Способ отбора проб аэрозолей Советский патент 1981 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свой веществ, а более конкретно к област получения и подготовки образцов при исследовании аэрозолей, и может быть использовано при изучении загрязнения атмосферы радиоактивными и другими компонентами загрязнения. В настоящее время для исследовани и контроля за аэрозольным загрязнением внешней среды отбирают пробы путем протягивания воздуха через фильтры. Во всех случаях, а особенно при отборе проб полидисперсных аэрозолей на местности, в условиях переменного по направлению и скорости ветра весьма остро стоит вопрос о представительности получаемых проб, в первую очередь о соответствии количества аэрозольных частиц разных размеров в пробе истинному содержанию таких частиц в исследуемой среде Известен способ изокинетического пробоотбора с автоматической регулиоовкой линейной скорости движения воздуха во входном сечении входной головки путем изменения в процессе пробоотбора расхода воздуха в соответствии с показаниями датчика П. Недостатком способа является переменный объемный расход воздуха через входное сечение входной голо-вки. Это означает, что в среднем производительность отбора проб будет составлять менее половины той, которую может обеспечить насос, рассчитываемый на обеспечение пробоотбора при максимально возможном потоке аэрозолей. -Например, если необходимо обеспечить, отбор проб в полевых условиях с возможным измерением скорости ветра в диапазоне 1-15 м/с через входное сечение площадью 1 см ,то в соответствии с изменением скорости ветра объемный расход воздуха надо будет изменять в диапазоне 6-90 д/мин. В то же время средняя скорость ветра составляет обычно около 5 м/с, чему в данном примере соответствует расход воздуха 30 д/мин, т.е. мощность насоса будет использоваться в среднем на одну треть. Переменный расход воздуха, кроме того, создает дополнительные трудности в интерпретации результатов измерения. Кроме того, недостатком устройства является инерционностьПроцесса пробоотбора. Времяу в течение которого производительность отбора пробы можно изменить, например, от величины зи л/мин до 60 л/мин (или наоборот), исчисляется десятыми долями секунды. В результате, даже если датчик скорости ветра -и остальные элементы электронно-механической системы автоматического регулирования практически безынерционны, изменения фактического расхода воздуха через входное сечение будет отставать от изменения скорости набегающего потока. Это означает, что отбор проб по способу принципиально не может обеспечить необходимого равенства линейной скорости движения воздуха во входном сечении и в набегающем потоке. Значит, принципиально не обеспечивается точное условие изокийетичности, требуемой для представительно го отбора проб аэрозолейf Известен способ изокинетического пробоотбора,включающий изменение ско рости набегающего потока, уравнивани линейной скорости движения потока во входном сечении со скоростью набегаю щего потока путем изменения площади входного сечения 2. Недостатком способа является нёдобтаточная представительность отбору проб при изменениях набегающего потока, которая объясняется нарушени требования об отсутствии искажения профиля скоростей движения потока, обусловленное наличием заслонки непосредственно у входного сечения про боотборника, Цель изобретения - улучшение пред тавительности отбираемых проб любых изменениях потока. Указанная цель достигается тем, что в способе отбора проб аэрозолей включающем измерение скорости набегающего пЬтока, уравнивание линейной скорости движения потока во входном сечении со скоростью набегающего потока путем изменения площади входно,го сечения, одновременно осуществля34ют изменение от точки измерения скорости потока до точки отбора пробы в соответствии с мгновенным значением скорости потока, при этом площадь входного сечения изменяют равномерно по всему периметру, а скорость изменения площади входного сечения и расстояния между точкой пробоотбора и точкой измерения скорости потока определяют по величине возможного ускорения потока воздуха. На чертеже представлена схема осуществления способа. Схема состоит из устройства 1 для автоматического перемещения датчика скорости потока,датчика 2 скорости потока,устройства 3 управления площадью входного сечения. Способ осуществляется следующим образом. В точке А измеряют мгновенное значение Vg (см/сек) скорости набегающего воздушного потока, направление которого показано стрелкой. В зависимости от этого значения отбор пробы аэрозолей начинают осуществлять через входное сечение Б,которое расположено на расстоянии 1 от точки измерения А и площадь S которого устанавливают по формуле S W/VQ см , где W - постоянный расход воздуха через входное сечение, , В результате, линейная скорость движения воздуха непосредственно за сечением Б равняется линейной скорости набегающего потока VQ и при стационарном потоке (/л const) будет удовлетворяться условие изокинетичности, Пусть в некоторьй момент времени в точке измерения А линейная скорость изменилась скачкообразно на некоторое значениеДУ, т,е, стала равной V - VQ + uV. В точке Б линейная скорость в этот момент времени еще остается равной Vf, . Она изменится на величину ДУ когда из точки А в точку Б дойдет фронт возмущения,движущийся со скоростью V(-fc) , т.е. спустя время 1/V. Это и есть тот интервал времени, которьй по предлагаемому способу предоставляется для регулировки входного сечения до п.лощади S (t +C)W/V + AV. В действительности,изменение скорости набегающего потока воздуха во времени t происходит не мгновенными скачками, а относительно плавно. В общем виде

эти изменения можно описать через величину ускорения

V(t) Vp ч- a{t).dt Для сравнительно малого промежутка времени t можно считать, что ускорение постоянно, т,е, a(t) а. Тогда в точке А

VA(t) - V, - , а перед входньм сечением Б

VD a.,(t-r).

Vo

Изменение площади входного сечения можно обеспечить по такому закону, чтобы изменение линейной скорости засасьшания происходило по аналогичной формуле

U(t) Uo +aoC-t-tr).

в результате, в любой момент времени по обе стороны от входного сечения пробоотборника будет выполняться условие изокинетичности

uc-fc)--v(t).

При достаточно продолжительном пробоотборе величина скорости V может существенно отличаться от начального значения V,, Это означает, что расстояние 1 между точкой измерения А и входньи сечением Б должно также изменяться.

Предлагаемый способ будет действовать успешнее всего в непрерывном режиме, когда регулировку площади входного сечения и расстояние Е постоянно корректируют в соответствии с мгновенными значениями скорости набегающего потока в точке А, Это мот жет быть достигнуто с помощью раз,личных автоматических систем электронно-механического регулирования,

Способ позволяет обеспечить автоматический отбор проб аэрозолей при

ПОСТОЯННОМ расходе воздуха через входное сечение пробоотборника без искажений профиля скоростей, т,е, ликвидирует такой недостаток,.как искажение профиля скоростей из-за запаздьшания регулировки входного сечения по отношению к фактическим мгновенньи значениям скорости набегающего потока воздуха.

10

Формула изобретения

Способ отбора проб аэрозолей включающий измерение скорости набе5гающего потока, уравнивание линейной скорости движения потока во входном сечении со скоростью набегающего потока путем изменения площади входного сечения, отличающийся

0 тем, что, с целью улучшения предварительности отбираемых проб при любых изменениях потока, одновременно осу- . ществляют изменение расстояния от точки измерения скорости потока до

5 точки отбора пробы в соответствии с мгновенным значением скорости потока, при этом площадь входного сечения изменяют равномерно по всему периметру, а скорость изменения площади

0 входного сечения и расстояния между точкой пробоотбора и точкой измерения скорости потока определяют по величиневозможного ускорения потока воздуха.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J , /Свторское свидетельство СССР № 257J33, кл, G 01 N J/24 1968,

2, Авторское свидетельство СССР

0 № 444964, кл, G О N 1/24, 1972,