Спектрометр аэрозоля

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 1922590(22) Заявлено 2609,80 (21) 2985897/18-25 151 М. Кл.з с присоединением заявки Мо С 01 Ы 15/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 2304,82(54) СПЕКТРОЖЕТР АЭРОЗОЛ оединен регистр выступами и ом питания и о спектромет твительность а фракции, к квадрату раз иным верхним е более 10 м х с оро верстий источни тока (2Одна кой чув частиц ональна огранич рения р обладает низю по разделению оторая пропорци мера частиц, ипределом измекм) . е н Цель изобрствительности еверхнего пред р р 1размеров.Поставленная цель достигается тем,что в известном спектрометре аэрозоля, содержащем источник питания, регистратор тока и образованную двумяэлектродами ступень инерционногоосаждения с электростатической ловушкой, в одном из электродов выполнена коническая полость с углом150-170 о и отверстием в вершине,во втором электроде по периметру 25 ращенного к нему основания конусарасположены сопла, причем первыйэлектрод соединен с источником питания, а второй - с регистратором тока.На чертеже схематически показан ЗО сепаратор аэрозоля. аоб Изобретение относится к средствам исследования физических свойств веществ в части измерения дисперсного состава частиц аэрозоля и может быть использовано для анализа спектр размеров промышленных выбросов и тех нологических пылей в диапазоне 1- 100 мкм.Известен спектрометр аэрозоля, со держащий 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 обу ловлено 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 етения - повышение чув точности и расширени ела изме ения спект а(2) формула изобретения где в 60 Электроды 1 и 2, соединенные систочником 3 питания и регистратором4 тока образуют электростатическуюловушку для колеблющихся между ними частиц из-за наличия выступов 5по периметру электродов. В электроде 1 выполнена коническая полостьс углом 150-170 О и отверстием б ввершине. По периметру. основания конической полости, обращенного к электроду 1, в электроде 2 расположены 10сопла 7, а на электроде 1 поверхности 8 инерционного осаждения,Данная конструкция электродов такова, что междуэлектродное расстояние монотонно увеличивается от края 15к центру электродов и, соответственно, понижается напряженность электрического поля, а силовые линии образуют криволинейные. поверхности, обращенные выпуклостью к оси отверстий 6.0Подлежащий исследованию аэрозольпропускают 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 разделенияступени, равной нижнему пределуспектра размеров частиц. Затем прекращают доступ аэрозоля, включают ис-точник 3 питания и регистратор 4 тока, Перезаряжаясь на поверхностяхэлектрщов 1 и 2, .частицы осадка колеблются в междуэлектродном промежутке, двигаясь вдоль силовых линийполя. Высокая напряженность поля, 35создаваемая выступами 5 выталкиваетчастицы в область конической полости.Частицы двигаются от периферии электродов 1 и 2 к центральному отверс"тию б, через которое удаляются из 40спектрометра. Поэтому электрическийток, измеряемый регистратором непрерывно уменьшается до нуля, Полученная временная зависимость токасоответствует непРерывному спектРу 45размеров частиц осадка.Принцип радиального движения частиц состоит в том, что двигаясь покриволинейным траекториям с выпук"лостью, обращенной к центру электродов, частицы приобретают центростремительное ускорение и центробежнойсилой выталкиваются к оси отверс":тия б.Центрравна обежная сила, как известно- скорость движения вдольсиловых линий;В - радиус кривизны силовыхлиний.Под действием этой силы частицыприобретают радиальную скорость при Стоксовском приближении закона гидравлического сопротивления где т - время релаксации частицы ввоздухе.Учитывая, что скорость частицывдоль поля в том же приближенииравнаЯ Г)Ек в(3) где Ч - заряд частицы;Е - напряженность поля.Подстановкой формул (1) и (3) вформулу (2) получим1 Е 1 ЭЧп =-- )4) Известно, что и заряд и время релаксации частицы пропорциональны квадрату размера частицы и, выразив массу через объем и плотность, получимчг 4 (5)Таким образом, заданное расстояние, равное радиусу основания конической полости электрода 1, быстреевсех пройдут частицы наиболее грубыхфракций, которые удалены через отверстие б в первую очередь, а тонкиефракции покинут междуэлектродный промежуток последними. Отсюда следует,что разделяясь в пространстве вдольрадиуса электрода 1, фракции частицрегистрируются в виде временного графика электрического тока,Угол конуса в 150-170 О найден экспериментально при высоте конической полости, меньшей расстояния между электродами в зоне сопел 7. Экспериментально измерен спектр частиц впределах 1-100 мки, что на порядокпревышает верхний предел известныхспектрометров с каскадными ступенями осаждения. Спектр непрерывный, ане выборочный по 7-10 точкам, как визвестных приборах, что повышает точность измерения и позволяет исследовать тонкую структуру спектра. Чувствительность определяется скоростьюразделения осадка на фракции, котораякак следует из формулы 5, пропорци"ональна четвертой степени размерачастиц. В известных приборах чувствительность определяется разностьюграниц инерционного осаждения ступеней пропорциональной квадрату размера,Спектрометр аэрозоля, содержащий источник питания, регистратор тока и образованную двумя электродами сту" пень инерционного осаждения с.электростатической ловушкой, о т л и ч а ющ и й с я .тем, что, с целью повышеаказ 2570 5 Подписнотета СССРрытийб, д. 4/5 илиал ППП фПатентфф, г. Ужгород, ул. Проектная ния чувствительности, точности и рас"ширения верхнего предела измеренияспектра размеров, в одном из электродов выполнена коническая полость .суглом 150-170 О и отверстием в вершине, а во втором электроде по периметру обращенного к нему основания конуса расположены сопла, причем первыйэлектрбд соединен с источником питания,а второй - с регистратором тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Булгакова Н., Зеликсон Д.Л.калибровка импикторов. М., Промышленная и санитарная очистка газовф,5 1980, Р 1, с. 21,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2953759/18-25,кл. 6 01 Н 15/02, 1980 (прототип) .