Способ отбора проб аэрозолей

(875253 Союз СеветскикСоциапистическиаРеспублик ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУао делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23,10.81(54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ АЗРОЗОЛЕЙ лиоовкой линейной воздуха во входном орос ти дв ижЕ нияечении входной У м Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойстввеществ, а более конкретно к области получения и подготовки образцов при исследовании аэрозолей, и может быть использовано при изучении загрязнения атмосферы радиоактивными и др гими компонентами загрязнения.В настоящее время для исследовани 5 и контроля за аэрозольным загрязнением внешней среды отбирают пробы путем протягивания воздуха через. фильтры. Во всех случаях, а особенно при отборе проб полидисперсных аэрозолей на местности, в условиях переменного по направлению и скорости ветра весьма остро стоит вопрос о представительности получаемых проб, в первую очередь о соответствии количества аэрозольных частиц разных размеров в пробе истинному содержа 20 нню таких частиц в исследуемой среде.Известен способ изокинетического пробоотбора с автоматической регуголовки путем изменения в процессе пробоотбора расхода воздуха в соответствии с показаниями датчика 11 1,Недостатком способа является переменный объемный расход воздуха через входное сечение входной головки, Это означает, что в среднем производительность отбора проб будет составлять менее половины той, которую может обеспечить насос, рассчитываемый на обеспечение пробоотбора при максимально возможном потоке аэрозолей, Например, если необходимо обеспечить отбор проб в полевых условиях с возможным измерением скорости ветра в диапазоне 1-15 и/с через входное сечение площадью 1 см ,то в соответствии с изменением скорости ветра объемный расход воздуха надо будет изменять в диапазоне 6-90 д/мин. В то же врея средняя скорость ветра составляет обычно около 5 м/с, чему в данномют изменение от точки измерения скорости потока до точки отбора пробыв соответствии с мгновенным значениемскорости потока, при этом площадьвходного сечения изменяют равномернопо всему периметру, а скорость изменения площади входного сечения ирасстояния между точкой пробоотбораи точкой измерения скорости потокаопределяют по величине возможногоускорения потока воздуха.На чертеже представлена схема осуществления способа,Схема состоит из устройства 1 дляавтоматического перемещения датчикаскорости потока, датчика 2 скоростипотока, устройства 3 управления площадью входного сечения,Способ осуществляется следующим20 образом,В точке А измеряют мгновенное зна"чение Чо (см/сек) скорости набегающего воздушного потока, направлениекоторого показана стрелкой. В зависи 25 мости от этого значения отбор пробыаэрозолей начинают осуществлять черезвходное сечение Б,которое расположено на расстоянии 1 от точки измеренияА и площадь 5 которого устанавливаЗО ют по формуле5 = И/Ч смгде И - постоянный расход воздухачерез входное сечение, см /с,В результате, линейная скоростьдвижения воздуха непосредственно засечением Б равняется линейной ско.рости набегающего потока Чо и пристационарном потоке (Ч= сопзй)будет удовлетворяться условие изокинетичности,Пусть в некоторый момент временив точке измерения А линейная скоростьизменилась скачкообразно на некотороезначение АЧ, т,е, стала равнойЧ = ЧО + Ь,Ч, В точке Б линейная скорость в этот момент времени еще остается равной Ч . Она изменитсяна величину ИЧ когда из точки А в точку Б дойдет фронт возмущения, движущийся со скоростью Ч , т.е. спус 50тя время б = 1/Ч. Это и есть тот интервал времени, который по предлагаемому способу предоставляется длярегулировки входного сечения до площади(С +Х)=Ч/Ч + АЧ, В действительности, изменение скорости набегающего потока воэдуха во времени йпроисходит не мгновенными скачками,а относительно плавно. В общем виде 875253примере соответствует расход воздуха 30 д/мин, т.е. мощность насосабудет использоваться в среднем наодну треть. Переменный расход воздуха, кроме того, создает дополнительные трудности в интерпретациирезультатов измерения.Кроме того, недостатком устройства является инерционность процесса пробоотбора.1 ОВремя, в течение которого производительность отбора пробы можно изменить,например,от величины 30 л/миндо 60 л/мин (или наоборот)1 исчисля"ется десятыми долями секунды. В ре"зультате, даже если датчик скоростиветра и остальные элементы электронно-механической системы автоматического регулирования практическибезынериионны, изменения фактического расхода воздуха через входноесечение будет отставать от изменения скорости набегающего потока,Это означает, что отбор проб по способу принципиально не может обеспечить необходимого равенства линейной скорости движения воздуха вовходном сечении и в набегающем потоке, Значит, принципиально не обеспечивается точное условие изокинетич"ности, требуемой для представительного отбора проб аэрозолей,Известен способ изокинетическогопробоотбора,включающий изменение скорости набегающего потока, уравниваниелинейной скорости движения потока вовходном сечении со скоростью набегающего потока путем изменения площадивходного сечения 21.Недостатком способа является недостаточная представительность отборе проб при изменениях набегающегопотока, которая объясняется нарушениемтребования об отсутствии искаженияпрофиля скоростей движения потока,обусловленное наличием заслонки непосредственно у входного сечения пробоотборника,Цель изобретения - улучшение представительности отбираемых проб любыхизменениях потока,Указанная цель достигается тем,что в способе отбора проб аэрозолей,включающем измерение скорости набегающего потока, уравнивание линейнойскорости движения потока во входномсечЕнии со скоростью набегающего потока путем изменения площади входно,го сечения, одновременно осуществля875253 бпостоянном расходе воздуха черезвходное сечение пробоотборника безискажений профиля скоростей, т,е,ликвидирует такой недостаток,.какискажение профиля скоростей из-зазапаздывания регулировки входного сечения по отношению к фактическиммгновенньм значениям скорости набегающего потока воздуха,Формула изобретения 15 20 При достаточно продолжительномпробоотборе величина скорости Ч мо"жет существенно отличаться от начального значения Ч , Это означает, чторасстояние 1 между точкой измерения Аи входньм сечением Б должно также изменяться,Предлагаемый способ будет действовать успешнее всего в непрерывномрежиме, когда регулировку площадивходного сечения и расстояние 8 постоянно. корректируют в соответствии смгновенными значениями скоростинабегающего потока в точке А, Это мо-.35жет быть достигнуто с помощью различных автоматических систем электронно-механического регулирования,Способ позволяет обеспечить авто 40матический отбор проб аэрозолей при эти изменения можно описать через величину ускоренияЧ(С) = Чр + а(с) с 3 йДля сравнительно малого промежутка времени С можно считать, что ускоре" ние постоянно, т.е, а(С)а . Тогда в точке АЧь(Е) - Ч + а с,а перед входньм сечением БЧо = Чо + а,(с-г)Изменение площади входного сечения можно обеспечить по такому закону, чтобы изменение линейной скорости засасывания происходило по аналогичной формулеО =Оо +ОоИ-ЮВ результате, в любой момент времени по обе стороны от входного сечения пробоотборника будет выполняться условие изокинетичностиОЮ=чЮ). Способ отбора проб аэрозолейвключающий измерение скорости набегающего потока, уравнивание линейнойскорости движения потока во входномсечении со скоростью набегающего потока путем изменения площади входногосечения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения предварительности отбираемых проб при любыхизменениях потока, одновременно осу-,ществляют изменение расстояния отточки измерения скорости потока доточки отбора пробы в соответствии смгновенным значением скорости потока, при этом площадь входного сеченияизменяют равномерно по всему периметру, а скорость изменения площадивходного сечения и расстояния междуточкой пробоотбора и точкой измерения скорости потока определяют повеличине возможного ускорения потокавоздуха,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1, авторское свидетельство СССРУ 25 ПЗЗ, кл, 6 01 11 1/24, 1968.2, Авторское свидетельство СССРИф 444964, кл, 6 01 й 1/24, 972.Составитель С, Техвец А,Бабине атеева Корректор Н Редактор Т. КргрЗаказ е Окомитети откршская н 9323/68 Тираж 91 Подписное ВНИИПИ Государственного а СССР по делам изобретений ытий 113035 Иосква ЖРау аб, д, 45 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная