Устройство для измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях Советский патент 1984 года по МПК G01N15/00 

о

vj

со Изобретение относится к технике измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, где требуется определение среднего размера дисперс ных частиц в аэрозолях, например, в авиации и метеорологии, химической промышленности и медицине. Известно устройство для .измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях, содержащее источник уни полярных ионов, камеру для зарядки частиц и электрические анализаторы и зарядов ЕП. Однако данное устройство может быть использовано только в стационар ных условиях. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для измерения среднего разме ра аэрозольных частиц, содержащее корпус с. отверстиями для подачи и от вода исследуемого аэрозоля и воздуха газовый фильтр, источник униполярных ионов, расположенные вдоль направления, потока аэрозоля параллельные , электроды, один из которых заземлен, а другой подключен к источнику напря жения, и фильтр с проводящими волок|Нами, соединенный с электрометром. Устройство работает следующим (Образом. При движении частиц в корпусе между электродами частицы заряжаются униполярными ионами в присутствии электрического поля, сначала с .напряженностью Б, - 0,5 кВ/м, что соответствует диффузионному режиму зарядки,а;, затем с напряженностью кВ/м, что соответствует -.ударно му режиму зарядки, после чего частицы осаждаются на фильтре. При этом электрометр показывает электрический ток частиц в диффузионном и ударном режимах зарядки. По отношению этих токов на основании известных теорети ческих формул или с помощью калибровочной кривой рассчитывается средний размер частиц. Для снижения поте заряженных частиц в устройстве их по ток обдувается соосно фильтрованным воздухом г.2. . Недостатками известного устройств являются низкая точность измерений среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях у верхнего предела диапазо на измерений равного 5 мкм по радиусу и сложность эксплуатации, вызванная необходимостью применения при обдуве резервуара с воздухом, находя щимся под высоким давлением, обеспечивающим движение воздуха через фильтр со скоростью порядка 1 м/с. Это вызвано потерей заряженных частиц в ударном режиме зарядки вследствие их оса дения на стенки корпуса под действием сильного поперечного электрическр го ПОЛЯ с направженностью 321 кВ/м. Например, скорость поперечного смещения частиц с радиусом 5 мкм при ударном режиме зарядки равна 0,52 м/с и, следовательно, при расстоянии между электродами, равном их длине, и скорости обдува до 1 м/с потери заряженных частиц и погрешность измерения их размера составляют более 52%. Сильному увеличению скорости обдува препятствует необходимость фильтрации воздуха и искажение результатов измерения размера частиц из-за нарушения однородности ударного режима зарядки, частиц при больших скоростях обдува Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства и повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения одного среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях, содержащем корпус с отверстиями для подачи и отвода исследуемого аэрозоля и воздуха, газовый фильтр, источник у.ниполярных ионов, расположенные вдоль на празлен1Гя. потока аэрозоля параллельные электроды, один из которых заземлен, а другой подключен к источнику напряжения, ФИЛЬТР с проводящими волокнами, соединенный с электрометром, внутри корпуса за отверстием для подачи аэрозоля перпендикулярно направлению потока аэрозоля установлены две съемные металлические сетки, одна из которых содержит, распределенные радиоактивные источники униполярных ионов, выполненные в виде запрессованных в нее радиоактивных изотопов, и подключена к источнику высокого напряжения, а другая - заземлена. На чертеже схематически изображено устройство для измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях. Устройство содержит непроводящий прямоугольный корпус 1, в верхней части которого расположено отверстие для подачи исследуемого аэрозоля, а в нижней - отверстие для отвода воздуха. Внутри корпуса за отверстием для подачи аэр озоля перпендикулярно его потоку установлены две съемные металлические сетки 2 и 3. Сетка 2 через переключатель 4 подключена к источнику 5 высокого напряжения и содержит распределенные радиоактивные источники б униполярных ионов, выполненные в виде запрессованных в сетку 2 радиоактивных изотопов.Они предназначены для создания униполярных ионов между сетками 2 и 3 при ударном режиме зарядки частиц. Сетка 3 Заземлена. В центральной части корпуса вдоль потока аэрозоля расположены параллельные электроды 7 и 8. Электрод 7 выполнен в виде сетки и заземлен, а электрод 8 подключен к источнику 9 напряжения. К сеточному электроду 7 с наружной стороны присоединен источник 10 униполярных ионов, предназначенный для создания униполярных ионов при диффузионном режиме зарядки частиц и представляющий собой выполненный из изоляционного материала прямоугольный короб 11, в центре которого установлен коронирующий электрод 12, подключенный через переключатель 4 к источнику 5 высокого напряжения. Переключатель 4 имеет два положения и служит для подключения к источнику 5 высокого напряжения одного из электродов 2 и 12. В нижней частикорпуса установлен фильтр 13 с проводящими волок нами, соединенный с электрометром 14 Предлагаемое устройство работает следующим образом. Внутрь корпуса 1 подают исследуемый аэрозоль. Между электродами 7 и 8 при помощи источника 9 напряжени создается электрическое поле с напря женностью 0,S кВ/м, направленное пер пендикулярно потоку аэрозоля. При подключенном к источнику 5 высокого напряжения коронирующем электроде 12 внутри короба 11 создаются ун иполярные ионы, проникающие через сеточный электрод 7 в область между элект родами 7 и 8. При прохождении аэрозо ля через эту область дисперсные частицы заряжаются в диффузионном режиме и в результате осаждения их на фильтр 13 электрометр 14 показывает электрический ток частиц при диффузионном режиме зарядки. Между установленной и подключенной к источнику 5 высокого напряжения сеткой 2 и сеткой 3 при псжлощи радиоактивных источников б создаются униполярные ионы и электрическое поле напряжен|Ностью 321 кВ/м, направленное вдоль потока аэрозоля. При прохождении аэрозоля через область между сетками 2 и 3 дисперсные частицы заряжаются в ударном режиме и в результате осаждения их нл Фильтре 13 влектрометр 14 ппклчывает электричёский ток частиц при ударном режиме зарядки. При обоих положениях переключателя 4 униполярные ионы оседают на электрод 8 под действием электрического поля, создаваемого источником 9 напряжения, и в фильтр 13 не попадают. Средний размер части определяется по отнслиению измеренных значений токов частиц на основании известных теоретических формул или с псялощью калибровочной кривой. При этом погрешность измерения сГ определяется искажением диффузионного режи ма зарядки частиц под действием электрического поля Д a.fot S- , где а - радиус, части.ц; b - подвижность ионов, равная 1,8. Ю .c; Т - коэффициент диффузии ионов равный 4,6vlO м-/с ; Е - напряженность электрического поля между электродами 7и В. Например, для частиц с радиусом 5 мкм и при напряженности электрического поля 0,5 кВ/м погрешность измерения равна 10%, в то время хак в известном устройстве она составляет 52%. Таким образом, вс-первых, облегчается эксплуатация устройства при проведении измерений, во-вторых, повышается точность измерений среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях без усложнения используемой аппаратуры. По сравнению с прототипом отпадает необходимость применения при эксплуатации предлагаемого устройства резервуара с воздухом, находящимся под высоким давлением. Погрешность измерений снижаег-ся более чем в 5 раз и составляет 10% вместо 52% для частиц с радиусом 5 мкм. Это оказывается возможным благодаря установке за входным патрубком перпендикулярно потоку аэрозоля двух съемных металлических сеток, одна из которых содержит распределенные радиоактивные источники униполярных ионов, выполненные в виде запрессованных в нее радиоактивных источников, и подключена к источнику высокого напряжения, а другая - заземлена. Применение этих сеток для создания униполярныхионов и поля при ударном режиме зарядки частиц исключает потери заряженных.частиц вследствие их осаждения на стенки корпуса, так как электрическое поле между сетками направлено вдоль корпуса. В результате отпадает необходимость применения обдува потока частиц в устройстве воздухом и исключается погрешность измерений -среднего рг змера частиц. Использование предлагаемого устройства в авиации и метеорологии позволит проще и точнее определять средний размер дисперсных частиц в атмосферных аэрозолях. Это увеличивает эффективность борьбы с электри зацией с обледенением летательных аппаратов при полетах в облаках и . осадках, повысив тем самым надежность и безопасность полетов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ В АЭРОЗОЛЯХ, содержсшее корпус с отверстиями для подачи и отвода исследуемого аэрозоля и воздуха, газовый фильтр, источник униполярных ионов. .расположенные вдоль направления потока аэрозоля парсшлельные электрод, один из которых заземлен, а другой пЪдключен к источнику напряжения, фильтр с проводящими волокнами, соединенный с электрометром, о т л и; ч а ю щ IE е с я тем, что, с целью упроЕцения эксплуатации устройства и , повышения точности измерений, внутри корпуса за отверстием для подачи аэрозоля перпендикулярно направлению потока аэрозоля установлены две съемные металлические сетки, одна из которых содержит распределенные радиоактивные источники униполярных ионов, выполненные в виде запрессованных в нее радиоактивных изотопов,и подклю- ф чена к источнику высокого напряжения, (Л д другая - заземлена.