Устройство для измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях

) 0 01 Н 15/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ы(й,)щ ) ЬСТВ АВТОРСКОМУ СВИД Л.Васильеваательский инстМ.В.Ломоносова 3740553,к. 1973. детельство СССРРЕНИЯ ЧАСТИ ус сода исслегазовыйионов,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Научно-исследовтут механики МГУ им(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА ДИСПЕРСНЫХ В АЭРОЗОЛЯХ, содержащее корп отверстиями для .подачи и отв дуемого аэрозоля и воздуха, фильтр, источник униполярных,расположенные вдоль направления потока аэрозоля параллельные электроды,один иэ которых эаземлен, а другойпЬдключен к источнику напряжения,фильтр с проводящими волокнами, соединенный с электрометром, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения эксплуатации устройства иповышения точности измерений, внутрикорпуса эа отверстием для подачиаэрозоля перпендикулярно направлениюпотока аэрозоля установлены две съемные металлические сетки, одна нз которых содержит распределенные радиоактивные источники униполярных ионов,выполненные в виде запрессованных внее радиоактивных изотопов,и подключена к источнику высокого напряжения,а другая.- заземлена,Изобретение относится к технике измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях и может быть использовано н различных областях народного хозяйства, где требуется определение среднего размера дисперс ных частиц в аэрозолях, например, в авиации и метеорологии, химической промышленности и медицине.Известно устройство для .измерения сРеднего размера дисперсных частиц в аэрозолях, содержащее источник униполярных ионов, камеру для зарядки частиц и электрические анализаторы их зарядов Ю .Однако данное устройство может быть использовано только в стационарных условиях.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения среднего размера азрозольных частиц, содержащее 20 корпус с.отверстиями для подачи и отвода исследуемого аэрозоля и воздуха, газовый фильтр, источник униполярных ионов, расположенные вдоль направления.потока аэрозоля параллельные 25 электроды, один из которых заземлен, а другой подключен к источнику напряжения, и фильтр с проводящими волокнами, соединенный с электрометром.Устройство работает следующим 30 образом.При движении частиц в .корпусе между электродами частицы заряжаются униполярными ионами в присутстнии электрического поля, сначала с 35 .напряженностью Е; - 0,5 кВ/м, что соответствует диффузионному режиму зарядки,а;, затем с напряженностью 2=321 кВ/м, что соответствует ударному режиму зарядки, после чего части цы осаждаются на фильтре. При этом электрометр показывает электрический ток частиц в диффузионном и ударном режимах зарядки. По отношению этих токов на основании изнестных теоретических формул или с помощью калибровочной кривой рассчитывается средний размер частиц. Для снижения потерь заряженных частиц н устройстве их поток обдувается соосно фильтрованным воздухом Г.2. 50Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях у верхнего предела диапазона измерений равного 5 мкм по радиу су и сложность эксплуатации, ныэнанная необходимостью применения при обдуве резервуара с воздухом, находящимся под высоким давлением, обеспечивающим движение воздуха через фильтр 60 со скоростью порядка 1 м/с. Это вызвано потерей заряженных частиц в ударном режиме зарядки вследствие их осаждения на стенки корпуса под действием сильного поперечного электрического поля с направженностью 321 кВ/м. Например, скорость поперечного смещения частиц с радиусом 5 мкм при ударном режиме зарядки равна 0,52 м/с и, следовательно, при расстоянии между электродами, равном их длине, и скорости обдува до 1 м/с потери заряженных частиц и погрешность измерения их размера составляют более 52, Сильному увеличению скорости обдува препятствует необходимость фильтрации воздуха и искажение результатов измерения размера частиц из-за нарушения однородности ударного режима зарядки частиц при больших скоростях обдуваЦель изобретения - упрощение эксплуатации устройства и повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для измерения одного среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях, содержащем корпус с отверстиями для подачи и отвода исследуемого аэрозоля и воздуха, газовый фильтр, источник униполярных ионов, расположенные вдоль иапразления.потока аэрозоля параллельные электроды, один иэ которых заземлен, а другой подключен к источнику напряжения, фильтр с проводящими нолокнами, соединенный с электрометром, ннутри корпуса за отверстием для подачиаэрозоля перпендикулярно направлению потока аэрозоля установлены две съемные металлические сетки, одна из которых содержит, распределенные радиоактинные источники униполярных ионов, выполненные в виде запрессованных в нее радиоактивных изотопов, и подключена к источнику высокого напряжения, а другая - заземлена.Йа чертеже схематически изображено устройство для измерения среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях.Устройство содержит непроводящий прямоугольный корпус 1, в верхней части которого расположено отверстие для подачи исследуемого аэрозоля, а . в нижней - отверстие для отвода воздуха, Внутри корпуса за отверстием для подачи аэрозоля перпендикулярно его потоку установлены две съемные металлические сетки 2 и 3. Сетка 2 через переключатель 4 подключена к источнику 5 высокого напряжения и содержит распределенные радиоактивные источники б униполярных ионов, выпол ненные в виде запрессованных в сетку 2 радиоактивных изотопон,Они предназначены для создания униполярных ионов между сетками 2 и 3 при ударном режиме зарядки частиц. Сетка 3 заземлена. В центральной части корпуса вдоль потока аэрозоля расположены параллельные электроды 7 и 8.Электрод 7 выполнен в виде сетки изаземлен, а электрод 8 подключен кисточнику 9 напряжения. К сеточномуэлектроду 7 с наружной стороны присоединен источник 10 униполярных ионов, предназначенный дпя создания униполярных ионов при диффузионном режиме зарядки частиц и представляющий собой выполненный из изоляцион ного материала прямоугольный короб 11, в центре которого устайовлен коронирующий электрод 12, подключенный через переключатель 4 к источнику 5 высокого напряжения. Переключа О тель 4 имеет два положения и служит для подключения к источнику 5 высокого напряжения одного из электродов 2 и 12. В нижней части корпуса уста. новлен Фильтр 13 с проводящими волокнами, соединенный с электрометром 14,Предлагаемое устройство работает следующим образом.Внутрь корпуса.1 подают исследуемый аэрозоль. Между электродами 7 и 8 при помощи источника 9 напряжения создается электрическое поле с напряженностью 0,5 кВ/м, направленное перпендикулярно потоку аэрозоля. При подключенном к источнику 5 высокого напряжения коронирующем электроде 12. внутри короба 11 создаются уйиполярные ионы, проникающие через сеточный электрод 7 в область между электродами 7 и 8. При прохождении аэрозоля через эту область дисперсные частицы заряжаются в диффузионном. режиме и в результате осажцения их на Фильтр 13 электрометр 14 показывает электрический ток частиц при диффу- зионном режиме зарядки. Между уста новленной и подключенной к источнику 5 высокого напряжения сеткой 2 и сеткой 3 при помощи радиоактивных источников б создаются униполярные ионы и электрическое поле напряжен ностью 321 кВ/м, направленное вдоль потока аэрозоЛя. При прохождении аэрозоля через область между сетками 2 и 3 дисперсные частицы заряжаются в ударном режиме и в результате осаждения их нл Фильтре 13электрометр 14 пкачывдет электрический ток частиц при ударном режиме зарядки. При обоих положениях переключателя 4 униполярные ионы осе Одают на электрод 8 под действиемэлектрического поля, создаваемогоисточником 9 напряжения, и в фипьтр13 не попадают. Средний размер частицопределяется по отношению измеренных 55значений токов частиц на основании известных теоретических формул или с помощью калибровочяой кривой. При этом погрешность измерения К опреде-ляется искажением диффузионного режима зарядки частиц под действием электрического поляаЬО а -гООс.Э о угде а - радиус частиц;Ь - подвижность ионов, равная1,810 4 м-/В с;Э - коэффициент диффузии ионовраз ный 4, 6 10м /с;- напряженность электрическогополя между электродами 7 и 8.Например, для частиц с радиусом 5 мкм и при напряженности электрического поля 0,5 кВ/м погрешность измерения равна 10, в то время хак в известном устройстве она составляет 52,Таким образом, вс-первых, облегчается эксплуатация устройства при проведении измерениИ, во-вторых, повышается точность измерений среднего размера дисперсных частиц в аэрозолях без усложнения используемой аппаратуры. По сравнению с прототипом отпадает необходимость применения нри эксплуатации предлагаемого устройства резервуара с воздухом, находящимся под высоким давлением. Погрешность измерений снижается более чем в 5 раз и составляет 10 вместо 52 для час- . тиц с радиусом 5 мкм. Это оказывается возможным благодаря установке за входным патрубком перпендикулярно потоку аэрозоля двух съемных металлических сеток, одна из которых содержит распределенные радиоактивные источники униполярных ионов, выполненные в виде запрессованных в нее радиоактивных источников, и подключена к источнику высокого напряжения, а другая - заземлена. Применение этих сеток для создания униполярныхионов и поля при ударном режиме зарядки частиц исключает потери заряженных частиц вследствие их осаждения на стенки корпуса, так как электрическое поле между сетками направлено вдоль корпуса, В результате отпадает необходимость применения обдува потока частиц в устройстве воздухом и исключается погрешность измерений среднего размера частиц. Использование предлагаемого устройства в авиации и метеорологии позволит проще и точнее определять средний размер дисперсных частиц в атмосферных аэрозолях. Это увеличивает эффективность борьбы с электри-. зацией с обледенением летательных аппаратов при полетах в облаках и осадках, повысив тем самым надежность и беэопаснооть полетов.Составитель Л.МакальскийРедактор Л.Пчелинская ТехредЖ.Кастелевич Корректор О,Тигор иал ППП "Патент", г.ужгород,. ул.Проектная, 4 Заказ 6302/35 ВНИИХИ Го по дела 113035, МосТираж 822 Подписударственного комитета СССРмизобретений и открытийва, Ж, Раушская наб д. 4