Устройство для определения концентрации частиц в потоке газа Советский патент 1989 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам контроля запыленностей газовых потоков, и мо- жет найти применение в энергетической, металлургической, пищевой и других промьшшенностях, а также при контроле загрязнения окружающей среды I Цель изобретения - цовьшение точ- ности.

На фиг, 1 изображен газоход с установленным в нем устройством для определения концентрации частиц в потоке газа, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный горизонтальный разрез.

Устройство содержит препятствие 1 в виде пластины симметричной формы, газодинамический измерительный канал 2, козырек 3, направляющий канал 4, диффузор 5, первый 6 и второй 7 излучатели, первый 8 и второй 9 фотоприемники, блок 10 вычитания, блок 11 регистрации. На чертежах также изображены газоход 12, первьй 13 и второй 14 зондирующие световые пучки.

Устройство работает следующим образом.

По газоходу 12 движется транспортируемый газ, содержащий полидисперсную смесь взвешенных частиц. При взаимодействии потока газа с препятствием 1 мельчайшие частицы и частицы более крупных фракций ведут себя различным образом: мельчайшие частицы вместе с потоком газа огибают препятствие 1, а более крупные частицы, набегая на препятствие 1, соударяют- ся с ним. При этом скорость этих крупных частиц падает до нуля. Частицы падают под действием силы тяжести вниз, где попадают во входной створ газодинамического измерительного канала 2, в котором вновь ускоряются потоком газа и на концевом участке канала 2 приобретают скорост равную скорости газового потока. Поскольку на .начальном участке ускоре- НИН в газодинамическом измерительном канале 2 скорость ранее заторможенны препятствием 1 крупных частиц значительно меньше скорости газового потока, то их локальная концентрация сущственно превосходит концентрацию в свободном потоке. Измерение первым фотоприенником 8 поглощения первого зондирующего светового пучка 13 и зрне ускорения газодинамического измерительного канала 2 позволяет соотнести зарегистрированное поглощение на счет крупных частиц и мельчайших частиц, причем в этой зоне относительный вклад крупных частиц оказьша ется преобладающим. С помощью блока 10 вычитания.из этого сигнала вычитается сигнал поглощения второго зондирующего светового пучка 14, измеренный вторым фотоприемником 9, в зоне стабилизированного течения газа в канале 2. Вычитание сигналов поглощения первого 8 и второго 9 фото- приемников позволяет скомпенсировать влияние мельчайших частиц, создаю- шзих значительное поглощение света, но вносящих малый вклад в величину массового расхода пыли в газоходе 12 Тем самым достигается повьшение точности определения массового расхода пыли. Соответствие между измеряемым разностным сигналом поглощения и массовым расходом устанавливается с помощью предварительной калибровки устройства.

Для согласования газодинамического измерительного канала 2 с газовым трактом канал 2 снабжен диффузором 5, размещенным на выходном торце канала 2, и направляющим каналом 4, установленным перед препятствием 1. Направляющий канал 4 может быть выполнен с параллельньми стенками или в виде конфузора. Для предотвращения прямого попадания во входной створ газодинамического измерительного канала 2 набегающего потока аэровзвеси на кромке нижней стенки канала 2 размещен козырек 3, установленный наклонно к направлению газового потока таким образом, что между козырьком 3 и препятствием 1 имеется т проток для заторможенных препятствием частиц и потока транспортирующего их газа, огибающего препятствие 1.

Формула изобретения

1. Устройство для определения концентрации частиц в Потоке газа, содержащее установленное в газоходе препятствие, первый излучатель и оптически сопряженный с ним первый фотоприемник , размещенные на одной оптической оси, пересекающей поток газа с исследуемыми частицами в газоходе на участке ускорения заторможенных препятствием частиц, блок вычитания сигналов, блок регистрации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности, в негр введены газодинамический измерительный канал, второй излучатель и второй фотоприемник, при этом газодинамический измерительный канал выполнен с параллельными стенками и размещеню

так, что он ограничивает участок ускорения заторможенных препятствием частиц, с началом которого совмещено входное сечение газодинамического измерительного канала, выходное сече-15 ние которого размещено в зоне стабилизированного течения газа, а на оптической оси второго излучателя, параллельной оптической оси первого излучателя и пересекающей газодинами- 20 ческий измерительный канал в зоне стабилизированного течения газа, размещен второй фотоприемник, выход которого соединен с первым входом блока

второй вход которого сое- 25

стенка газодинамического измерительного канала соединена с нижней кром кой препятствия.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т - личающееся тем, что газоди намический измерительный канал снабжен козырьком, размещенным на его входном торце наклонно к направлению потока, при этом задняя кромка козыр ка соединена с нижней стенкой газодинамического измерительного канала,

а положение по вертикали передней кромки соответствует положению по вертикали нижней кромки препятствия.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью снижения гидросопротивления, в него введен размещенньй перед препятствием направляю1151й канал, верхняя стенка которого соединена с верхней кромкой препятствия.

5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что направляювычитаиия, второй вход которого сое- 25 щий канал выполнен в виде конфузора. динен с выходом первого фотоприемни-6. Устройство по пп. I и 2, о тка, а выход - с входом блока регистрации .

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя30

личающееся тем, что в него введен диффузор, сопряженньй с выходным торцом газодинамического измерительного канала.

стенка газодинамического измерительного канала соединена с нижней кром кой препятствия.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т - личающееся тем, что газодинамический измерительный канал снабжен козырьком, размещенным на его входном торце наклонно к направлению потока, при этом задняя кромка козырка соединена с нижней стенкой газодинамического измерительного канала,

а положение по вертикали передней кромки соответствует положению по вертикали нижней кромки препятствия.

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью снижения гидросопротивления, в него введен размещенньй перед препятствием направляю1151й канал, верхняя стенка которого соединена с верхней кромкой препятствия.

5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что направляю щий канал выполнен в виде конфузора. 6. Устройство по пп. I и 2, о тличающееся тем, что в него введен диффузор, сопряженньй с выходным торцом газодинамического измерительного канала.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к оптическим устройствам контроля концентрации частиц в газовых потоках, и может найти применение в энергетической, металлургической, пищевой, цементной и др. отраслях промышленности для контроля запьшен- ности воздушных технологических потоков, а также при контроле загрязнения окружающей среды. Цель изобретения состоит в повьшении точности. В газоходе, по которому транспортиру- ется запыленный поток газа, устанавливается специальное препятствие. Мельчайпме частицы вместе с потоком огибают препятствие, а частицы более крупных фракций, сталкиваясь с препятствием, тормозятся, под действием силы тяжести падают вниз и попадают на вход измерительного гaзoдинa ra- ческого канала, расположенного непосредственно под препятствием и вытянутого вдоль газохода. В газодинамическом измерительном канале крупные частицы под действием потока газа ускоряются и в концевой части канала приобретают скорость, равную скорости газового потока. На начальном участке газодинамического канала скорость крупных частиц значительно меньше скорости потока, а локальная их концентрация значительно превосходит концентрацию в свободном потоке. На начальном участке ускорения и па концевом участке стабипизировш ного те- чения в газодинамическом канале про- изводится зондирование световыми - пучками. Сигналы поглощения, вызванные присутствием в газовом потоке частиц, вычитаются. Предварительная калибровка позволяет привести в соответствие разностный сигнал поглощения с величиной массового расхода пыли в газоходе. Для согласования газодинамического измерительного канала с газовым трактом канал снабжен диффузором, расположенным на его конце козырьком на входном торце и входным направляющим каналом (заборни- ком). Повьппение точности достигается за счет компенсации сигнала от мельчайших частиц, создающих значительное оптическое поглощение света, однако вносящих малый вклад в величину массового расхода пыли в газоходе. 5 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л сл 00 N5 СП а

Поток

ШШш

, .У .УЧ . ччУчу. J

/: . . . -. г

фиг.1

Фие.1

/

9