ПОГЛОТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ИЗ ВОЗДУХА Российский патент 1994 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к устройствам для улавливания загрязнений из воздушной среды связыванием находящихся в анализируемом воздухе паров определяемых веществ специально подобранной поглощающей жидкостью. Последующий анализ полученного раствора подходящими методами дает возможность качественно и количественно характеризовать загрязнение воздушной среды. Основная область применения изобретения - экологический контроль воздушного бассейна и санитарно-гигиенический контроль загазованности воздуха рабочей зоны на уровне предельно допустимых концентраций. Кроме того, устройство может использоваться при анализе вентиляционных выбросов. Оно может применяться как составная часть автоматических газоанализаторов для мониторинга окружающей среды. Возможной областью применения является также очистка газов.

Известно поглотительное устройство для улавливания загрязнений из воздуха, содержащее частично заполненную поглощающей жидкостью емкость для взаимодействия потоков воздуха и поглощающей жидкости, выполненную в виде полого вертикально установленного цилиндра с дном, входной патрубок для подвода анализируемого воздуха, направленный по касательной внутрь цилиндра, смонтированную на выходном конце входного патрубка форсунку для распыления поглощающей жидкости потоком анализируемого воздуха и отводящий патрубок.

К недостаткам этого устройства относится сложность конструкции и невозможность улавливания парообразных веществ.

Технический результат изобретения состоит в упрощении конструкции устройства, увеличении степени концентрирования определяемого вещества, возможности улавливания парообразных веществ при эффективной их абсорбции поглощающей жидкостью и предотвращении брызгоуноса, влияющего на точность пробоотбора.

Для достижения технического результата в поглотительном устройстве для улавливания загрязнений из воздуха, содержащем частично заполненную поглощающей жидкостью емкость для взаимодействия потоков воздуха и поглощающей жидкости, выполненную в виде полого вертикально установленного цилиндра с дном, входной патрубок для подвода анализируемого воздуха, направленный по касательной внутрь цилиндра, смонтированную на выходном конце входного патрубка форсунку для распыления поглощающей жидкости потоком анализируемого воздуха и отводящий патрубок, согласно изобретению, дно емкости выполнено с расположенным в полости цилиндра по его центральной оси выступом, форсунка выполнена вакуумно-эжекционной, а ее ось расположена ниже начального уровня поглощающей жидкости.

Кроме того, нижняя часть емкости имеет форму половины внутренней поверхности круглого тора, а выступ ее дна - форму цилиндра с закругленным верхом с соотношением высоты выступа дна к его диаметру не менее двух.

Форсунка выполнена с диаметром, не меньшим половины расстояния между внутренней поверхностью цилиндра емкости и выступом дна.

Под действием выходящего из форсунки анализируемого воздуха с распыленной в нем жидкостью происходит циркуляция жидкостного потока по кольцевому зазору и забегание его на форсунку с тыльной стороны. В результате этого происходит следующие процессы:
смешение жидкости с потоком анализируемого воздуха с образованием аэрозоля, за счет чего образуется большая поверхность раздела фаз;
поглощение паров из воздуха поверхностным слоем частиц аэрозоля и растворение вещества в жидкости;
поглощение и растворение аэрозольных частиц жидкостью, набегающей на форсунку с противоположной стороны, за счет чего практически полностью устраняется брызгоунос и связанные с этим ошибки, а также отпадает необходимость использования каплеуловителей, создающих дополнительное аэродинамическое сопротивление и усложняющих конструкцию поглотительного устройства;
насыщение жидкости пузырьками воздуха с образованием газожидкостного потока, движущегося по кольцевому зазору;
поглощение паров определяемого вещества из пузырьков воздуха, движущихся вместе с жидкостью вплоть до выхода их из жидкости и слияния в отходящий воздушный поток.

Совокупность этих процессов обеспечивает эффективную и количественную абсорбцию паров различных веществ при высоких скоростях пробоотбора.

На фиг. 1 показано устройство, продольный разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Поглотительное устройство содержит частично заполненную поглощающей жидкостью емкость для взаимодействия потоков воздуха и поглощающей жидкости, выполненную в виде полого вертикально установленного цилиндра 1 с дном 2, выполненным с расположенным в полости цилиндра 1 по его центральной оси выступом 3. Нижняя часть емкости имеет форму половины внутренней поверхности круглого тора, а выступ 3 ее дна - форму цилиндра с закругленным верхом с соотношением высоты "Н" выступа дня к его диаметру "d_в" не менее двух. Это условие обеспечивает стабилизацию кругового движения газожидкостного потока в кольцевом зазоре, образованном внутренней поверхностью цилиндра 1 и стенкой выступа 3 дна. Устройство содержит также входной патрубок 4 для подвода анализируемого воздуха, направленный по касательной внутрь цилиндра 1. На выходном конце входного патрубка 4 смонтирована форсунка 5 для распыления поглощающей жидкости потоком анализируемого воздуха, имеющая сопло 6 и трубку 7 для подачи поглощающей жидкости. Трубка 7 жестко закреплена на стенке входного патрубка 4 в отверстии 8 для засасывания поглощающей жидкости. В верхней части 9 цилиндра может размещаться закрываемое пробкой отверстие для заливки поглощающей жидкости и удаления ее для последующего анализа. Цилиндр имеет отводящий патрубок 10 для присоединения поглотительного устройства к расходомеру (или измерителю объема) и к побудителю расхода (электроаспиратору, вакуумной линии и т. п. ). Форсунка 5 выполнена с диаметром "d_ф", не меньшим половины расстояния между внутренней поверхностью цилиндра 1 емкости и выступом 8 дна, что необходимо для эффективного перекрытия газожидкостного потока. Ось форсунки 5 расположена ниже начального уровня поглощающей жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом отбора пробы в поглотительное устройство заливают расчетный объем поглощающей жидкости, не допуская ее вытекания через входной патрубок 4, и присоединяют отводящий патрубок 10 к расходомеру или измерителю объема воздуха. Приводят в действие побудитель расхода и устанавливают заданную объемную скорость процесса анализируемого воздуха. Создаваемое побудителем расхода разрежение заставляет анализируемый воздух поступать через входной патрубок 4 в форсунку 5, где поток, расширяясь в сопле 6, засасывает через трубку 7 поглощающую жидкость и диспергирует ее. Поглощающая жидкость засасывается через отверстие 8 в стенке входного патрубка 4 и перемещается по трубке, распыляясь на выходе из трубки анализируемым воздухом. Получаемая газожидкостная смесь начинает круговое движение в кольцевом зазоре между стенками цилиндра 1 и выступа 3 дна. При этом выделяющийся из потока воздух, освобожденный от имевшихся в нем примесей, выходит через отводящий патрубок 10,
В процессе пробоотбора устройство должно находиться в вертикальном положении. При правильно выбранных начальном объеме поглощающей жидкости и расходе анализируемого воздуха в процессе пробоотбора устанавливается устойчивый режим кругового газожидкостного потока без разрывов и брызгоуноса. По истечении заданного времени пробоотбора или пропускании необходимого объема анализируемого воздуха побудитель расхода останавливают. Поглощающую жидкость или определенную ее часть отбирают из поглотительного устройства и направляют на анализ. (56) Авторское свидетельство СССР N 1286928, кл. G 01 N 1/22, 1987.

Использование: для улавливания загрязнений из воздуха связыванием находящихся в анализируемом воздухе паров определяемых веществ поглощающей жидкостью. Сущность изобретения: в поглотительном устройстве для улавливания загрязнений из воздуха дно емкости выполнено с расположенным в полости цилиндра по его центральной оси выступом. Форсунка выполнена вакуумно-эжекционной. Ось форсунки расположена ниже начального уровня поглощающей жидкости. Нижняя часть емкости имеет форму половины внутренней поверхности круглого тора. Выступ ее дна имеет форму цилиндра с закругленным верхом с соотношением высоты выступа дна к его диаметру не менее двух. Форсунка выполнена с диаметром, не меньшим половины расстояния между внутренней поверхностью цилиндра емкости и выступом дна. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ПОГЛОТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ИЗ ВОЗДУХА, содержащее частично заполненную поглощающей жидкостью емкость для взаимодействия потоков воздуха и поглощающей жидкости, выполненную в виде вертикально установленного полого цилиндра с дном, входной патрубок для подвода анализируемого воздуха, направленный по касательной внутрь цилиндра, смонтированную на выходном конце входного патрубка форсунку для распыления поглощающей жидкости потоком анализируемого воздуха и отводящий патрубок, отличающееся тем, что дно емкости выполнено с расположенным в полости цилиндра по его центральной оси выступом, форсунка выполнена вакуумно-эжекционной, а ее ось расположена ниже начального уровня поглощающей жидкости. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя часть емкости имеет форму половины внутренней поверхности круглого тора, а выступ ее дна - форму цилиндра с закругленным верхом с отношением высоты выступа дна к его диаметру не менее 2. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что форсунка выполнена с диаметром , не меньшим половины расстояния между внутренней поверхностью цилиндра емкости и выступом дна.