Способ анализа плотности полидисперсного аэрозоля и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 01 Б 5 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ икро 89,ричесль. ГОСУДАРСТВЕНН й НОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(56) Градус Л.Я. Руководство по дисперсному анализу методом м скопин. М.: Химия, 1979, с.Гришмановский В.И. Дозимет кий и радиометрический контра М.: Атомиздат, 1980, с. 82. (54) СПОСОБ АНАЛИЗА ПЛОТНОСТИ ПОЛИДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДНЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ анализа плотности полидисперсного аэрозоля, включаю" щий сравнение. счетных распределений аэрозольных частиц по линейным и аэродинамическим размерам, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью определения спектра эффективной плотности полидисперсного аэрозоля и обеспечения экпрессности анализа этого спектра путем формирования фракций аэрозоля с Фиксированным модальным аэродинамичес" ким диаметром, исследуемый объем воздуха делят надва потока, первый поток направляют на оптический счетчик частиц, на котором определяют счетное распределение аэрозольных частиц по линейным размерам К(0), а из второго потока выделяют инерционным способом фракцию аэро" зольных частиц с квазинормальным распределением, характеризуемым модальным Эд;.максимальным Р 1 и минимальным Эд аэродинамическими диаметрами, выводят из второго потока частицы вне этих пределов, направляют выделенную фракцИю на оптический счетчик аэрозольных частиц, на котором определяют счетное распределение выделенных аэрозольных частиц по линейным размерам Еф(Р), после этого эффективную плотность частиц полидисперсного аэрозоля р рассчитывают по формуле р; =В,РЮи; где р = 1 г/смз;о0 , - модальный диаметр распредедъления линейных размеров выделенных инерционным способом частиц, формируемый частицами аэрозоля с эффективной плотностью р., а спектр эффек" тивной плотности рассчитывают по фор1муле Э М., = =К(.)(П) а,Ъгде М, - относительное число частиЦ Сс эффективной плотностью р 1,К(П) - счетное распределение вы- Яделенных аэрозольных частиц по линейным размерамиХ(Э) - счетное распределение всех файфаэрозольных частиц по линейным разме" Юрам;МайР 1, 01- границы интервала диаметра Ь 3частиц. Ью 42. Устройство для анализа плот- фности полидисперсного аэрозоля, со- ффдержащее оптический счетчик частиц,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что.онодополнительно .содержит расположенные последовательно по ходу дви- ,фэжения частиц одноступенчатый инпак"тор с рабочим проходным отверстиемодноступенчатый центрипитер с рабочим проходным отверстием выходнойтрубкой и боковым штуцером, соединен"ным с аспирационным устройством, выход которого соединен с фильтром.1212153 1Изобретение относится к областиисследования физических и химичес"ких свойств вещества, конкретно к области определения размеров частицили их распределения по размерам иможет быть использовано при исследовании загрязнения воздушной средыпромышленными аэрозолями.Целью настоящего изобретения является определение спектра эффективной плотности полидисперсного аэрозоля и обеспечение экспрессности .этого спектра путем формированияфракций аэрозоля с фиксированным модальным аэродинамическим диаметром.15На Фиг,1 показана зависимостьэффективности 2 формирования Фракций аэрозоля с фиксированным модальнымаэродинамическим диаметром Р;на Фиг. представлено устройство, 20реализующее предложенный способ; наФиг 1 - кривая.1 - эффективность импактора; кривая 2 - эффективностьцентрипитера; кривая 3 в . эффективность устройства,Исследуемый объем воздуха делятна два потока. Первый поток направляют на оптический счетчик частиц,на котором ойределяют счетное распре"деление аэрозольных частиц по линей ным размерам Г(Р), а из второго потока инерционным способом выводят аэрозольные частицы, имеющие аэродинами."ческий диаметр больше заданного РА,и меньше заданного РА , так, чтобы 35. оставшиеся в потоке аэрозольные частицы имели известное распределениепо аэродинамическим диаметрам с явновыраженным максимумом. Затем второйпоток направляют на оптический счетчик аэрозольных частиц, на которомопределяют счетное распределение выделенных аэрозольных частиц по линейным размерам. 50 При этом .содержащиеся в воздухеаэрозольные частицы, имеющие диаметр (аэродинамический) больше заданного Р будут оседать под дей" 5ствием инерции на мишени б импактора (см. Фиг,2), а частицы, имеющие аэродинамический диаметр меньше заданного Р будут иметь недоста. - точную инерцию для того, чтобы дос 45После этого эффективную плотность частиц й (Р) полидисперсного аэрозоля р рассчитывают по формулер. Ь р /Рр = 1 г/смз где Р ,. - модальный диаметр распреАтделения частиц, выделенных инерционным способом;Р - модальный диаметр распреА тделения частиц с эффективной плотностью р;.Спектр эффективной плотности 11; рассчитывают по формуле 2И. =К(Р)И(Р)1 Р,2где И - относительное число частиц с эффективной плотностью р,;(Р) - счетное распределение выделенных аэрозольных частиц по линейным размерам;1(Р) - счетное распределение всехаэрозольных частиц по линейным размерам:(Р Р 1 - границы интервала диаметров частиц,Схема устройства, реализующегоспособ, приведена на Фиг.Оно содержит одноступенчатый импактор 4 с рабочим проходным отверстием 5 и мишенью 6, одноступенчатыйцентрипитер 7 с рабочим проходным .отверстием 8, пластиной 9, выходнойтрубкой 10 и боковым штуцером 11,аспирационное устройство 12, фильтр13 и оптический счетчик частиц 14Импактор имеет диаметр рабочегопроходного отверстия 3-4 мм (оптимальный 3,2 мм), центрипитер имеетдиаметр рабочего проходного отверстия 1,5-2,5 мм (оптимальный 2,2 мм)и внутренний. диаметр выходной трубки0,5-1,5 (оптимальный 1 мм), а аспира.ционное устройство обеспечиваетустановление фиксированного расходаисследуемого воздуха через импактори центрипитер от 0,5 до 40 л/мин,Способ реализуется на данном, устройстве следующим образом.Часть исследуемого объема возду-,ха направляют на универсальный лазерный спектрометр азрозрлей УЛСА,который позволяет определять распределение й(Р) линейных размеров всехаэрозольных частиц, находящихся вданном объеме воздуха, в диапазонеот 0,3 до 10 мкм за время около 0,55 мин в зависимости от концентрацииаэрозоля, Другую часть исследуемогообъема воздуха аспирационным устройством протягивают с Фиксированнойобъемной скоростью через импактор 4и центрипитер 7.3 122 тичь поверхности пластины 9, и будут увлекаться потоком воздуха в аспирационное устройство 12.В результате в отверстие выходной трубки 1 О будут проникать аэро-, зольные частицы с распределением по аэродинамическим диаметрам, близким к нормальному, с известной модой 0 и б =(В,-0, )/20,153. При этом приведенные выше размеры 10 отверстий импактора и центрипитера позволяют при изменении расхода от 0,5 до 40 л/мин менять модальный диаметр 0 от 0,5 до 1,0 мкм. Это позволяет в зависимости от задачи ис-следовать спектр эффективных плотностей частиц аэрозоля во всем диапазоне аэродинамических диаметров от 0,5 до 10 мкм. Воздух, попадающий в выходную трубку 10 центрипитера, О протягивают аспирационным устройством, встроенным в спектрометр аэрозолей УЛСА, через камеру оптического счетчика частиц (спектрометра), в которой методом анализа интенсивности рассеянного отдельной частицей пучка света определяют распределение линейных размеров выде 153 4ленных частиц аэрозоля Г(Р) за время0,5"5 мин, которое выводят на экранмногоканального анализатора импульсов. При этом фильтр 13 служит дляотсечения возможного дополнительногоисточника аэрозолей, например паровмасла. После этого проводят построениераспределения Г(Э)/Г(П) котороедолжно иметь один пик нормальногораспределения с модой 0 и 26= ЗОХ в том случае, если все аэрозольные частицы имеют эффективную плотность р, при этом Рд и П связанысоотношениемР , Р м,зе 1) /)где р, = 1 г/см ;несколько пиков нормального распределения с модами в том случае, еслиаэрозольные частицы имеют несколькоэффективных плотностей р., при этомъ,р -о д /в з И,-1 юР)ир)ав,Ъ,где 10, Р 3 - границы интервала диаметров частиц.1212153 Составитель А.Городецкийедактор И.Рекова Техред И.Попович Корректор М.Максимишинец 2 . Тираж 778НИИПИ Государственного .комитета СССпо делам изобретений и. открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.,каз 697 одписное 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4