Способ измерения дисперсного состава аэрозолей

0 Союз Советски ИСАБРЕТЕНИ оцналнстическив Республик(43) Опубликовано 0 Государственный комит Совета Министров ССС оо делам изобретенийн открытий 3) УДК 539.2,18(45) Дата опубликован 2) Авторы изобретения Ю. Кольцов, А, А. По ьский и В, И. Турубар 71) Заявитель нинградскии институт ИЗМЕРЕНИЯТАВА АЭРОЗОЛЕ(54) СПОСОИСПЕРСНОГО С Изобретение относится к способам определения размеров частиц и их концентрации,Известен способ измерения дисперсного состава аэрозолей, основанный на взаимодействии заряженных частиц аэрозоля с электростатичеоким полем 11.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ для измерения распределения частиц твердой фазы аэрозолей по размерам и концентраций частиц каждого размера в диапазоне от 1 до 100 мкм. Исследуемый аэрозоль пропускают с контролируемой скоростью через цилиндричеокий корпус прибора 12.Проходя через первую секцию, частицы заряжаются с помощью коронного разряда, причем время нахождения частиц в первой секции достаточно для приобретения частицами заряда насыщения, пропорционального диаметру частиц. Ниже по течению заряженные частицы подвергаются действию аксиального электрического поля. Скорость частиц в электрическом поле является функцией их заряда, который в свою очередь является функцией их размера, так что частицы большего диаметра пройдут вторую секцию быстрее. Таким образом, во второй секции в осевом направлении происходит сепарация частиц по размерам. Величина заряда на частицах связана с промежутком времени, прошедшим меиационного приборостроен жду коронным разрядом и моментом регистрации частиц, что позволяет по величине заряда определить частицы каждого размера, аследовательно, и функцию распределения их5 по размерам,Однако известный способ характеризуетсяслабовыраженной зависимостью скоростиэлектростатического осаждения частиц от ихрадиусов во всем спектре размеров,10 Цель изобретения - повышение точностиизмерения дисперсного состава аэрозолей.Достигается это тем, что по предлагаемому способу измеряют частоту асимметричногоэлектрического поля и измеряют заряд при15 каждом фиксированном значении частотыполя.Сущность способа заключается в том, чтона увлекаемые потоком воздуха предварительно заряженные аэрозольные частицы воздей 20 ствуют поперечным к направлению потокаасимметричным переменным отклоняющимэлектрическим полем определенной частоты,которое характеризуется тем, что не имеет постоянной составляющей и амплитуда его напряженности достаточна для сообшения частицам аэрозоля колебательного движениячислами Рейнольдса, большпмп 0,1. Вследствие асимметричности отклоняющего поля частицы в течение положительной и отрицательЗО ной полуволн одного периода вынужденныхколебаний движутся с разными скоростями, а так как сила сопротивления среды при числах Рейнольдса, больших 0,1, является нелинейной функцией скорости, то и амплитуда положительного и отрицательного смещений 5 оказывается разной. В результате за время воздействия отклоняющего поля частицы получают смещение в направлении, перпендикулярном направлению потока аэрозоля, причем велпч 11 на этого смещения имеет ярко выра жсппую резонансную зависимость от радиуса части г (фпг. 1). Затем измеряют заряд, индуцируемый потоком на измерительном электроде, установленном в нем, и по величинам зарядов, полученных при различных значс пиях частоты отклоняющего поля, судят о диспсрсцом составе аэрозоля.На фиг. Н представлено одно из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ. 20В трубопроводе 1 из изоляционного материала последовательно по направлению движения исследуемого потока аэрозоля сооспо установлены зарядная камера, состоящая из двух электродов - металлического цилиндра 25 Н и расположенной на оси трубопровода металлической иглы 3, пе 1 ргая измерительная ка.дера, состоящая цз двух изолированных коаксиальных цилиндров, пз которых внутренний цилиндр 1 здземлеп, а наружный б соединен с входом высокочувствительного измерительного усилителя б переменного тока. Кроме то- ГО, В трмоопрово",е 1 сооспо установлены Отклонгпо 1 цдя система, состоящая из внспшсго цилиндрического электрода 7 и заземленного 35 проволочного электрода 8, расположенного на оси трубопровода, вторая измерительная камера, содержащая два изолированных кодксиальпых цилиндра (электрода), из которых внутренний цилиндр 9 зазех 1 лен, а наружный 40 10 соединен с входом второго измерительного усилителя 11 переменного тока. Диаметры заземленных цилиндров 4 и 9 одинаковы.Измеренпе производится следящим образом; на электроды 2 и 8 зарядной камеры по дастся импульсное униполярпое пдпряже 11 пс У, вызыва 1 ощее в межэлектродном пространстве п.дпульсный коронный разряд. Аэрозольные частицы, проходящие через зарядную ка:деру во время импульсного коронного разряда, приобретают отрицательный электрическийй заряд, пропорциональный квадрату их радиуса. В результате поток аэрозоля, выходящий из зарядной камеры, оказывается промодулированным по объемной плотности электрического заряда с частотой, равной частоте .1 апряжения К Поток аэрозоля, проходя через первую измерительную камеру, индуциру ст на наружном электроде д переменный электрический заряд, пропорциональный кон центрации аэрозольных частиц, находящихся в потоке. Затем заряженные частицы попадают в отклоняющую систему, к электродам которой приложено асимметричное переменное электрическое напряжение У Амплитуда этого напряжения имеет величину, достаточну 1 о для сообщения частицам движения, характеризуемого числами Рейнольдса, большими 0,1. Под действием псременного отклоняющего напряжения частицы совершают вынужденные колебания в направлении, перпендикулярном оси трубопровода, с преимущественным дрейфом к электроду 8 отклоняющей системы, Та. ким образом, количество частиц, проходящих между электродами 4 и б измерительной камеры, больше, чем количество частиц, проходящих между электродами 9 и 10 второй камеры. Следовательно, и заряд, измеряемый усилителем 11, мепьшс заряда, измеряемого усилителем б, на величину, пропорциопальну 1 о копцснтрацпи частиц, размеры которых лежат в диапазоне, определяемом частотой отклоняющего напряжения. Величина вызванного дрейфом суммарного смещения, приобретаемого частицей при определенной частоте , является нелинейной функцией радиуса частиц г и имеет ярко выражснцый резонас для частиц определенного радиуса (фиг. 1). Большая крутизна этой функции для частиц с радиусами, отличающимися от радиуса резонанса, обусловливает высокую точность измерения дпсперспого состава. При определенной величине частицы 11 отклоняющего апряжсия из пространства, ограниченного электролами 9 и 10 второй измерительной камеры, выхо;1 ят все частицы с радиусами, лежащими в диапазоне Лгпри значении 12 - частицы с радиусами в диапазоне Лг, и т. д., для которых всли 1 ина смещения 5 оказывается большей илц равной разности радиусов ЛЛ электродов измерительной камеры.Формула изобретенияСпособ измерения дисперсного состава аэрозолей, при котором поток аэрозоля ионизиру 1 от, например, с помощью коронного разряда, воздействуют па зарякепцые аэрозольные частицы поперечным к направлению потока асимметричным переменным электрическим полем и измеряют заряд аэрозольных частиц, отличающийся тем, что, с целью повы 1 пэпия точности измерения, изменяют частоту этого поля, и измерение заряда производят при каждом фиксированцом значенп 1 частоты поля.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:Авторское свидетельство ЛЪ Н 69568,кл. 6 01 М 15/ОН, 1968.Н. Патент СШЛ Ьо 3634 Н 8, кл. 3 Н 4 - 71 СР, 1973 (прототип),545902 иг ( 7 эраюл Составтель Э. СкорнякоТекрсд Л. Кочемирова етрова едакто 4 одппсно в ССС Тип. Харьк. фил. пред. Патент Заказ 115/302ЦНИИПИ Изд. Мсударстве по делаМосква,нного комитета изобретенийЖ, Раушская Тираж 1054Совета Мини открытийнаб., д. 4/5 ректор И, Симкина