Пьезоэлектрический способ анализадисперсного coctaba аэрозоля

Пьезоэлектрический способ анализадисперсного coctaba аэрозоля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Соцмалнстическик

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)819630 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (И)М. К". (22) Заявлено 20.06. 79 (2! ) 2785294/1 8-25

5 01 N 15/02 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Гасударственный камктет

СССР в делам нэебретенкй н открытей

Опубликовано 07.04.81. Бюллетень Ле 1-З

Дата опубликования описания 10.04.81 (53) УДК 539.215..4(088,8) (72) Авторы изобретенйя

И, К. Решидов, Lt. Л, Зеликсон и Н. Г. Булгакова ! (71) Заявитель (54) П ЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ АНАЛИЗА

ДИСПЕРСНОГО COCTABA АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к методам исследования в механике аэрозолей в части определения размеров частиц и может быть использовано для оперативного измерения дисперсного состава взвешенных частиц беэ предварительного осажде 5 ния.

Известен пьезоэлектрический способ анализа аэрозоля, включающий регистрацию одиночных соударений частиц с пьезо10 элементом gpH натекании а.эроэоля на его поверхность, по которому определяют счетную концентрацию частиц, равную числу импульсов соударений в единицу вре мени. В данном методе используют им

1$ пульс только в качестве индикатора наличия частицы (11.

Известен также пьезоэлектрический способ анализа дисперсного состава аэрозоля, включающий регистрацию одиночных соударений с пьезоэлементом частиц, движущихся с неравновесной скоростью, QJIsl чего пьезоэлемент располагают в области неустановившегося течения 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 P2)

Однако при обтекании аэрозолем пьезо» элемента перед его поверхностью соударений образуется пограничный слой газа, в котором траектории частиц искривляются.

Наиболее мелкие фракции уносятся газом беэ соударений - это ведет к ограничению предела измерений. Более крупные фракции, двигаясь по криволинейной траектории, ударяются 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 раз819630 мера 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, 10 близкими к прямым. B этом случае возможно возникновение ложнык импульсов при повторном ускорении частиц газом после отскока or поверкности.

Целью изобретения является расширение пределов измерения размеров тонкодисперсных фракций и устранение погрешностей обтекания и отскока.

Поставленная цель достигается -ем, что по предлагаемому способу пьезоэлект20 рического анализа дисперсного состава аэрозоля импульсно ускоряют дозу аэрозоля истечением в вакуумную камеру и лосле пространственного разделения фракций частиц и газа регистрируют сигналы гьезо25 элемента, по огибающей которых судят о дисперсном составе.

Этот способ может быть осуществлен устройством, содержащим пьезоэлемент, расположенный в вакуумной камере ударЗо ной трубы, отделенной от камеры высокого давления разрываемой диафрагмой, установленной на сопле, причем камера высокого давления соединена с источником аэрозоля с помощью вентилей. Пьезоэлемент снабжен конической виньетирующей диафрагмой, обращенной основанием к пьезоэлементу и установленной с зазором между ней, пьезоэлементом и стенками вакуумной камеры, причем отверстие в циафра гме .

a(Ay!g где 4 - средний диаметр частиц; — их плотность;

К вЂ” концентрация.

На чертеже показано устройство для осуществления способа.

В вакуумной камере 1 ударной трубы, соединенной с вакуумным насосом, распо- 50 ложен пьезоэлемент 2, снабженный виньетирующей диафрагмой 3, установленной с зазором перец поверхностью пьезоэлемента 2. !1иафрагма 3 выполнена конической, основанием обращена к пьезоэлементу 2, «ершиной — к соплу 4 и установлена н:. расстоянии 1 от него с зазором между стенками камеры 1. Йиафрагма 3 по габаритному размеру превосходит диаметр пъезоэлемейта 2 и имеет отверстие диаметром

D с б Гр/к

Пьезоэлемент снабжен также регистрирующим прибором 5, например осциллографом, а сопло 4 герметизировано разрываемой диафрагмой 6, снабженной нагревательным элементом, соединенным с блоком 7 управления с источником тока. Разрываемая диафрагма 6 отделяет камеру 8 высокого-давления, соединенную через вентили (клапана) 9 с источником исследуемого аэрозоля, например пылезаборной трубкой, уст ан овле ни ой в g ым ох оде.

Йля анализа дисперсного состава камеру 8 наполняют через вентили 9 аэрозолем. Закрытые вентили 9 ограничивают обьем дозы аэрозоля, подвергаемого анализу. BnoKov 7 управления мгновенно разрывают диафрагму 6, а дозу аэрозоля импульсно ускоряют истечением через сопло

4 в вакуумную камеру 1. На расстоянии происходит пространственное вдоль течения разделение фракций аэрозоля и отделение 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 гаэ обтекает диафрагму

3 и пьезоэлемент 2 и до подхода частиц истекает к вакуумному насосу, незначительно повышая давление в камере 1.

Расстояние I выбрано таковым, чтобы в зоне диафрагмы 3 затухли ударные волны, скачки уплотнения. Такое затукание при заданной геометрии сопла 4 и камеры 1 происходит на расстоянии 0,3-0,5 м.

При отскоке частиц от пьезоэлемента 2 происходит их соударение также с внутренней поверхностью конической диафрагмы 3 с последующим отражением в стоpolly or пьезоэлемента 2. Таким образом устраняются ложные импульсы при отражени и частиц от диафра гмы 3. Импульсы напряжения пьезоэлемента 2 регистрируются осциллографом 5. Сначала происходит соударение тонких фракций, затем более грубых, а TQK как амплитуда импульса определяется размером частицы, то огибающая этик импульсов характеризует плотность распределения частиц по размерам.

Описанная принципиальная схема реализации пьезоэлектрического способа анализа цисперсного состава аэрозоля позволя819630

10

15200

1,25

0,1 ет устранить погрешности обтекания пьезоэлемента, так как B момент соуцарений давление газа во много раз меньше атмосферного и траектории частиц не искривляются. Это позволяет расширить пределы измерения до значений диаметров частиц, определяемых чувствительностью пьезоэлемента к их YQQðó. Для дальнейшего расширения прецелов измерения частицы могут быть ускорены go сверхзву- !О ковых скоростей. Максимальная скорость ограничена уцарной прочностью пьезоэлемента.

Степень кривизны траектории частицы при обтекании пьезоэлемента опрецеляегся так называемой поправкой Каннингхема к скорости увеличения частицы газом.

Поправка зависит от давления газа. В момент ускорения давление газа близко к атмосферному, а при соударении на два дорядка ниже атмосферного. Тогда расчетные поправки к скорости принимают следующие значения:

Чем меньше размер частицы, reM эффективнее устраняются погрешности обте кания.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический способ анализа цисперсного состава аэрозоля, включаюший регистрацию одино ьчых соударений с пьезоэлементом частиц, движущихся с неравновесной скоростью, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения пределов измерения и устранения погрешностей обтекания, импульсно ускоряют дозу аэрозоля истечением в вакуумную камеру и после пространственного разцеления фракций частиц и газа регистри р;чот си гналы пьезоэлемента, по огибаюшей которых судят о цисперсном составе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Козелкина Э. В., Козелкпн В. В., Огрошко Н. T. Методика опрецеления концентрации тверцых частиц и потоке гидровзвесей.- "Заводская л аборатория", 1971, М 3, с. 307-308.

2. Клименко A. П. Методика и приборы цля измерения концентрации пыли, М., "Химия", 1978, с. 93-90.

И111ИГИ 1 3»з 13F>9/19

1 ираж 907 11Одписное

1 илиал 111111 Патент", г. Уж гороц, ул. l!ðîeêòï: ÿ,4