Способ измерения среднего размера частиц в аэрозолях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 93 (И) Н О 01 И 15 ОБРЕТЕ ОПИСАН К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТ го пр него ласти аэроз ведут скоро среди форму ьеваий инстионосова аЬ 1 ееазпЬй вВ/о)ице кая постоянная,510ф/м;сть электрическогарядке частиц;материала частиц;ы и электрический астиц; ь ионов;ванные функции ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ(56) 1. Ьп Т.Н. еС а 1; А РогеЕ 1 есСг 1 са 1 Апа 1 уьег Гог Яге ИгешепФ оГ БпЬшсгоп Аегозо 1 з. -оГ 1 Ье Аг Ро 11 и 1 оп Сопго 1Аззосда 11 оп, 1974, ч; 24, 9 11067-10722. Авторское свР 879405, кл. О 01(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГОРАЗМЕРА ЧАСТИЦ В АЭРОЗОЛЯХ путем зарядки частиц униполярными ионами вударном режиме, измерения электрического тока и потока массы частиц ирасчета по их отношению среднего раэмера частиц, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью увеличения верхнена измерений средц и расширения обна высокоскоростных х, зарядку частиц ронном разряде при ЬЕ =50 м/с, а тиц определяют по -- к - ),р е едела диапаэо размера части применения ольных потока в плоском ко стях частиц О ий размер час ле:9 ВЕ Э- радиус час- электриче равная 8,- напряженн поля при- плотность- поток мас ток частиц(г) 60 Изобретение относится к техникеизмерения среднего размера частиц ваэрозолях и может быть использованов авиации и метеорологии для определения среднего размера аэрозольныхчастиц в облаках и осадках, а такжев химической промышленности для анализа аэрозолей.Известен способ измерения размеров частиц в аэрозолях путем зарядкичастиц униполярными ионами и последующей сортировки частиц по размерамв электрическом поле Г 11.Наиболее близок к предлагаемомуспособ измерения среднего размерачастиц в аэрозолях, основанный назарядке частиц униполярными ионамив ударном режиме, измерении электрического тока и потока массы частицс последующим расчетом по их отношению среднего размера частиц ).2).Недостатками известного способаизмерения среднего размера частиц ваэрозолях являются низкий верхнийпредел диапазона измерений среднегоразмера частиц, составляющий неболее 5 10 нм по радиусу и невозможность применения его для измерений в высокоскоростных аэроэольныхпотоках при скоростях частиц в 50 м/с.Эти недостатки вызваны нарушениемдиффузионного режима зарядки частиц З 0из-за влияния электрического поля инеучетом влияния скорости частиц наих заряд при определении размера частиц,Цель изобретения - увеличение 35верхнего предела диапазона измеренийсреднего размера частиц в аэрозоляхвплоть до 510 нм по радиусу и расширение области применения на высокоскоростных аэрозольных потоках со 40скоростями 50 - 200 м/с.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измерениясреднего размера частиц в аэрозоляхпутем зарядки частиц униполярными 45ионами в ударном режиме, измеренияэлектрического тока и потока массычастиц и расчета по их отношениюсреднего размера частиц, зарядку час. тиц ведут в плоском коронном разряде при скоростях частиц "ц 6 Е -50 м/с,а средний размер частиц определяютпо Формуле: где а - радиус частиц;- электрическая постоянная равная 8,8510ф/му Е - напряженность электрического поля при зарядке частиц; 65;)7, - модиФицированные функцииБесселя.При расчете размера частиц учитывают влияние их скорости на заряд частиц при помощи зависимостиС-)2 лЕ,аЕ (ф;(сь ЭгйЕЕ/М (2)ф Зо(йа(сгде а, - заряд частицы.Вследствие исключения диффузионного режима зарядки частиц и учета влияния скорости частиц .на их заряд увеличивается верхний предел диапазона измерений среднего размера частиц в аэрозолях вплоть до 5 10 нм по радиусу и расширить область применения на диапазон скоростей 50 200 м/с.На фиг. 1 изображена зависимость К (О. /6 Е); на фиг. 2 в .схема устройства для реализации способа.Способ осуществляют следующим образом.Межцу электродами 1 и 2 при помощи системы коронирующих игл 3 и источника 4 высокого напряжения создают плоский коронный разряд с униполярными ионами и напряженностью электрического поля, направленной вдоль оси корпуса 5 и равной 300 кВ/м у электрода 2. Исследуемый аэрозоль пропускают в течение фиксированного времени через корпус 5, Фильтр б и выходной патрубок 7. В области коронно- го разряда между электродами 1 и 2, частицы аэрозоля заряжают униполярными ионами. Величина заряда частиц с связана с их радиусом а и скоростью О зависимостью (2). Затем электрометром 8 измеряют электрический ток частиц аэрозоля 3-, осаждающихся на фильтре б. При помощи аналитических весов определяют приращение массы фильтра б. Путем деления этого приращения на время осажцения частиц находят поток массы. Отношение потока массы частиц к их электрическому току зависит от радиуса частиц щ аЙ яыкце (3) где а - заряд частицы, связанный с радиусом соотношением (2); и 1 - масса частицы, связанная с радиусом соотношениемип =фа Средний радиус частиц рассчитывают. по отношению 3/ 3 при помощи вытекаю1111074 Закаэ 6302/3 П фПатентф,Раж. 822 сное город, ул.Проектная щего из Формулы 3 выражения для аМЕ 5ц,4 ЬЕ П р и м е р 1. Аэрозоль, состоящий из частиц воды, взвешенных в воздухе, пропускают в течение 60 с через устройство. Напряженность электрического поля Е поддерживают равной 300 кВ/м, скорость частиц аэрозоля Й = 50 м/с, плотность воды р = 10 кг/м", :0 =0,9810А, 3 = 6,2810кг/с, что соответствует значению среднего радиуса частиц а = 210 нм.П р и м е р 2. Аэрозоль, состоящий иэ взвешенных в воздухе частиц воды, 5 пропускают,в течение 60 с через устройство. Напряженность электрического поля Е 300 кВ/м, скорость частиц аэрозоля О= 100 м/с, плотность водыР = 10 кг/м, Э= 0,23 10А, 2 О3= 15,710 ф кг/с, что соответствует значению среднего радиуса частиц О = 10 ф нм.П р и м е р 3. Монодисперсный аэрозоль, состоящий из взвешенных 25 в воздухе частиц хлористого натрия ,йоСС), пропускают в течение 60 с через устройство. Напряженность электрического поля Е = 300 кВ/м, скорость частиц аэрозоля О, = 200 м/с, плотность хлористого натрия 2,2 10 кг/м,0,07 10А, 3 = 78,510кг/с,что соответствует значению среднегорадиуса частиц а = 5 10 ф нм.Изобретение позволяет простым образом без применения сложной прецизионной аппаратуры увеличить верхнийпредел диапазона измерений среднегоразмера частиц в аэрозолях до 5 10" нмпо радиусу и расширить область применения на высокоскоростных аэрозольных потоках со скоростями 50-200 м/с.В частности, по сравнению с прототипом верхние пределы диапазона измерений среднего размера частиц и скоростей исследуемых аэрозолей увеличены в 10 раз. Это оказывается возмож-ным во-первых, в результате проведения зарядки частиц в плоском, коронном разряде при скоростях частицц,)бе 50 м/с; во-вторых, благодаряучету влияния скорости частиц на ихзаряд при помощи зависимости (2),используемой при расчете размера частиц по отношению Э/Р =ф/Использование изобретения позволяет увеличить эффективность борьбыс электризацией и обледенением, например, летательных аппаратов и новысить их надежность и безопасностьполетов,