Пьезоэлектрический способ анализадиСпЕРСНОгО COCTABA АэРОзОля Советский патент 1981 года по МПК G01N15/02 

1 . Изобретение относится к методам исследования б механике аэрозолей в части определения размеров частиц и мо жет быть использовано для оперативного измерения дисперсного состава взвешенных частиц без предварительного осажде ния. Известен пьезоэлектрический способ анализа аэрозоля, включающий регистрацию одиночных соударений частиц с пъез элементом при натекании аэрозоля на его поверхность, по которому определ$пот счетную концентрацию частиц, равную чи лу импульсов соударений в единицу времени. В данном методе используют импульс только в качестве индикатора наличия частицы l}. Известен также пьезоэлектрический способ анализа дисперсного состава аэрозоля, включающий регистрацию одиночных соударений с пьезоэлементом час тиц, движущихся с неравновесной скоростью, для чего пьезозлемент располагают в области неустановившегося тече- ния непрерывной струи. Этот метод использует информацию, заключенную в амплитуде импульсов пьезоэлемента, которые подают на анализатор. По распределению амплитуд, построенному анализатором, судят о дисперсном составе, так как частицы в данной области непрерывного те-, чения увлекаются газом .не полностью- и приобретают разброс по скоростям в зависимости от их размера f2. Однако при обтекании аэрозолем пьезоэлемента перед его поверхностью со5гдарений образуется пограничный слой газа, в котором траектории частиц искривляются. Наиболее мелкие фракции уносятся газом без соударений - это ведет к ограничению предела измерений. Более крупные фракции, двигаясь по криволинейной траектории, ударя отся о поверхность под различными углами вплоть до касательных. Когда угол удара отличен от прямого, сила удара ослабляется. Такая частица регистрируется, как более мелкая по размерам. Погрешность в определении раз3eмера дополнительно увеличивается в связи с тем, что при косых уцарак частицы проходят различный путь в тормозящем пограничном слое. Попытка увеличить скорость газа до сверхзвуковой для расширения предела измерения еще более повышает погрешности обтекания, так как в пограничном слое возникает скачок уплотнения. Наиболее грубодисперсные фракции частиц соударяются под углами, близкими к прямым. В этом случае возможно возникновение ложных импульсов при повторном ускорении частиц газом после отскока от поверхности. Целью изобретения является расширение пределов измерения размеров тонкодисперсных фракций и устранение погрешностей обтекания и отскока. Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу пьезоэлект рического анализа дисперсного состава аэрозоля импульсно ускоряют дозу аэрозо ля истечением в вакуумную камеру и пос ле пространственного разделения фрагкций частиц и газа регистрируют сигналы пьез элемента, по огибающей которых судят о дисперсном составе. Этот способ может быть осуществлен устройством, содержащим пьезоэлемент, расположенный в вакуумной камере ударной трубы, отдолониой от камеры высоко го давления разрываемой диафрагмой, ус тановленной на сопле, причем камера высокого давления соединена с источником аэрозоля с помощью вентилей. Пьезоэле мент снабжен конической виньетирующей диафрагмой, обращенной основанием к пьезоэлементу и установленной с з-13ором между ней, пьезоэлементом и стенками вакуумной камеры, причем отверстие в диафрагме . D dYp7K с - средний диаметр частиц; р - их плотность; К. - концентрация. На чертеже показано устройство для осуществления способа. В вакуумной камере 1 ударной трубы соецинонной с вакуумным насосом, распо ложен пьезоэлемент 2, снабженный винье тирующей диафрагмой 3, установленной с оазором перец поверхностью пьезоэлемен та 2. Диафрагма 3 выполнена конической основанием обращена к пьезоэлементу 2, п вершиной - к соплу 4 и установлена нн расстоянии Ъ от него с зазором межд стоиками камеры 1. Диафрагма 3 по габ 0 ритному размеру превосходит диаметр пьезоэлемента 2 и имеет отверстие лиа- метром D dVp/K Пьезосшемент снабжен также регистрирующим прибором 5, например осциллографом, а сопло 4 герметизировано разрываемой диафрагмой 6, снабженной нагревательным элементом, соединенном с блоком 7 управления с источником тока. Разрываемая диафрагма 6 отделяет камеру 8 высокогоДавления, соединенную через вентили (клапана) 9 с источником исследуемого аэрозоля, нарример пылезаборной трубкой, установленной в дымоходе. Для анализа дисперсного состава камеру 8 наполняют через вентили 9 аэрозолем. Закрытые вентили 9 ограничивают объем дозы аэрозоля, подвергаемого анализу. Блоком 7 управления мгновенно разрывают диафрагму 6, а дозу аэрозоля им- пулЬсно ускоряют истечением через сопло 4 в вакуумную камеру 1. На расстоянии LJ происходит пространственное вцоль течения разделение фракций аэрозоля и от делен пе чистого газа, если за время ускорения частицы не успевают развить скорость, равную газовой компоненте. Каждая фракция движется со все возрастающей скоростью по мере уменьшения размера частиц. Чистый газ обтекает диафрагму 3 и пьезоэлемент 2 и до подхода частиц истекает к вакуумному насосу, незначительно повыщая ааВгление в камере 1. Расстояние L выбрано таковым, чтобы в зоне диафрагмы 3 затухли ударные волны, скачки уплотнения. Такое затухание при заданной геометрии сопла 4 и камеры 1 происходит на расстоянии 0,3-0,5м. При отскоке частиц от пьезоэлемента 2 происходит их соударение- также с внутренней поверхностью конической диафрагмы 3 с последующим отражением в сторону от пьезоэлбмента 2. Таким образом устраняются ложные импульсы при отражении частиц от диафрагмы 3. Импульсы напряжения пьезоэлемента 2 регистрируются осциллографом 5. Сначала происходит соударение тонких фракций, затем более грубых, а так как амплитуда импульса определяется размером частицы, то огибаю .цоя этих импульсов характеризует плотность распределения частиц ао размерам. Описанная принципиальная схема реализации пьезоэлектрического способа анализа дисперсного состава аэрозоля позволя