Устройство для измерения запыленности газов Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения концентрации пыли и может быть использовано для контроля загрязненности окружающей среды и в других отраслях техники.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Оно состоит из электродвигателя с вентилятором 1, первого воздушного проточного цилиндрического конденсатора 2 с его внешней обкладкой 3 и внутренней обкладкой 4, нагревателя 5„, второго вомдуиного проточного цилиндрического конденсатора 6 с его внешней обкладкой 7 и внутренней обкладкой 8, нагревателя 9. Проточные конденсаторы 2 и 6 расположены последовательно один под другим и разделены теплоизоляционными кольцами 10 и теплоизолирующей вставкой 1 1 . Оба нагревателя 5 и 9 соединены последовательно между собой и подключены к источнику 12 питания, а измерительный прибор - измеритель 13 емкости подключен к соединенным между собой обкладками обоих конденсаторов.

Устройство работает следующим образом.

Во)дух, концентрацию пыли которого необходимо измерить, с помощью вентилятора 1 затягивается через воздушный промежуток. Блок термоэлектрических нагревателей 5 и 9 при протекании по ним тока от источника 12 питания создает градиент температур между обкладками воздушных проточных конденсаторов 2 и 6, с обкладками 3 и 4 и обкладками 7 и 8 соответственно, причем поскольку п воздушных проточных конденсаторах нагреватели расположены один внутри, а другой снаружи, то создаваемые градиенты температур в конденсаторах 2 и 6 соответственно имеют противоположные направления. Иными глинами, нагреваются внутренняя обкладка 4 и пн мчняч обкладка 7 в конденсаторах 2 и Ь. В промежутках между обкладками создается градиент температур. Теплоизолирующие кольца 10 и теплоизолирующая вставка 11 служат для предотвращения паразитного теплового контакта как через собственно конденсаторы 2 и 6, так и воздушное пространство. При наличии градиента температур на частицы пыли действует термофорети- ческая сила, под ее действием частицы приобретают скорость VT термофо- реза, перпендикулярную обкладкам конденсаторов, имеющим разные темпера-, туры. При постоянном давлении и радиусе частиц пыли скорость VT термо- фореза определяется выражением

К dT

VT - т лт

Т dl

где К - const;

Т - температура обкладки;

- расстояние между обкладками.

Наличие скорости направляет частицы на поверхность, где они осажда- ются, образуя осажденный слой &, и тем самым меняют емкость всей системы. При условии, что радиус г цилиндров конденсаторов г 1, где 1 - ширина промежутка между ними, емкость в первом приближении будет соответствовать формуле плоского конденсатора

с С - , где о диэлектрическая

проницаемость среды; Е0 - электрическая постоянная вакуума; S - площадь поверхностей обкладок. При осаждении слоя пыли толщиной Д 1 происходит изменение емкости. Соответственно

д Q 5

5

0

начачьчое и конечное значение ЭЧРК- трическон емкости фиксируются измерительным прибором - измерителем 13 емкости, включенным между обкладками.

Таким образом, в предлагаемом устройстве создается сильный и равномерный гргщиент температур между обкладками конденсаторов, равномерность обеспечена протяженным расположением нагревателей, соединенных последовательно, поэтому величина градиента температур вдоль продольной оси конденсаторов остается постоянной и, значит, чувствительность измерений выравнивается вдоль этой продольной оси. Нагреватели расположены в обоих конденсаторах по-разному, обеспечивая разные знаки вектора градиента температур, последнее обстоятельство исключает влияние явлений теплового расширения обкладок на общую емкость, так как имеющее место влияние теплового расширения скомпенсировано особым (у разных обкладок) расположением нагревателей. Вышеуказанное способствует повышению точности и чувствительности измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения запыленности газов, содержащее последовательно установленные по ходу движения газового потока воздушный проточный цилиндрический конденсатор, обкладки которого выполнены в виде двух коаксиальных цилиндров, термоэлектрический блок, соединенный с обкладками конденсатора путем теплового контакта, установленный перед конденсатором побудитель расхода пылегазового потока в виде вентилятора с электродвигателем, источник питания, подключенный к термоэлектрическому блоку, и измерительный прибор, соединенный с обкладками конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него дополнительно введен второй воздушный проточный цилиндрический конденсатор того же диаметра, который размещен последовательно и соос- но с первым, между соответствующими обкладками первого и второго конденсаторов установлены теплоизоляционные кольца, а пространство между внутренними обкладками разделено теп- лоизолирующей вставкой, внутренние и внешние обкладки обоих конденсаторов

соответственно члектрически соедине1- нм между гобои, а термоэлектрический блок выполнен в виде двух последовательно соединенных кольцевых нагревателей, причем первый нагреватель расположен внутри внутренней обкладки первого цилиндрического конденсатора, а второй нагреплтель - снаружи внешней обкладки второго цилиндрического конденсатора.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения концентрации пыли и может быть использовано для контроля загрязненности окружающей среды и в других отраслях техники. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений. В устройство, содерпащее воздушный проточный конденсатор 2, термоэлектрический блок, состояний из нагревателей, подключенных к источнику 12 питания, измерителя 13 емкости, подсоединенного к обкладкам 4, побудителя тяги 1 (электродвигателя с вентилятором), дополнительно введены второй воздушный конденсатор 6, установленный последовательно с первым через теплоизоляционные кольца 10 и пробку 11. Нагреватели 5 и 9 соединены последовательно и установлены соответственно у внутренней обкладки первого конденсатора . и внеппей обкладки второго конденсатора 6. Частицы пыли, осаадаясь под действием термофо- реза, изменяют емкость конденсатора пропорционально их концентрации.1 ил, с Ј (Л