Способ измерения концентрации аэро-зОля Советский патент 1981 года по МПК G01N15/02 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к методам исследования физических и химических свойств веществ, конкретно к сп собам определения концентрации дисперсной фазы в двухфазных потоках, и может быть использовано для контроля запыленности промышленных выбр сов в области охраны окружающей сре дыИзвестен способ измерения концен рации аэрозоля, включающий предвари тельную зарядку частиц коронным раз рядом и последующую регистрацию ток перенесенного частицами Ток или заряд частиц измеряют с помощью электростатического электрода, потенциал которого определяется наведеннь1М частицами индукционным зарядом. Способ обладает малой чувствительностью и применим в узком диапа не концентраций, в основном, для измерений в обитаемых помещениях и атмосферном воздухе. Известен способ измерения больших концентраций аэрозоля,включающий регистрацию изменений тока коронного разряда, экранированного первоначально незаряженными частицами, движущимися в потоке аэрозоля с известной скоростью 2 . В данном методе скорость потока настолько мала, что частицы в поле разряда приобретают предельньм заряд, поэтому разность токов при наличии частиц и без них определяется концентрацией частиц независимо от скорости. При повьшении скорости, когда время пролета частиц области разряда , (1) где Е - размер.этой области вдоль потока в метрах; V - скорость частиц, становится порядка 0,1 си меньше, частицы приобретают заряд 90% от предельного и меньше (j). В таком случае, для определения концентрации необходимо

ввести соответствующую поправку в измеряемый ток, зависящую от скорости nOTOtCBt

Известный способ осуществляют устройством, содержащим электроды коронного разряда, установленные в насадке, соединенным трубопроводным трактом с побудителем тяги i

Однако способ обладает погрешностью измерения, обусловленной случайными пульсациями начального (нулевого) тока в обеспыленном газе. Причины этих пульсаций многочисленны, к ним относятся флуктуации химических и физических параметров дисперсионной среды (газа), а также абразивный и коррозионный изн поверхности коронирующего электрода Указанная погрешность снижает точность измерения. Для устранения это погрешности необходимо производить периодическую поверку нулевого тока. Известный способ используют только для индикации пьши, а не измерения, причем в первоначально обеспыленном воздухе, поэтому значение 1гулевого тока известно. В промышленных газоходах отсутствует возможность создания обеспыленного газа того же химического состава и физического состояния, поэтому с расширением области применения известного способа недопустимо снижается точность измерения. ;

Цель изобретения - повьш1ение точности путем периодической поверки нулевого тока.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения концентрации аэрозоля, включающем регистрацию изменений тока коронного разряда, экранированного первоначально незаряженными частицами движущимися в потоке аэрозоля со скоростью, обеспечивающей зарядку частиц, в момент Поверки нулевого тока повышают скорость потока до величин исключающей зарядку частиц в потоке аэрозоля и регистрируют разность токов, измеренных при двух скоростя потока.

Способ может быть осущест Ёлен устройством,содержащим электроды коронного разряда, установленные в насадке, соединенном трубопроводным трактом с побудителем тяги, в котором в тракт врезана проточная камера заданного объема с двумя парами параллельно соединенных коммутаторов дросселей, из которых первая пара дросселей, различающаяся диаметром отверстий, расположена на входе

в камеру, а вторая пара идентичных дросселей - на выходе из камеры,причем одновременно комг тированы на входе и выходе по одному дросселю различного диаметра.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа.

В пыпезаборном насадке 1 расположены осадительный 2 и коронирующий 3

электроды, соединенные соответствуюшрми кабелями с источником 4 высокого напряжения постоянного тока и регистратором 5 изменений тока коронного разряда. Насадок 1 пневматически соединен трубопроводным трактом 6 с проточной камерой 7 и побудителем тяги, например эжектором 8. На входе и выходе камеры 7 установлены две пары параллельно соединенных к

камере 7 дросселей 9 и 10, причем дроссели 9 имеют большее проходное отверстие, чем дроссели 10. Дроссели 9 и 10 соединены с трактом 6 ком мутатором I1, снабженным механическим

приводом 12 периодического действия.

В процессе измерения насадка 1 благодаря диффузорности заборного отверстия обеспечивается изокинетический отбор исследуемого аэрозоля

с помощью эжектора 8 при включенных источнике 4 высокого напряжения и регистраторе 5. В поле коронного разряда между электродами 2 и 3 частицы приобретают электрический заряд, снижая напряженность поля и регистрируемый ток пропорционально своей концентрации,, а точнее суммарной поверхности частиц, находящихся в единице объема газа при известной

скорости потока. На это время привод 12 устанавливает коммутатор 11 в положении, изображенное на чертеже, где ко входу камеры 7 соединен дроссель 10 с меньшим отверстием, а к

вьгходу - дроссель 9 с большим отверстием. Значительное сопротивление входного дросселя обеспечивает в камере 7 наибольшее разряжение, соответствующее возможностям эжектора 8.

Привод 12 периодически переключает коммутатор 11 в положение, когда ко входу камеры 7 соединен дроссель 9, а к выходу - дроссель 10. Малое сопротивление дросселя 9 на входе приводит к быстрому заполнению камеры 7 аэрозолем и заданному повышению скорости потока в области коронного разряда. Измеряемый ток кор ного разряда при повьппенной скорост соответствует нулевому значению,име щему место в обеспыленном газе благодаря тому что частицы не успели приобрести заряд, Таким образом, искомая концентра ция пропорциональна разности токов при двух значениях скорости, т.е. переменной составляющей. Длительность поверки определяетс постоянной времени натекания в камер 7, зависящей от объема этой камеры и гидравлического сопротивления дрос селя 9 при достаточно большом сопротивлении дросселя 10. Погрешность определения нулевого тока можно оценить в зависимости .от скорости потока, рассматривая кинетику зарядки частиц в поле коронного разряда m tj-t-1где q - заряд, приобретаемый частицей аэрозоля; q - предельный заряд частицы при заданной напряженности электрического поля и неограниченном времени зарядки;t 0,01 с - постоянная времени зарядки для воздуха пр нормальных условиях. При известной скорости по формуле (1) можно определить время зарядки, затем по формуле (2) - заряд частицы а по рассчитанному заряду и регистри руемому току короны находят концентрацию частиц. Если повысить скорость потока до М 7/ Ю 1 м/с, то время зарядки . частиц станет t lO . Из формулы (2 ) можно вычислить, что заряд частицы при этом составляет менее 1% от предельного, что и обуславливает . погрешность определения нулевого тока. В разработанном макете устройства электрод 2 имеет диаметр 0,01 м и длину вдоль потока, обозначенную на чертеже, 0,01 м, которая и определяет размер области разряда. Скорость потока в момент поверки составляет 100 м/с. При объеме камеры 7-10 л длительность поверки несколько более 0,002 с. Формула изобретения . Способ измерения концентрации аэрозоля, включающий регистрацию изменений тока коронного разряда, экранированного первоначально незаряженными частицами, движущимися в потоке аэрозоля со скоростью, обеспечивающей зарядку частнц, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем периодической поверки нулевого тока, в момент поверки по- . вышают скорость потока до величины, исключающей зарядку частиц в потоке аэрозоля и регистрируют разность токов, измеренных при двух скоростях потока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Верещагин И. П., Левитов В. И. Мирзабекян Г. 3., Пашин М. М, Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М., Энергия, 1974, с. 167. 2.Патент США 3932851, кл. Q 08 В 17/10, 1974 (прототип).