Устройство для создания дозированного пересыщения пара жидких веществ в потоке газа Советский патент 1992 года по МПК G05D11/00 B01F3/02 B01F15/04 

Изобретение относится к устройству для создания дозированного пересыщения пара жидких веществ в потоке газа и предназначено для использования в аэрозольных методах газового анализа, а также для генерации монодисперсных аэрозолей.

Наиболее близким к изобретению является устройство, состоящее из испарительной и смесительной камер. В испарительной камере помещена гильза с пористым носителем испаряемого вещества. Гильза окружена рубашкой для нагрева конденсирующимся водяным паром. Испарительная камера снабжена штуцером для подвода малой части общего потока газа, подаваемого в устройство. В смесительной камере имеется штуцер для подвода основного потока, содержащего ядра конденсации, через кольцеобразную щель в диффузор, в котором смешанный поток образует пересыщение пара испаряемого вещества. Принцип действия этого устройства заключается в смешении двух разнотемпера- турных потоков. Малый поток нагрет и насыщен парами дозируемого вещества, а большой поток комнатной температуры несет ядра конденсации. Соответственно эти устройства под общим названием КУСТы, характеризуются соединением двух частей: испарительной и смесительной. В испарительной камере малый поток газа нагревается и насыщается парами испаряемого вещества, а в смесительной камере происходит смешение этого потока с большим

Ч

Јь

О

О

потоком более холодного газа, несущего ядра конденсации. Регулируя соотношения потоков и их температуру можно с помощью таких устройств создавать дозированное пересыщение веществ, проявляющих молекулярные ядра конденсации (МоЯК) или укрупняющих проявленные ядра до размеров аэрозольных частиц, удобных для измерения их концентрации.

Вещества, применяемые для проявления ядер конденсации, бывают твердые и жидкие, а вещества, укрупняющие проявленные ядра до размеров частиц, удобных для измерения, как правило, жидкие. Эти вещества должны иметь достаточную упругость пара, чтобы выращивать аэрозольные частицы радиусом 0,2-0,4 мкм. Соответственно расход гаких веществ во много раз превосходит расход веществ, предназначенных Д|)я проявления ядер. Устройства, предназначенные для укрупнения частиц, требуют частой подзарядки новой порцией вещества. Уменьшение частоты подзарядок 1 ребует увеличения емкости и габаритов ус- 1 роист ва.

Целью изобретения является увеличение р,-,урса работы устройства при малых расходах вещества и малых габаритах устройства.

Принцип действия устройства заключайся в возврате более 90% испаренного вещества к началу рабочего цикла, В обычном диапазоне применяемых счетных концентраций на укрупнение частиц тратится малая доля испаренного вещества, а основное его количество бесполезно осаждается на стенках коммуникаций.

Для осуществления поставленной цели в устройстве для создания дозированного пересыщения пара жидких веществ в потоке газа, включающем смесительную камеру и соединенную с ней испарительную камеру, снабженную нагревателем и фитилем для подачи испаряемого вещества из емкости в испарительную камеру, смесительная камера выполнена с наклоном и ограничена сеткой с расположенным под ней сборником конденсата, соединенным через пористую пробку с емкостью для испаряемого вещества.

Нагреватель снабжен пробкой со спиральной выемкой, размещенной в гнезде корпуса нагревателя, а фитиль расположен в спиральной выемке.

Использование наклона в смесительной части устройства, ограничение ее сеткой с расположенным под ней сборником конденсата, соединенного через пористую пробку с емкостью для испаряемого вещества, приводят к возврату основной части и

спаренного вещества и, соответственно, к резкому уменьшению его расхода, т.е. к продлению ресурса работы устройства без подзарядки. Использование фитиля, расположенного в спиральной выемке на съемной пробке, помещенной в гнездо корпуса нагревателя, позволяет автоматически продолжить цикл рабочего процесса для возвращенного конденсата. Спиральная выемка позволяет

0 развить поверхность испарения фитиля при малой общей высоте капиллярного поднятия жидкости и малых габаригах испарительной части. Съемная пробка упрощает технологию изготовления и обслуживания

5 устройства.

На фиг.1 приведено устройство, общий вид, разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1, разрез.

Испарительная камера (испаритель) ус0 тройства выполнена в виде массивного металлического корпуса 1, в котором размещен цилиндрический нагреватель 2, окружающий съемную пробку 3 со спиральной выемкой 4, в котором размещен фитиль

5 5, пропитанный испаряемым жидким веществом из емкости 6.

Смесительная камера (смеситель), выполнена в виде трубки 7 с наклонным диффузором 8 за зоной 9 смешения разно0 температурных потоков: нагретого и насыщенного паром потока из капилляоной трубки 10 и потока комнатной температуры с укрупняемыми частицами из сопла 11. Для ввода этих потоков в устройстве имеются

5 штуцер 15, две спиральные выемки (каналы) 16 и 4 в корпусе испарителя, завершенные трубкой 10 - нагретый поток, и штуцер 17 трубки 7 с соплом 11 - поток комнатной температуры. Канал 16 служит для предва0 рительного подогрева воздуха и отделен от выемки 4 тонкостенным цилиндром 18. Диффузор 8 ограничен сеткой 12, под которой расположена трубка 13 сборника конденсата, соединенная с емкостью 6. Трубка

5 13 перегорожена пористой пробкой 14.

Устройство работает следующим образом.

В емкость заливается (через штуцер 19 над сборником конденсата) испаряемая

0 жидкость. Она просачивается через пористую пробку 14, заполняя ее поры и препятствуя проникновению через нее воздуха. Фитиль, начало которого находится в емкости 6, пропитывается испаряемой жидко5 стыо по всей длине за счет капиллярных сил. К штуцерам 15 и 17 подводятся два потока воздуха, а нагреватель включается в сеть через регулятор тока (не показан). При достижении заранее подобранного стационарного температурного режима

(10-15 мин) поток с испарителя выносит в камеру смешения заданное количество испаряемого вещества и, смешиваясь с основ- ным потоком, образует в диффузоре требуемое пересыщение. Предварительный подбор условий определяется размером укрупненных частиц аэрозоля. Удобными для коммуницирования и оптических методов определения счетной концентрации являются частицы радиусом 0,25 мкм. Укрупне- ние частиц происходит Б объеме диффузора от места смешения потоков до сетки, снимающей пересыщение. Весь конденсат со стенок диффузора и с ограничительной сетки стекает з сборник и задерживается над по- ристой пробкой. В порах во время работы устройства имеет место подпор воздуха, равный сопротивлению спиральных каналов и капиллярной трубки. Подпор препятствует стоку конденсата через пористую пробку, но в перерывах работы устройства подпор отсутствует и конденсат стекает через пробку в исходную емкость.

Опыт показывает, что для полного использования пересыщения на укрупнение частиц требуется, чтобы их счетная концентрация была не менее 10 см . Поскольку

обычно в укрупняющие приборы КУСТ поступают концентрации частиц менее Ю3 см3, то на укрупнение расходуется менее 1 % пара, остальное бесполезно конденсируется на стенках коммуникаций. В предлагаемом устройстве весь этот конденсат многократно возвращается в работу.

Формула изобретения

1.Устройство для создания дозированного пересыщения пара жидких веществ в потока газа, содержащее смесительную камеру и соединенную с ней.испарительную камеру, снабженную нагревателем и фитилем для подачи испаряемого вещества из ем- костм в испарительную камеру, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса работы устройства при малых расходах вещества и малых габаритах, смесительная камера устройства выполнена с наклоном и снабжена размещенной на выходе сеткой и сборником конденсата, соединенным через пористую пробку с емкостью для испаряемого вещества.

2.Устройство по п.1, отличающее- с я тем, что нагреватель снабжен съемной пробкой со спиральной выемкой, размещенной в гнезде корпуса нагревателя, а фитиль расположен в спиральной выемке.

Изобретение относится к устройствам для создания дозированного пересыщения пара жидких веществ, к технике аэрозольных методов газового анализа. Цель - увеличение ресурса работы устройства. Устройство состоит из испарительной и смесительной камер. В испарительной камере имеется электронагреватель и спиральный канал с размещенным в нем фитилем, транспортирующим жидкое вещество из емкости в нагретую зону для испарения. Смесительная часть выполнена в виде трубки с соплом перед зоной смешения и наклонена к выходу. Диффузор ограничен сеткой, под которой расположен сборник конденсата, соединенный с емкостью через пористую пробку. Это позволяет возвращать конденсат от испаряемого вещества обратно в рабочий цикл, что обеспечивает существенное увеличение ресурса работы устройства без подзарядки новым веществом. Одновременно уменьшаются габариты устройства и расход вещества. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

/.- .-У;- /. / V ; .V :

.- -;iv. -. :- :- .- -: . v:

i и«(| i nji iii t |Пг it ii i i .XxVWx N.

фиеЛ

/

//

/

17

nji iii t |Пг it ii i i .XxVWx N.

фиеЛ

фиг. 2