Способ выделения аэрозольных частиц из потока газа

Способ выделения аэрозольных частиц из потока газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

, 1 558200

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскиа

Социалистически

Республик а

1

II (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.10.75 (21) 2184612, 25 51) М. Кл.- "G 01 N 21/12 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 21.06.77 (53) УДК 533.21:621. .375.826 (088,8) по аелам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Б. Кутуков, Ю. К. Островский и Ю. И. Яламов

Калининский государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

ИЗ ПОТОКА ГАЗА

> — °

1 =- — 1 Ф+1 с.д

1 „р —— пп и

JV IL

Изобретение относится к области исследования физико-химических свойств вещества и может найти применение при анализе аэрозольных частиц путем осаждения их на поверхности.

Известны способы для выделения аэрозольных частиц газовых потоков, основанные на улавливании этих частиц различными фильтрами или осаждении их на адсорбирующих поверхностях, например, под действием термофоретических сил.

Ввиду ограниченности этих методов выделения частиц из-за жестких требований, обусловленных природой частиц аэрозоля, к материалу фильтра, его конструкции, требований к физико-химическим свойствам адсорбирующих поверхностей, скорости прокатки газа, не всегда существует возможность определить, например, количество осевших в фильтре частиц, быстро и эффективно провести процесс их осаждения на адсорбирующей поверхности.

К недостаткам известных способов следует отнести и то, что при улавливании частиц фильтрами исключается селективность их поглощения и возможность задерживать частицы, размеры которых меньше некоторого характерного размера материала фильтра.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ выделения аэрозольных частиц из потока газа, основанный на сообщении аэрозольной части5 це поперечной относительно потока газа скорости посредством излучения.

Поскольк скорость термофореза невелика и не превышает 10-" — 10 -" см/с, то для выделения достаточного для анализа количества

10 23p030. H . . i3cTII|1 пз IIQToli3 li осаждения и. на внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки термопреципитатора необходимо достаточно большое время. Кроме того, невозможно осуществить выделение требуемых

15 аэрозольных частиц.

Для сокращения времени выделения аэрозольных частиц из потока газа по предлагаемому способу поперечную скорость частицам аэрозоля создают путем воздействия на них

20 оптического излучепия, направленного перпендикулярно потоку газа, причем скорость прокачки газа, параметры излучения и размеры области взаимодействия частиц с излучением выбирают исходя из соотношения

2558200

8n «,9K «1 (— 5+ (3+2лР) ) 5«Т> (2 — лР) (3 —, 2лР)-

0,2, -«; . 0,2 (1) V(«,—

3nA I g«

2«2 Т (2) с бс где m=n+ix — показатель преломления вещества частицы; р= — — дифракционный параметр;

2гЯ

/>

R — радиус частицы;

1 в длина волны излучения;

Ктвд — коэффициент теплового скольжения;

v — кинематическая вязкость газа;

q — коэффициент вязкости газа, — >

1 — вектор плотности потока энергии излучения;

r.; — тсплопроводность вещества частицы;

T,. — температура поверх««ости частицы;

К.— фактор эффективности светового давления; с — скорость света;

L u D — характерные размеры фотопреципитатора, При этом на поток частиц газа воздействуют излучением длиной волны Х, соответствующей полосе поглощения вещества частицы.

На фиг. 1 схематически показан один из возможных вариантов устройства для осуществления предлагаемого способа-фотопреципитатор; на фиг. 2 — график, поясняющий предлагаемый способ.

Устройство состоит из осесимметричной оболочки 1 из прозрачного материала и источника излучения 2 (мощная лампа, лазер или несколько лазеров).

Аэрозольные частицы, движущиеся с потоком газа, направленным параллельно оси оболочки со скоростью V,ð, подвергаются внутри оболочки действию оптического излучения от источника 2, приобретают поперечную относительно направления потока составляющую скорости и, сталкиваясь со стенкой оболочки

1, адсорбируются на ней. Скорость прокачки газа выбирают так, чтобы число частиц, адсорбирующихся на стенке в единицу времени, было максимальным. Если скорость прокачки меньше некоторой критической величины V,;«„ то все частицы, вводимые в оболочку потоком газа, оседают на стенке. Величина V„« определяется из условия, чтобы за время нахождения частицы в освещенной части оболочки частица заданного радиуса успевала пересечь ее от «стенки до стенки»:

V,,ð — 1ТФ1 /D где L — длина части оболочки, на котору«о попадает излучение, D --- - .характерный размер обо.1ол«<и в направлении, параллельном пучку света, например, диаметр оболочки. Число ча5 стпц h««, адсоропрую;ппхся а стенке оболоч и в форме параллелепипеда за едп «пцу времени, опрсделяе1ся следующими равенствами; пр ПРИ 1 лр((р (3)

1 с«>1 Прн >> лр «> >.р где, Ч вЂ” число частиц в единице с объема.

График зависимости Л о от скорости прокачки 1«п«, имеет впд, представленный на фиг. 2.

Так11м ооразом 8011« IIIHB прока «ки Hp. должна

15 превьппать V«;«,(.„,„«„при которой нарушается ламинарпость течения и происходит турбулпзацпя. Прп выполнении этого ограничения предложен««ый способ позволяет эффективно проводить анализ аэрозоля.

10

Формула изобретения

1(3 V

- — 1 <«> «1 с.д

V„ min

IV (1

8л - - Л - К., « I (— 5-; (3+2лРЯ

5«Тз (2 — лР) - (3 -,— 2лР)

" ., 0,2; -«:0,2

V— — >

3«Кт,, I

-=3, лЗ, «1

2«Т «, 50 с

> бс

1 с..«вЂ” где т=и+« « — показатель преломления щества частицы; ве— дифракционный параметр;

R — радиус частицы;

1.— длина волны излучения;

Ктв — — коэффициент теплового скольжения;

v — кинсматичсская вязкость газа;

q — коэффициент вязкости газа, — >

I — вектор плотности потока энергии излучения;

1. Способ выделения аэрозольных частиц из потока газа, основанный на сообщении аэро25 зольной частице поперечной относительно потока газа скорости посредством излучения, отличающейся тем, что, с цель|о сокращения времени выде Ie««I«z, поперечную скорость частицам аэрозоля создают путем воз30 действия на них опт««чсского излучения, направленного перпендикулярно потоку газа, при«ем скорость прокачки газа, параметры излучения и размеры области взаимодействия частиц с излучением выбирают исходя пз со35 отношения

558200

1 111

1пр

Ф г,2

Составнтелб М. ДеваовскнЙ

Рс.тактор И. Шубина

Корректор П. Позняковская

Тек1зе,т А. Каыышннкова

Заказ 1154/1 Иза. ¹ 425 Тираж 1106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Советг Министров СССР го делам изобретений и открытий

113035, Москва. ?К-35, Ра1тнская нао., я. 4, 5

Тигография, ир. Сапунова, 2 я; — теплопроводность вещества частицы;

Т, — температура поверхности частицы;

К, — фактор эффективности светового давления; с — скорость света;

L u D — характерные размеры фотопреципитатора.

2, Способ по н. 1, отлича ющийся тем, 5 что на поток газа воздействуют излучением длиной волны Х, соответствующей полосе поглощения вещества частицы.