электрический заряд, снижая. напряженность поля и регистрируемый ток пропорционально своей концентрации, а точнее суммарной поверхности частиц, находящихся в единице объема газа при известной скорости потока. На это время привод

12 устанавливает коммутатор 11 в по— ложении, изображенное на чертеже, где ко входу камеры 7 соединен дроссель 10 с меньшим отверстием, а к выходу — дроссель 9 с большим отверстием. Значительное сопротивление входного дросселя обеспечивает в камере 7 наибольшее разряжение, соответствующее возможностям эжектора 8, Привод 12 периодически переключает коммутатор 11 в положение, когда ко входу камеры 7 соединен дроссель

9, а к выходу — дроссель 10. Малое

840706 сопротивление дросселя 9 на входе приводит к быстрому заполнению камеры 7 аэрозолем и заданному повышению скорости потока в области коронного разряда. Измеряемый ток корон- 5 ного разряда при повышенной скорости соответствует нулевому значению,имеющему место в обеспыпенном газе благодаря тому, что частицы не успели приобрести заряд, l0

Таким образом, искомая концентрация пропорциональна разности токов при двух значениях скорости, т.е. переменной составляющей.

Длительность поверки определяется l5 постоянной времени натекания в камеру

7, зависящей от объема этой камеры и гидравлического сопротивления дросф селя 9 при достаточно большом сопротивлении дросселя 10. 20

Погрешность определения нулевого тока можно оценить в зависимости

Способ измерения концентрации аэрозоля, включающий регистрацию изменений тока коронного разряда, экранированного первоначально незаряженными частицами, движущимися в потоке аэрозоля со скоростью, обеспечивающей зарядку частиц, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности путем периодической поверки нулевого тока, в момент поверки по- . вышают скорость потока до величины, исключающей зарядку частиц в потоке аэрозоля и регистрируют разность токов, измеренных при двух скоростях потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Верещагин И. П., Левитов В. И.

Иирзабекян Г. 3., Пашин М. М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем.

М, "Энергия", 1974, с. 167.

2. Патент США И 393285 I, кл. 08 В 17/10, 1974 (прототип) .

30.от скорости потока, рассматривая кинетику зарядки частиц в поле коронного разряда

rpe g — заряд, приобретаемый частицей аэрозоля; — предельный заряд частицы

Щ при заданной напряженности электрического поля и неограниченном времени зарядки;

0 01 с — постоянная вре1 мени зарядки для воздуха при нормальных условиях, При известной скорости по формуле (1) можно определить время зарядки, 40 затем по формуле (2) — заряд частицы, а по рассчитанному заряду и регистрируемому току короны находят концентрацию частиц, 6

Если повысить скорость потока до

V ) 10 1 м/с, то время зарядки частиц станет t C 10 . Из формулы (2 ) можно вычислить, что заряд частицы при этом составляет менее IX от предельного, что и обуславливает погрешность определения нулевого тока.

В разработанном макете устройства электрод 2 имеет диаметр 0,01 м и длину вдоль потока, обозначенную на чертеже, 0,01 м, которая и определяет размер области разряда. Скорость потока в момент поверки составляет 100 м/с. При объеме камеры

7-10 л длительность поверки несколько более 0,002 с.

Формула изобретения

840706

Составитель Е. Маллер

Редактор М, Ликович Техред М.Голннка Корректор Н. Бабинец

Заказ 4751/63 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, И-35, Раушская наб., д . 4/5 филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4