Способ создания концентраций примесей масел в газах Советский патент 1985 года по МПК B01F3/02 

(35

;;ii Изобретение относится к смешению, в частности к способам создания концентраций примесей масел § газах и может быть использовано для калибровки газоанализаторов. Цель изобретения - повышение стабильности создаваемых концентраций примесей. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, реализующего данный способ; на фиг. 2 - зависимость изменения концентрации примеси от температуры нити; на фиг. 3 экспериментальная зависимость изменения концентраций оримесей масла во время (газ-носитель-аргон). Устройство, изображенное на фиг.1, содержит нить 1, подключенную к истонику 2 электрического тока через I токовводы 3 и расположенную в рабочей камере 4, дозатор 5 с маслом 6, падающим с постоянной частотой (постоянным числом капель в единицу времени) на нить 1 в виде капель. По нити 1 протекает электрический ток J , в результате чего она нагревается до заданной температуры t. Капля, проходя через нить, формирует на ней тонкую пленку, которая затем нагревается и испаряется. Остатки масла, не захваченные нитью, попадают в воронку 7 и стекают в емкость 8. . В рабочую камеру 4 через патрубок 9 поступает газ-носитель. Образовавшиеся пары масла частично конденсируются. Полученная смесь уносится газом носителем в смеситель 10, где происходит разбавление паро-аэрозольной смеси масла газом-разбавителем до требуемых концентраций. На схеме не показаны побудители расхода газа, стабилизаторы измерители, регуляторы расходов газа-носителя и газа-разбавителя Дозатор, примененный в устройстве, представляет собой автоматический объемный дозатор или другие виды к1апельнык дозаторов. Для уменьшения пульсации концентрации примесей масла из-за периодичности процесса испарения объем рабочей камеры 4 выбгфается достаточно большим, (интегрирующее звено), а расход газа-носителя - малым. Вместе с тем, следует отметить, что указанные пульсации не оказывают существенного влияния на погрешность измерения создаваемых концентрабо ан 30 Л и ра че во сл ма со гд че вы гд , с г э гд й, в связи с тем, что время отпробы на анализ в существующих изаторах масла составляет 20 ин (анализаторы типа Донец, -10, ЭФ-ЗМА, OJL-102 (Япония) .д.). остоянство создаваемых концентй примесей масла может быть полупри условии стабильного теплорежима работы нити-нагревателя. анное условие выполняется в ае устойчивого пленочного режитеплоотдачи нити с соблюдением ношения Gr Рг 10 Gr - критерий Гразгофа; Рг - критерий Прандтля. сходя из этого соотношения, полуаналитическая зависимость для ра диаметра нити , Cp() dg - диаметр нити; ;U - коэффициент динамической вязкости; Л - коэффициент теплопроводности газа; . g - ускорение силы тяжести; В - коэффициент объемного расширения газа; р - плотность газа; Ср - теплоемкость; t - температура нити; t - температура газа-носителя. При зтом критерий Нуссельта Уравнение теплоотдачи описывается дующей формулой Q otF ( t ) , d- коэффициент теплоотдачи газа. Количество тепла, выделяемого ктрическим током, равно и 12 . R 12 (6), S Q - тепловой поток от нити; F - площадь наружной поверхности нити; 1 - длина; 3 S - площадь ее поперечного сечения;I - сила тока; и - напряжение на концах нити; R - сопротивление нити; fо удельное электрическое сопротивление материала нити Подставляя (5), (6), (7) в (4) получим ui я do l(t - tf). (8 Из (3) следует о6 Подставляя (9) в (8), получим Alfo Л 7Г d, , , . „ .. ( tf),(10 О отсюда . . -.f 11) Из (10) t tf + d|л do / ч ° ( tf) Так как диаметр нити по расчётам мал (25-50 мкм), то необходимо сргл совать j(, и I так, чтобы нить не сработала как плавкий предохранитель и не сгорела. Поэтому материал нити (т.е. удельное сопротивление) выбирают из условия JtV/ dl (t,- tf) fo- 8 tl где IJ - предельно-допустимый ток для данного диаметра. П р и мер 1. Создают концентр цию масла КС - 195 мг/м путем пода чи последнего в вцде капель с частотой 10 капель в минуту на нить, изготовленн5по из нихрома марки Х20Н80, ct 10 град- , Л 1, диаметром d 50 мкм, длиной 30 мм, по которой пропускают яостоя ный стабилизированный ток 80 мАу Температура нити при этом . (9) 644 Образовавшиеся летучие примеси масла ВБщувают из зоны испарения аргоном (ГОСТ 111S7-73) с объемным расходом 0,8310 м/с и температурой 35С, за которую принят верхний диапазон нормальной температуры (25±10С). Температура внутри бокса поддерживается с точностью , Концентрация примесей масла составляет 2,9 мг/м, при зтом в химсоставе наблюдается повышенное содержание легколетучих фракций. Погрешность подаержания концентрации в течение 8 ч 52%. Пример 2. Готовят концентрацию примесей как в примере 1, сила тока равна 100 мА, температура нити без масла /-150С, концентрация примесей масла составляет 4,2 мг/м, при зтом химсостав примесей масла соответствует исходному. Погрешность поддержания концентрации в течение 8ч 9,8%. Пример 3. Готовят концентрацию примесей как в примере 1, при этом сила тока равна 200 мА, температура нити без масла / 350С. Концентрация примесей масла составляет 5,6 мг/м, химсостав примесей масла соответствует исходному. Погрешность поддержания концентрации примесей в течение 8ч 9,2%. Пример 4. Готовят концентрацию примесей масла как в примере 1. Сила тока 220 мА, температура нити без масла 400°С. Концентрация примесей масла составляет 5,6мг/м,. Химсостав примесей соответствует исходному. Погрешность поддержания концентрации в течение 8 ч 9,6%. Пример 5. Готовят концентращяо примесей как в примере 1. Сила тока равна 240 мА, температура нити без масла 450°С. Концентрация примесей мз.сла составляет 5,2 мг/м, в химсоставе примесей отмечается повышенное содержание легколетучих фракций. Погрешность поддержания Концентрации в течение 8 ч 46%.

t

Л|

5r5r

AT M

f4

СПОСОБ СОЗДАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПРИМЕСЕЙ МАСЕЛ В ГАЗАХ путем испарения капель наела в потоке газа-носителя, отличаю щи йс я тем, что, с целью повьнпения стабильности создаваемых концентраций, капли масла подают на электропроводную нить, нагретую до 150-400°С, путем пропускания электрического тока, величину которого определяют по формуле jid,j (tw - tf)A 8fo где - диаметр нити; ttt, - температура нити без мас(Л ла, tf - температура газа-носителя; ( - коэффициент теплопроводности газа-носителя; удельное электрическое сопротивление -нити.

Ч

о

69

Фиг.Ъ

1215

18

сен.

, 1ж W