Устройство для отбора проб газа Советский патент 1982 года по МПК G01N1/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГАЗА

1

Изобретение относится к устройствам для отбора проб газа и может быть использовано для отбора частиц сажи из высокотемпературного потока продуктов сгорания углеводородных топлив теплоэнергетических уста: новок.

Известно устройство для отбора частиц сажи из высокотемпературного потока продуктов сгорания, со;{ержаш.ее контрольную поверхность осаждения, неохлаждаемый корпус и защитную шторку 1.

К недостаткам этого устройства относятся трудность герметизации места ввода в зону горения, отсутствие контроля за процессом отбора пробы и невозможность его использования для извлечения частиц сажи для дисперсного анализа в камерах сгорания энергетических установок, в которых процесс горения происходит в условиях повышенных давлений и скоростей потока более 10 м/с.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности является пробоотборник частиц сажи для дисперсного анализа, включающий наружный водоохлаждаемый корпус, выполненный в виде коаксиально установленных цилиндров, сменную подложку с контрольной поверхностью осаждения и канал отбора пробы газа 2.

К недостаткам этого устройства относятся отсутствие контроля за процессом отбора пробы, что приводит к значительным погрешностям дисперсного анализа сажи в высокотемпературном потоке продуктов сгорания, а также то, что введение устройства в пламя искажает температурные условия, последнее значительно изменяет условия образования сажи и исключает истинное распределение частиц сажи по размерам.

Цель изобретения - повышение представительности пробы.

Указанная цель достигается тем, что в 15 устройстве для отбора проб газов, включающем водоохлаждаемый корпус, выполненный в виде коаксиально установленных цилиндров, сменную подложку с контрольной поверхностью осаждения и канал отбора пробы газа, наружный водоохлаждаемый пус снабжен защитным кожухом, сменная подложка выполнена с внутренней полостью охлаждения.

Канал отбора имеет прямоугольное сечение и образован внутренней поверхностью защитного кожуха к контрольной поверхностью охлаждения. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство для отбора проб газа содержит наружный водоохлаждаемый корпус, выполненный в виде трех коаксиально установленных цилиндров 1-3, образующих два кольцеобразных канала для подачи и отвода охлаждающего агента. Наружный корпус снабжен защитным кожухо.м 4. Внутренний корпус состоит из двух цилиндров 5 и 6, образующих два канала для подачи и отвода охлаждающего агента, и служит для установки на резьбе сменной подложки 7. На цилиндрической поверхности сменной подложки 7 выполнена плоская полированная площадка - контрольная поверхность 8, которая совместно с внутренней поверхностью защитного кожуха 4 образует канал 9 отбора нрямоугольного сечения. На торце защитного кожуха 4 выполнено окно 10 прямоугольного сечения, совпадающее по размерам с сечением канала 9 отбора. Гер.метичность соединения сменной подложки 7 с внутренни.ч корпусо.м обеспечивается медной прокладкой 11. Устройство работает следующим образом. В процессе выхода камеры сгорания на исследуемый режим канал 9 отбора продувается нейтральным газом для исключения ионадакия частиц сажи на контрольную поверхность 8. После выхода камеры сгорания на исследуемый режим продувка нейтральным газом прекращается, и канал 9 отбора сообщается с атмосферой через ряд регулируемых дросселей (не показаны), которые обеспечивают необходн.мую скорость движения продуктов сгорания в канале 9 отбора для представительности отбора пробы. При движении продуктов сгорания по каналу 9 происходит осаждение частиц сажи за счет сил термофореза на контрольную поверхность 8, причем сила термофореза, действующая на частицы одного размера, постоянна за счет постоянства поперечного градиента температуры в полости осаждения. Продувка нейтральным газом возобновляется после окончания процесса отбора, и канал 9 отбора отсекается от атмосферы, скорость течения нейтрального газа в канале осаждения выбирается с таким расчетом, чтобы частицы сажи, осевщие на контрольную поверхность 8 в процессе отбора, не отрывались с этой поверхности. Скорость течения продуктов сгорания в канале осаждения пробоотборника и время отбора опти.мизируются из условия получения четких электронно-микроскопических снимков сажевой реплики. Конструкция пробоотборника работоспособна при высоких давлениях и температурах в камерах сгорания, а также при высоких скоростях течения газа. Устройство для отбора проб газа использовано для определения дисперсности сажи в п:ироком диапазоне щтучной концентрации частиц (время отбора пробы можно изменить в щироком диапазоне). Появляется возможность оценки степени «деформации кривой распределения частиц по размерам за счет сил термофореза. Уменьщено влияние устройства на процесс горания в исследуемом факеле. Технико-экономическая эффективность от внедрения изобретения заключается в повыщении точности измерений и сокращении времени отбора, что приводит к сокращению количества дорогостоящих экспериментов. Годовой экономический эффект от внедрения составит 10 тыс. руб. в год. Формула изобретения 1.Устройство для отбора проб газа, включающее наружный водоохлаждаемый корпус, выполненный в виде коаксиально установленных цилиндров, сменную подложку с контрольной поверхностью осаждения и канал отбора пробы газа, отличающееся тем, что, с целью повыщения представительности пробы, наружный водоохлаждаемый корпус снабжен защитным кожухом, а сменная подложка выполнена с внутренней полостью охлаждения. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал отбора имеет прямоугольное сечение и образован внутренней поверхностью защитного кожуха и контрольной поверхностью осаждения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Измерение температур в области новой техники. Изд-во. «Мир, 1965. 2.«Известия вузов.Черная металлургия, 1975, № 8, с. 135.