Спектрометр аэрозоля
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (n>922590 ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2609.80 (21) 2985897/18-25 (51) М. Кд.з с присоединением заявки ¹â€”
G 01 N 15/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретениЙ и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 2304,82. Бюллетень ¹ 15 (53) УДК 543 ° 275 ° 3 (088. 8) Дата опубликования описания 2304.82 (72) Автор изобретения
Д.Л. Зеликсон (71) Заявитель
Государственный научно-исследовательск по промышленной и санитарной очистке (54) CHEKTPONETP АЭРОЗОЛЯ
Изобретение относится к средствам исследования физических свойств веществ в части измерения дисперсного состава частиц аэрозоля и может быть использовано для анализа спектра размеров промышленных выбросов и технологических пылей в диапазоне 1100 мкм.
Известен спектрометр аэрозоля, содержащий каскад ступеней инерционного осаждения, в котором осаждаются частицы нескольких фракций, причем фракционная концентрация определяется взвешиванием (1).
Недостатками этого спектрометра являются низкая чувствительность при разделении частиц на фракции,что обусловлено недостаточной резкостью границ разделения ступеней инерционного осаждения, и ограниченным конструктивно числом фракцией (до 7-10).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является электромеханический анализатор дисперсности аэрозоля, содержащий источник питания, регистратор тока, ступени инерцион-. ного осаждения с электростатическими ловушками, образованными парами электродов, снабженных по периметру от« верстий выступами и соединенных с источником питания и регистратором тока (23.
Однако спектрометр обладает низкой чувствительностью по разделению частиц на фракции, которая пропорциональна квадрату размера частиц, и ограниченным верхним пределом измерения (не более 10 мкм) .
Цель изобретения — повышение чувствительности, точности и расширение верхнего предела измерения спектра размеров.
Л цель достигается тем, что в известном спектрометре аэрозоля, содержащем источник питания, регистратор тока и образованную двумя электродами ступень инерционного осаждения с электростатической ловушкой, в одном из электродов выполнена коническая полость с углом
150-170о и отверстием в вершине, а во втором электроде по периметру обращенного к нему основания конуса расположены сопла, причем первый электрод соединен с источником питания, а второй — с регистратором тока.
На чертеже схематически показан сепаратор аэрозоля.
922590 / Й. („"
m (2) Формула изобретения где m
v„ оО
Электроды 1 и 2, соединенные с источником 3 питания и регистратором
4 тока образуют электростатическую ловушку для колеблющихся между ними частиц из-за наличия выступов 5 по периметру электродов. B электро- 5 де 1 выполнена коническая полость с углом 150-170О и отверстием б в вершине. По периметру. основания конической полости, обращенного к электроду 1, в электроде 2 расположены 1Q сопла 7, а на электроде 1 поверхности 8 инерционного осаждения.
Данная конструкция электродов такова, что междуэлектродное расстояние монотонно увеличивается от края 15 к центру электродов и, соответственно, понижается напряженность электрического поля, а силовые линии образуют криволинейные. поверхности, обращенные выпуклостью к оси отверстий 6.10
Подлежащий исследованию аэрозоль пропускают через сопла 7 со скоростью, которая обеспечивает осаждение на поверхности 8 частиц в диапазоне всего анализируемого спектра, т.е. диаметр сопел и скорость потока соответствует границе разделения ступени, равной нижнему пределу спектра размеров частиц. Затем прекращают доступ аэрозоля, включают ис- точник 3 питания и регистратор 4 тока. Перезаряжаясь на поверхностях электр<щов 1 и 2, .частицы осадка колеблются в междуэлектродном промежутке, двигаясь вдоль силовых линий поля. Высокая напряженность поля, создаваемая выступами 5 выталкивает частицы в область конической полости.
Частицы двигаются от периферии электродов 1 и 2 к центральному отверс" тию б, через которое удаляются из 40 спектрометра. Поэтому электрический ток, измеряемый регистратором непрерывно уменьшается до нуля. Полученная временная зависимость тока соответствует непрерывному спектру 45 размеров частиц осадка. Принцип радиального движения частиц состоит в том, что двигаясь по криволинейным траекториям с выпук" лостью, обращенной к центру электродов, частицы приобретают центростремительное ускорение и центробежной силой выталкиваются к оси отверс-; тия 6.
Центр равна обежная сила, как известно т ° Ч, (1)
- масса частицыу
- скорость движения вдоль силовых линий;
R - радиус кривизны силовых линий.
Под действием этой силы частицы приобретают радиальную скорость при
Стоксовском приближении закона гидравлического сопротивления где - время релаксации частицы в воздухе.
Учитывая, что скорость частицы вдоль поля в том же приближении равна / Я Г
Е
I (3) где q — заряд частицы;
Š— напряженность поля.
Подстановкой формул (1) и (3) в формулу (2) получим э
Чд = — — (4) Известно, что и заряд и время релаксации частицы пропорциональны квадрату размера частицы и, выразив массу через объем и плотность, получим Р„Г4 (5)
Таким образом, заданное расстояние, равное радиусу основания конической полости электрода 1, быстрее всех пройдут частицы наиболее грубых фракций, которые удалены через отверстие 6 в первую очередь, а тонкие фракции покинут междуэлектродный промежуток последними. Отсюда следует, что разделяясь в пространстве вдоль радиуса электрода 1, фракции частиц регистрируются в виде временного графика электрического тока.
Угол конуса в 150-170О найден экспериментально при высоте конической полости, меньшей расстояния между электродами в зоне сопел 7. Экспериментально измерен спектр частиц в . пределах 1-100 мки, что на порядок превышает верхний предел известных спектрометров с каскадными ступенями осаждения. Спектр непрерывный, а не выборочный по 7-10 точкам, как в известных приборах, что повышает точность измерения и позволяет исследовать тонкую структуру спектра. Чувствительность определяется скоростью разделения осадка на фракции, которая как следует из формулы 5, пропорциональна четвертой степени размера частиц. В известных приборах чувствительность определяется разностью границ инерционного осаждения ступеней пропорциональной квадрату размера, Спектрометр аэрозоля, содержащий источник питания, регистратор тока и образованную двумя электродами ступень инерционного осаждения с.электростатической ловушкой, о т л и ч а юшийся .тем, что, с целью повыше 922590
Составитель В. Алексеев
Редактор Н. Бобкова Техред С.Мигунова Корректор В. Бутяга
Заказ 2570/56 Тираж 883 Подписное
ВНИИПИ Государственного кбмитета СССР по делам,изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния чувствительности, точности и расширения верхнего предела измерения спектра размеров, в одном из электродов выполнена коническая полость .с углом 150-170О и отверстием в вершине, а во втором электроде по периметру обращенного к нему основания конуса расположены сопла, причем первый электрбд соединен с источником питания, а второй — с регистратором тока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Булгакова Н., Зеликсон Д.Л.
Калибровка импикторов. М., Промышленная и санитарная очистка газов, 1980 Р 1, с. 21»
2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2953759/18-25, кл. G Ol N 15/02, 1980 (прототип) .