Способ измерения дисперсного состава грубодисперсного аэрозоля Советский патент 1990 года по МПК G01N15/02 

3

к электродам осадительного конденстора .

В трубопроводе 1 (фиг.1) из изоционного материала последовательно по направлегшю движения потока исследуемого аэрозоля соосно установлены зарядная камера 2, содержащая два электрода - металлический ци- линдр 3 и расположенную на оси трубпровода 1 металлическую иглу 4 - осадительный конденсатор 5, включающий внешний цилиндрический электрод . 6 и коаксиально расположенный внутренний цилиндрический заземленный электрод 7, и измерительная камера содержащая гщлиндрич.еский электрод соединенный с входом усилителя 10 пременного .тока.

Способ осуществляют следующим образом.

На электроды зарядной камеры 2 подают импульсное униполярное напря

жение и

им

10 В, вызывающее в

межэлектродном пространстве отрицательный импульсный коронный разряд. Частицы аэрозоля, проходя через зарядную камеру 2 во время импульсног коронного разряда, приобретают отрицательный электрический заряд. Поток аэрозоля, выходящий из зарядной камеры 2, оказывается промодулирова ным по объемной плотности электричекого заряда с частотой 30 Гц. равной частоте напряжение UHM.

Затем поток аэрозоля с объемной скоростью V 5 л/мин поступает в осадительный конденсатор 5, в котором радиус внешнего электрода 6 Кц 10 м, радиус внутреннего электрода 7 Rb 0,5( и длина электрода L 1,3 м. К электродам осадительного конденсатора 5 прикладывают синусоидальное напряжение амплитудой UQ 103 в J, периодом следования Т 0,02 с (f 50 Гц) и постоянное напряжение U 60 В. Время прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор 5 составляет 3,8 с. За это время заряженные частицы аэрозоля, двигаясь вдоль электродов 6 и 7, смещаются под воздействием поперечных к направлению потока аэрозоля переменного и постоянного электрических полей. Частицы аэрозоля, радиусы которых меньше 8,5 мкм, оседают на внутренний электрод 7, а частицы, радиусы которых больше 9,5 мкм, оседают на внешний электрод 6 осадительного конденсатора 5.

10

15

20

25

30

35

40

5

После осадительного конденсатора 5 поток аэрозоля, содержащий частицы в диапазоне размеров 8,5-9,5 мкм, поступает в измерительную камеру 8. Проходя через камеру 8, заряженные частицы аэрозоля ивдударуют на ци- ливдрическом электроде 9 переменный электрический заряд, пропорциональный счетной концентрации N частиц в диапазоне размеров 8,5-9,5 мкм.

Прикладывая к электродам 6 и 7 осадительного конденсатора 5 синусоидальное напряжение амплитудой Uo 210 Б при остальных неизменных параметрах, обеспечивают вьделение частиц аэрозоля в диапазоне размеров 5,5-8 мкм. Измеряя заряд частиц на выходе из осадительного конденсатора 5 при Ug 2-103 В, получают

сигнал, пропорциональный счетной концентрации N частиц в диапазоне размеров 5,5-8 мкм.

При амплитуде Uo синусоидального напряжения, равной 310 в, обеспечивают вьделение частиц аэрозоля в диапазоне размеров 4-6,0 мкм.

Измеряя заряд частиц аэрозоля на выходе из осадительного конденсатора 5 при каждом фиксированном значении амплитуды UQ синусоидального напряжения, получают функцию распределения числа частиц по размерам (фиг.2).

Период Т следования синусоидального напряжения составляет 0,5% времени t рр прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор 5. При этом эффективность jb вьщеления заданной фракции частиц была близка к единице. I

Коэффициент К „р проскока частиц вьщеленной фракции (а,, а) через осадительный конденсатор 5 определяют выражением

N N

к яр

0

5

где

XT

N и

N счетная концентрация частиц аэрозоля до и после осадительного конденсатора 5.

На фиг. 3 приведены зависимости коэффициента проскока частиц от их размера, полученные при различных значениях амплитуды Vg синусоидального напряжения и остальных неиз- .менных параметрах: U 60 В, Т 0,02 с, tnp 3,8 с.

Как показали эксперименты, при

данньх геометрических размерах осади- тельного конденсатора 5 (Ru 10

Ri 0,5-10-2

скорости потока аэрозоля (V

fc янной

5 л/мин), выбрав постоянное напряжение и 60 В, обеспечили полное, осаждение частиц с радиусом а 1 мкм,, в том числе и частиц с радиусом а 0,1-0,3 мкм с наименьшей электрической подвижностью (фиг.З),

Кроме того, исследовали зависим.

L 1,3 м) и посто

мость

VW - J- -w- -w . к л-fJ f .4 i n с.

дительном конденсаторе 5 частиц аэро- ,5 униполярными ионами, подачу потока

золя эт их размера при различных значениях постоянного напряжения U. С это целью в осадительном конден- саторр 5 с радиусом внешнего электрода 6 него йПадыЬапи к электродам синусоидаль1ц 10 м и радиусом внутрен- 20 электрода 7 R 0,5. привремени t осаждения в осаСпособ измерения дисперсного со тава грубодисперсного аэрозоля, включающий предварительную зарядку частиц аэрозоля в ударном режиме

ц/о& ншряжение амплитудой Uo jf 2-1 Р В и периодом следования Т 0,0 с (f 50 Гц), Для значений 25 постоянного напряжения, прикладываемого к электродам осадительного конtgp части аэрозоля

денса- ора 5, U 20 В; 60 В получили за: исимость от их размера (фиг.4),

Kai: показали эксперименты, при данньп; геометрических размерах осадительного конденсатора и заданной скорости потока исследуемого аэрозоля, подбирая постоянное напряжение и, мол:но обеспечить полное осаждение Чс стиц с а 1 мкм, в том числе и часгиц с а 0,1-0,3 мкм, обладаю- щи.х шименьшей электрической подвижностью, за время прохождения потокг аэрозоля через осадительный конденсатор 5-. При этом в измеряемом заряде частиц аэрозоля на выходе из

30

35

40

аэрозоля в осадительный конденсатор воздействие на заряженные частицы аэрозоля поперечным к направлению потока аэрозоля переменным электри- ческим полем путем прикладьшания к электродам осадительного конденсато ра знакопеременного напряжения, амп литуду которого изменяют, и измерение заряда частиц аэрозоля на выходе из осадительного конденсатора при каждом фиксированном значении амплитуды знакопеременного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, период следования знакопер менного напряжения устанавливают меньшим, чем время прохождения пото ка аэрозоля через осадительный конденсатор, и одновременно с переменным полем воздействуют на заряженны частицы поперечным к направлению потока постоянным электрическим полем, величину которого выбирают из условия полного осаждения на электродах аэрозольных частиц, с наименьшей электрической подвижностью за время прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор.

- J- -w- -w . к л-fJ f .4 i n с.

,5 униполярными ионами, подачу потока

84996

осадительного конденсатора 5 исклю10

Iчался вклад частиц мелкодисперсной фракции (axil мкм),что обеспечивало повышение точности измерения дисперсного состава исследуемого грубо- дисперсного аэрозоля.

Формула изобретения

Способ измерения дисперсного сое-- тава грубодисперсного аэрозоля, включающий предварительную зарядку частиц аэрозоля в ударном режиме

5 униполярными ионами, подачу потока

20

5

0

5

0

аэрозоля в осадительный конденсатор, воздействие на заряженные частицы аэрозоля поперечным к направлению потока аэрозоля переменным электри- ческим полем путем прикладьшания к электродам осадительного конденсатора знакопеременного напряжения, амплитуду которого изменяют, и измерение заряда частиц аэрозоля на выходе из осадительного конденсатора при каждом фиксированном значении амплитуды знакопеременного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, период следования знакопеременного напряжения устанавливают меньшим, чем время прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор, и одновременно с переменным полем воздействуют на заряженные частицы поперечным к направлению потока постоянным электрическим полем, величину которого выбирают из условия полного осаждения на электродах аэрозольных частиц, с наименьшей электрической подвижностью за время прохождения потока аэрозоля через осадительный конденсатор.

5 6

L

.

77/9Z

)(A(

UuM. .

U(i)-UW5incJt

Фиг.1

8 9

/

n.

70

Изобретение может быть использовано в металлургии, промышленности строительных материалов, медицине и химической промышленности для определения дисперсного состава жидких и твердых аэрозолей. Цель изобретения - повышение точности измерения. Предварительно заряжают частицы аэрозоля (ЧА), подают поток аэрозоля (ПА) в осадительный конденсатор (ОК), в котором одновременно воздействуют на ЧА поперечными к направлению ПА переменным и постоянным электрическими полями, прикладывая к электродам ОК знакопеременное напряжение, амлитуду которого изменяют, а период следования устанавливают меньшим, чем время прохождения ПА через ОК, и постоянное напряжение, и измеряют заряд ЧА на выходе из ОК при каждом фиксированном значении амплитуды знакопеременного напряжения. Постоянное напряжение выбирают из условия полного осаждения на электродах ЧА с наименьшей электрической подвижностью за время прохождения ПА через ОК. В ОК происходит устойчивое пространственное разделение ЧА по размерам, выделение фракции ЧА в заданном диапазоне размеров, не оседающей на электроды ОК, и измерение совокупного заряда выделенной фракции, на который не оказывает влияния мелкодисперсная фракция в аэрозоле с широким спектром размеров. 4 ил.

UQ- З-Ю В

/-ЗОГц(Г-ОМс)

.8C

Uo--2-lO B

UO--IO B

70 НКЦ

Фаг. 2

О 1

-50Гц1т 0,02с}

,8c

9 10 мкм

Фиг.З

0,001 0,01

Vo- 2 10 e ,Q2) ,OlM KB 0,005м

0,1

W

Фиг.