Способ измерения объемной концентрации дисперсной фазы аэрозоля Советский патент 1980 года по МПК G01N15/00 G01N27/62 

Изобретение относится к технике измерения параметров аэрозолей и порошков, может быть использовано в приборах для измерения объемной (весовой) концентрации различных аэродисперсных систем. Известен способ измерения объемной концентрации дисперсной фазы аэрозоля И заключаюишйся в следующем. Поток аэрозоля пропускают через зону униполярного коронного .разряда и далее через область поперечного к направлению движения пото ка электрического поля; частью пото ка, содержащего отклоненные электрическим полем частицы аэрозоля, об дувают электроды и по результатам измерения электродвижущей силы, наведенной на электродах, судят об . объемной концентрации дисперсной фа аэрозоля. Известный способ обладает следую щими недостатке1ми: поперечное электрическое поле существует в течение всего времени прохождения аэрозоля между электрод ми г что приводит к осаждению на эле родах частиц с высокой подвижностью и тем самым обуславливает эначитель ую погрешность способу и быстрое загрязнение измерительных электродов. при неравномерном распределении концентрации частиц по сечению потока (например, из-за электрического ветра в зоне униполярного коронного разряда) появляется дополнительная погрешность в измерении объемной концентрации. Целью изобретения является повышение точности измерения при изменяющемся дисперсном составе аэрозоля за счет уменьшения погрешностей, обусловленных осаждением частиц под действием поперечного электрического поля и неравномерным распределением концентрации частиц по сечению потока. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу поперечное к направлению движения потока аэрозоля электрическое поле прикладывают импульсно, причем длительность импульсов выбирают из условия минимально допустимого осаждения на электродах частиц с наибольшей подвижностью, а период следования импульсов устанавливают не меньше времени прохождения потоком аэрозоля области между электродами.

При таком режиме приложения поперечного электрического поля в иэмерении одновременно участвуют практически все частицы аэрозоля независимо от их распределения по сечению потока, что повышает точность измерения объемной концентрации дисперсной фазы аэрозоля.

Н чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

В состав устройства входят зарядная камера 1, воздушный конденсатор для создания импульсного поперечного электрического поля, содержащий высоковольтный электрод 2, измеритель1НЫЙ электрод 3 и охранные электроды 4, воздуходувка 5, источник б импульсного напряжения, синхронизатор 7, усилитель 8 тока, фильтр 9 нижних частот и индикатор 10.

При прохождении потока аэрозоля через зарядную камеру 1 частицы аэрозоля приобретают заряды, пропорциональные квадратам их радиусов

д(а) С, о,

где С, - постоянная,

а - радиус частицы.

Поток аэрозоля 11, содержащий униполярно заряженные частицы, с помощью воздуходувки 5 прокачиваются через воздушный конденсатор со скоростью W.

На высоковольтный электрод 2 от источника 6 подаются прямоугольные импульсы напряжения длительностью и периодом следования Т L/W, где L - длина воздушного конденсатора. Вследствие этого между электродами конденсатора возникает импульсное электрическое поле, поперечное к направлению движения потока аэрозоля, под действием которого каждая частица приобретает скорость, поперечную скорости движения потока и равную

,«,

65,a

где Е - напряженность поперечного электрического поля в конденсаторе,

1 - вязкость воздуха, С постоянная.

При этом через входную цепь усилителя 8 тока, соединенного с измерительным электродом 3, протекает наведенный ток (t), обусловленный движением заряженных частиц аэрозол со скоростями V (ft):

°;ma)( г, d(t,a)T . J(t)Sj ()VH%P(a)|l--joo-Jda,

min где S - площадь .измерительного

электрода 3; - радиус наименьшей частицы

в потоке;

f - радиус наибольшей частицы в потоке;

По - счетная концентрация частиц

аэрозоля;

la) - функция распределения частиц по размерам;

o(t,a)- процент осаждения под действием поля на электродах частиц радиусом а к моменту

времени t с начала подачи импульсного поперечного электрического поля. В пределах длительности импульса t поперечного электрического поля, выбранной из условия

(.«max) .

где

- допустимый процент осаждения на электродах частиц с радиусом а, имеющих наибольшую подвижность, указанный ток практически постоянен и пропорционален объемной концентрации дисперсной фазы аэрозоля:

зс с S Д 4/ J -|-5ic«Xvp(a)da,

mm

независимо от дисперсного состава частиц и их распределения в пространстве между электродами воздушного конденсатора.

Синхронизатор 7 стробирует усилитель 8 в интервале времени О t t, устраняя тем самым влияние наводки от переднего и заднего фронта импульса напряжения от источника 6. I Усиленные импульсы тока с выхода усилителя 8 поступают на фильтр 9 нижних частот, выделяющий постоянную .составляющую сигнала, которая регистрируьтся индикатором 10. Охранные электроды 4 устраняют искажение элекрического поля на краях электрода 3.

Вид зависимости (f(-t,a глох) в каждом конкретном случае реализации предложенного способа определяется тремя факторами: конструкцией воздушного конденсатора и конфигурацией потока аэрозоля в нем, распределением частиц с наибольщей подвижностью по сечению потока и напряженностью поперечного электрического поля.

Например, для плоского воздушного конденсатора с расстоянием между обкладками Н и потоком аэрозоля, движущимся симметрично между обкладками в виде плбского слоя толщиной h 4 Н (см. чертеж), с равномерным распределением частиц по сечению потока и напряженностью импульсного поперечного поля Е зависимость ((Ртах) имеет вид

О, при tif, fOO(t-E)

о/опры.

(t.«n«x)fOOo/o При t7to+