Способ измерения концентрации частиц аэрозоля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО,1133502 б 01 И 15/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) двух скоростях дв чающийся тем, чт точности измерении более точного опред чения, ограничиваю аэрозоля в режим 0,1 м/с и оцениваю центрации при оса ктродах, затем уда при скорости потока и оценивают изме2. Способ по и что удаление осев стиц проводят в повороте электродн лах 180./02, 1981 протот ИЯ КОНЗОЛЯ с 000 Ом м опускании с коронзряда при ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 586870/24-254.05.83.7.01.85. Бюл,Д. Л. Зеликсон48.137 (088.8)(54) (57) 1. СПОСОБ ИЗЕРЕН ЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ АЭРО удельным сорротивлением более в потоке, заключающийся в пр аэрозоля через систему электродов ным разрядом, измерении тока ра ижения аэрозоля, отлио, с целью повышенияконцентрации за счет еления ее нулевого знат скорость пропускания е малых скоростей до т нулевое значение конждении частиц на элеляют осевшие частицы , превышающей 10 м/с, ряемую концентрацию,1, отличающийся тем, ших на электродах часкоростном потоке при ой системы в предеИзобретение относится к методам исследования физико-химических свойств веществ, а именно к способам определения концентрации частиц, взвешенных в потоке газа, и может быть использовано в средствах контроля и защиты атмосферы от выбросов промышленных. предприятий, в частности для оценки задымленности газов.Известен способ измерения концентрации частиц аэрозоля в потоке, согласно которому пропускают данный аэрозоль через систему электродов с коронным разрядом со скоростью, определяемой изокинетичностью относительно потока, и регистрируют в различных участках разряда электрические токи, по соотношению которых определяют концентрацию 1.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ измерения концентрации частиц аэрозоля в потоке, заключающийся в пропускании аэрозоля через систему электродов с коронным разрядом и измерении тока разряда при двух скоростях движения аэрозоля, причем ток разряда, соответствующий нулевой концентрации, регистрируют в режиме повышенной скорости, а ток, соответствующий измеряемой концентрации, - в режиме изокинетичности.Способ обладает повышенной чувствительностью, так как позволяет при одной и той же концентрации получить больший сигнал в виде отношения тока при нулевой концентрации к току измерения в режиме предельной зарядки частиц, обеспечивающей максимальную экранировку разрядного тока 2. Недостаток известного способа состоит в том, что он пригоден только для измерения концентрации первоначально незаряженных частиц. Кроме того, при поверке нуля нельзя ускорять поток до скорости, соизмеримой со скоростью ионов в поле разряда, так как в этом случае,т.е. при соизмеримости скоростей, изменяется вольт-амперная характеристика разряда, что вносит погрешность в определение тока нуля концентрации и ограничивает диапазон возможных скоростей потока, в котором определяют концентрацию.Цель изобретения - повышение точности измерений концентрации за счет более точного определения ее нулевого значения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения концентрации частиц аэрозоля с удельным сопротивлением более 1000 Ом м в потоке, заключающемуся в пропускании аэрозоля через систему электродов с коронным разрядом, измерении тока разряда при двух скоростях движения аэрозоля, ограничивают скорость пропускания аэрозоля в режиме малых скоростей до 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 0,1 м/с и оценивают нулевое значение концентрации при осаждении частиц на электродах, затем удаляют осевшие частицы при скорости потока, превышающей 10 м/с, и оценивают измеряемую концентрацию.При этом удаление осевших на электродах частиц может быть проведено в скоростном потоке при повороте электродной системы в пределах 180.На фиг. 1 приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.Игольчатый коронирующий электрод 1 соединен кабелем, расположенным в штанге 2, с высоковольтным источником питания. Коаксиальный электроду 1 измерительный электрод 3 в виде стержня выполнен решетчатым из расположенных по окружности диаметром 10 Д 300 мм стержней диаметром Х с шагом У, таким, что Х:У:Д =- = 1:4:10. Стержни 3 соединены с электро- проводным основанием 4, к которому присоединен регистратор тока, например микро- амперметр, а также с диэлектрической заглушкой 5. Основание 4 закреплено на штан-ге 2 посредством изолятора б. Кожух 7 ограничивает зону коронного разряда и соединен тягой 8 с механизмом перемещения вдоль штанги 2, В кожухе 7 выполнены дренажные отверстия 9 и 10,Устройство вводится в исследуемый газо- пылевой поток, движущийся перпендикулярно оси прибора согласно стрелке В. Изображенное положение кожуха 7 соответствует режиму оценки нулевого значения концентрации, т.е. поверки, когда пропускают аэрозоль с малой скоростью через дренажные отверстия 9 и 10 в зону коронного разряда, возникающего между коронирующим и измерительным электродамии 2. Разрядный ток, стекающий с основания 4, регистрируется микроамперметром. Скорость пропускания в зоне коронного разряда под кожухом 7 меньше скорости электрического дрейфа всех частиц аэрозоля и обеспечивает их оседание на электродах, в основном на стержнях 3. Если в исследуемом аэрозоле присутствуют частицы размером 0,2 - 0,6 мкм, скорость электродрейфа которых минимальна, то как следует из теоретической зависимости скорости дрейфа от размера частиц, последняя равна 0,1 мс при напряженности поля разряда 5 кВ/см, поэтому необходимо установить скорость пропускания аэрозоля меньше этой величины подбором диаметров дренажных отверстий 9 и 1 О в зависимости от скорости исследуемого потока. При малой скорости течения аэрозоля через кожух частицы успевают оседать на электроды и поэтому не экранируют коронный разряд, ток которого в этом случае максимален и соответствует нулевой концентрации частиц.После измерения тока нулевой концентрации механизмом перемещения или вручную сдвигают тягу 8 с кожухом 7 вдоль штанги 2. Кожух 7 перемещается относительно заг,чушки 5 в положение, когда его торец совмещается с изолятором 6, выполняющим функцию заглушки в режиме измерения и препятствующим попаданию пыли под кожух 7, дренажные отверстия 9 и 10 которого также заглушены, Осевшие на электродах частицы удаляются в скоростном потоке, превышающем 10 м/с. Если скорость исследуемого потока аэрозоля ниже указанного значения, проводят продувку электродов подсосом или эжекцией газа через полость штанги 2. В режиме измерения кожух 7 освобождает зону коронного разряда и аэрозоль пропускают между стержнями 3 с изокинетической скоростью. В зоне разряда частицы заряжаются и экранируют разрядный ток своим объемным зарядом, поэтому измеренный ток соответствует истинной концентрации частиц, так как скорость пропускания в режиме измерения больше скорости электрического дрейфа частиц и последние практически не успевают осесть на электродах за время нахождения в зоне коронного разряда. Выбранное соотношение размеров элементов измерительного электрода 3 1:4:10 обеспечивает малые гидравлические потери при движении аэрозоля в зону коронного разряда, интенсивный унос частиц с электродов, аксиальную симметрию электрического поля с достаточной азимутальной равномерностью, необходимой для использования известных теоретических соотношений между отношением токов в режимах измерения (поверка) и концентрацией частиц, а также нечувствительность результатов измерения к углу скоса исследуемого потока, как в плоскости-.чертежа, так и в перпендикулярном направлении. Соот. ношение 1:4:10 получено экспериментально при исследовании пылегазового. потока при различных скоростях и концентрациях.Для повышения надежности удаления частиц, обладающих повышенной адгезией к электродам, периодически изменяют ориентацию электродов относительно вектора скорости в режиме измерения поворотом штанги 2 вокруг оси в пределах 180, что обеспечивает перемещение осевших на электродах слоев частиц с подветренной стороны на наветренную, откуда частицы уносятся набегающим потоком.Предлагаемый способ налагает ряд ограничений на свойства частиц и потока. Удельное электрическое сопротивление частиц должно превосходить 1000 Ом м, так как более электропроводные частицы в режиме малых скоростей, перезаряжаясь на электродах, колеблются между электродами и переносят дополнительный ток, внося погрешность в определение нулевого значения концентрации. Длина 1. и радиус К электродов должны удовлетворять соотношению1 П.(,20 где ЧдиЧ - скорости электрического дрейфачастиц и потока газа в режиме измерения концентрации,для предотвращения оседания частиц в процессе измерения концентрации. Это условие легко достижимо. Левая часть неравенства равна 0,5 и, более, а правая часть - меньше 0,01.Динамический диапазон предлагаемогоспособа линеен до 60/ от концентрации запирания коронного разряда и составляет 30 0 - 60 мдля диаметра измерительногоэлектрода 25 мм, что дает для частиц единичной плотности размером 5 мкм пределы измерения 0 - 50 г/мз .Предлагаемая принципиальная схемаустройства, реализующая способ измерения концентрации аэрозоля в потоке, позволяет повысить точность измерения за счет снижения погрешности поверки нуля концентрации, которая осуществляется фактически в обеспыленном газе, движущемся 40 с принудительной малой скоростью, поэтомуразрядный ток поверки не зависит от скорости исследуемого потока, а также от предварительного случайного заряда частиц, и регистрируется в чистом газе того 45же физико-химического состава, что и в исследуемом потоке.1133502 А-А г,Г Со а Те Ти ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москва,лиал ППП Патен