Способ выделения аэрозольных частиц из потока газа Советский патент 1977 года по МПК G01N21/12 

1

Изобретение относится к области исследования физико-химических свойств вендества и может найти применение при анализе аэрозольных частнн путем осаждения их на поверхности,

Известны способы для выделения аэрозольных частиц газовых потоков, основанные на улавливании этнх частиц различными фильтрами или осаждении их на адсорбирующих поверхностях, например, под действием термофоретических сил.

Ввиду ограниченности этих методов выделения частиц из-за жестких требований, обусловленных природой частиц аэрозоля, к материалу фильтра, его конструкции, требований к физико-химическим свойствам адсорбирующих поверхностей, скорости прокатки газа, не всегда существует возможность определить, например, количество осевших в фильтре частиц, быстро и эффективно провести процесс их осаждения на адсорбирующей поверхности.

К недостаткам известных способов следует отнести и то, что нри улавливании частиц фильтрами исключается селективность их поглощения и возможность задерживать частицы, размеры которых меньше некоторого характерного размера материала фильтра.

2

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ выделення аэрозольных частиц из потока газа, основанный на сообщении аэрозольной частице поперечной относительно потока газа скорости носредством изл чения.

Поскольку скорость термофореза невелика и не превыщает см/с, то для выделения достаточного для анализа количества аэрозольных частнц нз потока и осаждения их на внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки термопреципитатора необходимо достаточно большое время. Кроме того, невозможно осуществпть выделение требуе.мых аэрозольных частиц.

Для сокращения времени выделения аэрозольных частиц из потока газа по предлагаемому способу поперечную скорость частицам аэрозоля создают путем воздействия на них оптического излучения, направленного перпендикулярно потоку газа, причем скорость прокачки газа, параметры излучения п размеры области взаимодействия частиц с излучением выбирают исходя из соотношения

ШУ D

1/, Уф + Ус.д

КПР min

IV, L

D 8«2v.2,2/f..,. / -5-ь (3+2m2)2 5-/.:Г5(2 -L- m2)2(3 T- 2m-)o.0,2, v-o -:0,2 V/ гЗ, , 2V.27 . /.: .д где - показатель преломления щества частицы; -- -дифракционный параметр; R - радиус частицы; А, - длина волны излучения; K.T8I - коэффициент теплового скольжения;V - кинематическая вязкость газа;1 - коэффициент вязкости газа, / - вектор плотности потока энергии излучения; Xj - тенлопроводность вещества частицы; TS - температура поверхности частицы;/Сс - фактор эффективности светового давления; с - скорость света; L и D - характерные размеры фотопреципитатора. При этом на поток частиц газа воздействуют излучением длиной волны X, соответствующей полосе поглощения вещества частицы. На фиг. 1 схематически показан один из возможных вариантов устройства для осуществления нредлагаемого способа-фотопреципитатор; на фиг. 2 - график, поясняющий предлагаемый способ. Устройство состоит из осесимметричной оболочки 1 из прозрачного материала и источника излучения 2 (мощная ламна, лазер или несколько лазеров). Аэрозольные частицы, движущиеся с потоком газа, направленным параллельно оси оболочки со скоростью Vnp, подвергаются внутри оболочки действию оптического излучения от источника 2, приобретают поперечную относительно направления потока составляющую скорости и, сталкиваясь со стенкой оболочки 1, адсорбируются на ней. Скорость прокачки газа выбирают так, чтобы число частиц, адсорбирующихся на стенке в единицу времени, было максимальным. Если скорость прокачки меньще некоторой критической величины Укр, то все частицы, вводимые в оболочку потоком газа, оседают на стенке. Величина КНР определяется из условия, чтобы за время нахождения частицы в освещенной части оболочки частица заданного радиуса успевала пересечь ее от «стенки до стенки : L или 1/,р УфЦВ, где L - длина части оболочки, на которую попадает излучение, D характерный размер оболочки в направлснин, параллельном пучку света, нанример, диаметр оболочки. Число частнн Ло, адсорбирующихся на стенке оболочки в форме иараллелепинеда за единицу времени, онределяется следующими равенствами; 1/npD; при N, 1/ф1; при /пр где Л - число частиц в единице с объема. График зависн.мости Ло от скорости прокачки Упр имеет вид, представленный на фиг. 2. Такнм образом величина прокачки не должна превышать 1/кр- макс, ири которой нарущается ламинарность течения и происходит турбулизация. При выполнении этого ограничения предложенный способ позволяет эффективно нроводить анализ аэрозоля. Фор м у л а изобретен и я 1. Способ выделения аэрозольных частиц из потока газа, основанный на сообщении аэрозольной частице ноперечной относителыш потока газа скорости посредством излучения, отличающейся тем, что, с целью сокращения времени выделения, ноиеречную скорость частицам аэрозоля создают путем воздействия на них оптического излучения, направленного нерпендикулярно потоку газа, причем скорость прокачки газа, параметры излучения и размеры области взаимодействия частиц с излучением выбирают исходя из соотнощенияу/.Т (2 г (3 -г lin-) о 40,2; v.,2 О 1г. / с/ о- о - -, , , y. V где т иЧ-х - показатель преломления вещества частицы; р - -дифракционный параметр; R - радиус частицы; л - длина волны излучения; Krsi - коэффициент теплового скольжения;V - кинематическая вязкость газа;1 - коэффициент вязкости газа, / - вектор нлотности потока энергии излучения;

теплопроводность вещества частицы;

температура поверхности частицы;

фактор эффективности светового давления;

скорость света;

L и D - характерные размеры фотопреципитатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на поток газа воздействуют излучением длиной волны 1, соответствующей полосе поглощения вещества частицы.

,