AT6349U2 - Verfahren zur bestimmung charakteristischer eigenschaften von russpartikeln - Google Patents

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AT6349U2 AT0038703U AT3872003U AT6349U2 AT 6349 U2 AT6349 U2 AT 6349U2 AT 0038703 U AT0038703 U AT 0038703U AT 3872003 U AT3872003 U AT 3872003U AT 6349 U2 AT6349 U2 AT 6349U2
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Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung charakteristischer Eigenschaften von Rußpartikeln aus Verbrennungsvorgängen nutzt die Bestimmung der Schwärzung eines Filterpapiers. Um bei einem derartigen Verfahren auf einfache Art und Weise rasch eine relativ genaue Ermittlung der Partikelgröße, allenfalls auch weiterer Kenngrößen, zu ermöglichen, werden zusätzlich noch die Druckverhältnisse am Filterpapier ermittelt. Vorteilhafterweise wird dazu der am Filter bzw. Filterpapier durch die Ablagerung der Partikel hervorgerufenen Differenzdruck bestimmt.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung charakteristischer Eigenschaften von Russpartikeln aus Verbrennungsvorgangen, durch Bestimmung der Schwärzung eines
Filterpapier. 



   In Smokemetern der derzeitigen Generation werden die Schwärzungszahl (FSN) oder die   Russemission   In mg/m3 mittels der Ablagerung von Partikeln auf einem Filterpapier bestimmt. Durch die   Variationsmöglichkeit   der   Saug lange   oder Saugzeit kann in einem derartigen Verfahren der Messbereich in sehr weiten Grenzen variiert werden. Die Messwerte reichen etwa von FSN 0. 001 bis 10, das entspricht Konzentrations-Messwerten von ca.   0. 015   bis 30000   mg/rn.   



   Die Messung aber der Grösse der emittierten Partikel ist entweder relativ zeitaufwendig oder muss mit relativ komplexen und teils auch sehr teuren Apparaturen durchgeführt werden. Beispiele fur derartige Apparaturen sind u. a. Impaktoren, mit dem Nachteil langer Messzeiten und erforderlicher Wägung der gesammelten Partikel, ELPIs ("Electrical Low Pressure   Impactor"),   ein Niederduckimpaktortyp mit dynamischer Messung, weiters   Partikel-Mobilitätsanalysatoren   wie SMPS ("Scanning Mobility Particle Sizer") oder DDMPS ("Double Differential   ! Mobi ! ity Particte Sizer"),   usw. 



   Die Zusammensetzung der Partikel kann derzeit nur entweder mittels chemischer Extraktion - mittels diverser Lösungsmittel wie Dichlormethan - oder mittels thermogravimetrischer Methoden, also über ein Aufheizen der Proben, festgestellt werden. 



  Hierfur müssen die Partikel mit einem definierten Filter gesammelt, gewogen und eine Analyse nach einer der oben erwähnten Methoden - mit Wägung der Filter nach der   Filterbehandlung- durchgeführt   werden. 



   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren, mit welchem auf einfache Art und Weise rasch eine relativ genaue Ermittlung der Partikelgrösse, allenfalls auch weiterer Kenngrössen, möglich ist. 



   Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die   Druckverhältnisse   am Filterpapier ermittelt werden. 



  Uberraschenderweise wurde festgestellt, dass mittels der Bestimmung des Druckabfalls am Filterpapier und dem Wert der Papierschwärzung PS und/oder der Filterbeladung FB (in mg/m2) bzw. aus dem funktionellen Zusammenhang dieser Grössen der mittlere Partikeldurchmesser bestimmt werden kann. In groben Zügen kann auch der Charakter der Partikel (Festkörper oder Flüssigkeit) bestimmt werden, bzw. unter der Annahme einer bestimmten Verteilungsfunktion kann auch ein grober Richtwert für die Partikelanzahl ermittelt werden. 



   Vorteilhafterweise wird dazu der am Filter bzw. Filterpapier durch die Ablagerung der Partikel hervorgerufenen Differenzdruck bestimmt. 

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     Gemäss   einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Differenzdruck integral bestimmt wird. 



   Es kann aber auch alternativ dazu der Differenzdruck zeitaufgelöst bestimmt werden. 



   Um die Messdauer für einen weiten Bereich von Partikel-Konzentrationen in bestimmten Grenzen halten zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Anströmgeschwindigkeit der Filteroberfläche im Bereich von 1 bis 200 cm/sec, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 cm/sec, liegt. Speziell für sehr kleine Konzentrationen, etwa Immissionen von 50   IJg/m3   Russ oder weniger, können höhere Anstromgeschwindigkeiten erforderlich sein, um in Zeiten von einigen Sekunden bis Minuten einen Messwert zu erhalten. 



  Bei grossen Konzentrationen kann eine Verringerung der Anströmgeschwindigkeit an die untere Grenze eine bessere Selektivität ergeben. 



   Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Absolutdruck vor oder nach dem Filter bestimmt. 



   Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass der Druck relativ zum Umgebungsluftdruck vor und nach dem Filter oder der Differenzdruck über das Filter und der Absolutdruck der Umgebungsluft bestimmt wird. 



   Um alle Parameter des Gasflusses korrekt für die Messung berücksichtigen zu können, ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Temperatur nahe der   Filteroberf1äche   bestimmt wird. 



   Vorteilhafterweise wird das Verfahren derart   ausgefuhrt,   dass die Filtertemperatur und/oder die Innentemperatur des Messgerätes konstant gehalten wird. 



   Dabei wird vorzugsweise der Filter auf einer konstanten Temperatur im Bereich von 50 bis 190 C, vorzugsweise von 60 bis   700 (, gehalten.   



   In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur des partikelbeladenen Messgases auf dieselbe Temperatur wie der Filter und/oder die Innentemperatur des Messgerätes geregelt. 



   Gemäss einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Änderungen der SauglÅange relativ zur Sauglänge bei Messungen an reinen Papieren in Reinstluft bestimmt, wobei korrespondierende Werte immer auf dieselben Rahmenbedingungen bezogen werden. 



   Vorteilhafterweise ist beim erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen, dass die Messung zumindest bei einem vorbestimmten Differenzdruckwert am Filterpapier erfolgt. 



   Dabei liegen bei bevorzugten Ausführungsformen diese vordefinierten DifferenzdruckSchwellwerte im Bereich von 0 bis 300 mbar, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 200 mbar. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Alternativ zur Vorgabe eines bestimmten Differenzdruckes kann auch vorgesehen sein, dass die Messung bei zumindest einem vorbestimmten Unterdruckwert nach dem Filter erfolgt. 



   In diesem Fall hegen diese vordefinierten Unterdruck- Schwellwerte Im Bereich von 50 bis 450 mbar, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 mbar. 



     Gemäss   einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zumindest bei zwei unterschiedlichen   5auglängen   gemessen. 



   Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest bei zwei unterschiedlichen   Differenzdrücken   und/oder Unterdrücken gemessen wird. 



   Vorteilhafterweise kann auch eine Verfahrensvariante verwirklicht werden, bei der die Änderung des Differenzdruckes am Filterpapier und/oder des Unterdruckes nach dem Filterpapier mit der   Filterbeladungsdauer   und der am Ende der Beladung des Filters festgestellte Wert der Filterbeladung ermittelt werden. 



   In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei in den Zeichnungsfiguren erläuternde Diagramme dazu dargestellt sind. 



   So zeigt die Flg. 1 den Zusammenhang zwischen Filterbeladung und der mittleren   Partikelgrösse,   die Fig. 2 ist ein Diagramm für die   Abhängigkeit   zwischen Partikeldurchmesser 
 EMI3.1 
   Partikelgrössen zeigt   die Fig. 3, das in Fig. 4 dargestellte Diagramm entspricht der Fig. 3 für die Zusammenhänge für die Filterbeladung FB in   mg/m2,   Flg. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen Sauglangenänderung und Partikeldurchmesser, das Diagramm der Fig. 6 zeigt die   Fllterflachenbeladungen bel   verschiedenen Differenzdrücken am Filterpapier, und Fig. 7 ist ein Diagramm einer typischen Partikel-Grössenverteilung. 



   Die Fig. 1 zeigt für eine feste voreingestellte Unterdruckschwelle von 100 mbar nach dem Filterpapier, bezogen auf einen vorbestimmten Anfangswert, den Zusammenhang zwischen Partikeldurchmesser (in nm) und Filterbeladung (in mg/m2). Messungen von verdünnten und unverdünnten Partikeln. Unverdünnte Partikel bezeichnet die Partikel in der Form und Konzentration, wie sie bei etwa der Verbrennung im Motor entstehen, während durch Mischen mit reiner Luft oder reinem Inertgas erforderlichenfalls eine Verdünnung der Konzentration erzielt werden kann, was   mit "verdünnten Partikeln" bezeichnet   wird. Eine Verdünnung hat meist zur Folge, dass die mittleren Partikeldurchmesser, welche an einer vorbestimmten Probeentnahmestelle für die Messung entnommen werden, kleiner sind als im unverdünnten Fall, was auch aus dem Diagramm der Fig. 1 hervorgeht.

   Durch die Verdünnung wird nämlich das Agglomerieren der beim Verbrennungsprozess entstehenden 

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   Pnmärpartikel   mit Durchmessern von typischerweise ca. 10 bis 20 nm vermindert, welcher
Agglomerationsprozess sonst auf dem Weg der Partikel zur Probenentnahmestelle und weiter zur Messzelle stattfindet. 



   Die Messungen erfolgten hier vollautomatisch, solange, bis-beginnend ab einem bestimmtem Anfangsunterdruck welcher durch die Gasströmung selbst verursacht wird- durch die Ablagerung Partikel am Filterpapier ein Unterdruckanstieg von 100 mbar erreicht wird, dann wird der Schwärzungsgrad des Filterpapiere (=Papierschwärzung) gemessen, und damit aus dem gesamten Saugvolumen bzw. der   Sauglänge   die Filterbeladung mit "Russ", in   mg/m2,   berechnet. 



   Die Messwerte wurden mit einem CAST Partikelgenerator erhalten. Der
Kohlenstoffanteil der Partikel war grösser, ca. 70% der Gesamtpartikel (gemessen mittels
Extraktionmethode mit Dichlormethan), bzw. > 85% laut thermogravometrischer Methode. 



   Die Partikeldurchmesser (unverdünnt) stammen aus   SMPS   (Scanning Mobility Particle Sizer)
Daten, die verdünnten Werte sind aus ähnlichen Vergleichsmessungen verdünnt/unverdünnt (mit DDMPS) extrapoliert worden. 



   Die Fig. 2 zeigt den äquivalenten Zusammenhang für verschiedene   Dtfferenzdruckschwellen   am Filterpapier. Die Punkte sind Punkte, kalkuliert durch Interpolation aus realen Messdaten bei unterschiedlichen Druckabfällen an Filterpapiere. 



  Daten gemessen mit einem Smokemeter 415S. Der dargestellte Parameter "Differenzdruck" ist der Druckabfall über das Filterpapier, welcher von abgelagerten Partikeln hervorgerufen wird. 



   Je nach Anströmgeschwindigkeit wird einerseits durch den Strömungswiderstand des Filterpapiers als auch durch die abgelagerten Partikel ein bestimmter Anteil des Druckabfalls am Filterpapier hervorgerufen. Mit steigender Anströmgeschwindigkeit wird (quadratischer Effekt) der Druckabfall höher, wahrend zusätzlich auch mehr Partikelmasse abgelagert wird, sodass rasch ein entsprechend grosses Signal erhalten werden kann. Der insgesamt gemessene Druckabfall wird durch den konstanten Druckabfall am Filter durch das Messgas selbst, von der Menge und der Packungsdichte der daran abgelagerten Partikel, der Dichte des Messgases und der Anströmgeschwindigkeit definiert. Der Differenzdruck ist dabei bei konstanter Beladung ebenfalls konstant. 



   Die Kurven und Zusammenhänge der Fig. 1 und 2 sind gegeben für monomodale   Partikelgrössenverteilungen   (typisch log normal Verteilungen), und einem Russ/Festkörperanteil von grösser ca. 30% bis 100%. 



   Dass diese Zusammenhänge aber auch über andere Messwerte des Smokemeters erhalten werden können, wird in verschiedenen Beispielen und Auswertemethoden wie im folgenden erläutert dargestellt. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 



      ! erschwärzungfür   PS grösser 8 
PS = 10 für vollkommene Schwärzung des Papiers   (Reflektivität   = 0%), PS = 0 für weisses nicht geschwärztes Papier   (Reflektivität   =   100%).   



   Diese Im Diagramm der Fig. 3 dargestellten Funktionen geben den Zusammenhang zwischen Druckänderung und der Papierschwärzung PS und damit der FB an, wobei als Parameter die Partikelgrösse und die Partikelart (HC) angeführt sind. 
 EMI5.2 
 



   In den Fig. 3 und Flg. 4 ist zusätzlich auch noch der Zusammenhang für Partikel von 58nm mittlere Grösse, welche zu mehr als 90% aus teerartigen Kohlenwasserstoffen (HC) bestehen, dargestellt. Diese von HC dominierten Partikel sind zwar nicht durch die in Bild 1 und 2 dargestellten Kurven charakterisiert, aber der funktionelle Zusammenhang zwischen der Änderung des Unterdruckes und der Filterbeladung ist für diese Partikel durch einen strengen Lambert Beerschen Zusammenhang gegeben, so dass diese Partikel ebenfalls eindeutig zuzuordnen sind, indem   Messwertdaten - gemessen   bei verschiedenen   Unterdrücken - oder   eine Analyse der zeitlichen Druckänderung zusammen mit der Filterbeladung, für die   Überprüfung   herangezogen werden. 



   Komplexer zusammengesetzte Partikel können damit mittels einer Analyse der Zusammensetzung der Kurvenfunktionen ebenfalls charakterisiert werden. 



   Die in den Flg. 3 und Fig. 4 scheinbar vorhandene Messwertungenauigkeit wird nur durch eine bei den Messungen vorhandene Messwertungenauigkeit der Differenzdruckmessung vorgetäuscht. 



   In Bezugnahme auf die Fig. 5 wird eine weitere Möglichkeit zur Analyse der Zusammenhänge dargestellt. Dabei wird die Änderung der Sauglänge bei Messungen mit Partikeln in Abhängigkeit von der Papierschwärzung PS betrachtet. Die Änderung der Sauglänge ist in   %   dargestellt, relativ zur Sauglänge am selben Filterpapier, aber in Reinstluft, und mit derselben Zeitdauer mit welcher die Partikel gemessen wurden. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



     Die Saug länge   ist dabei die Länge der GassÅaule in   m,   cm oder mm welche bei der
Messung über das Filterpapier gezogen wurde. 



   Algorithmus: LR(t) Referenz- Sauglänge bei Saugzeit/Messzeitdauer t ohne
Partikelbeladung   LM (t) Mess-Saugiänge   mit Saugzeit t, bei der Partikelmessung. 



   PS gemessene Papierschwärzung (PS 10 = 100% Reflektivitätsverlust, = 0%
Reflektivität) Änderung der   SL :   = 100   * (LM (t)- LR (t))/LR (t)   (2) 
Aus dieser Darstellungsart ist ebenso wie für die Diagramme der Fig. 1 und Fig. 2 ein   ähnlicher,   aber nicht vollkommen identischer Zusammenhang herstellbar. Ebenso wie in Fig. 3 und Fig. 4 ist auch in Fig. 5 ist ersichtlich, dass der Zusammenhang für die HC Partikel hier ebenfalls deutlich anders verläuft als für die festkörperartigen Russpartikel welche von Kohlenstoff dominiert werden. 



   Als Alternative zur Sauglänge kann auch das Saugvolumen (oder auch die Dauer der Saugzeit) als Parameter verwendet werden, wobei folgender Zusammenhang zwischen Sauglänge und Saugvolumen besteht :
Saugvolumen = Sauglänge * Querschnittsflache des Filterpapier (3)
Wobei die massgebliche Querschnittsfläche des   Filterpapiers   die Fläche ist durch welche die Partikel gesaugt und darauf abgelagert werden, und die Papierschwärzung in PS hervorrufen. 



   Über diesen Effekt, dass Festkörperpartikel sich betreff des Verhaltens zwischen Unterdruck und Papierschwärzung   und/oder   dem   Sauglängen- Änderungsverhalten   über der   Saugzeit- Dauer funktionell   anders verhalten   als #weiche" flüssige   oder quasiflüssige Partikel wie Kondensattröpfchen oder   HC- dominierte Partikel,   kann über einen definierten Testalgorithmus auch noch   zusätzlich-zumindest grob-bestimmt   werden, ob die gemessen Partikel Feststoff oder Flüssigkeitscharakter aufweisen. 



   Damit kann unterschieden werden, ob die gemessenen Partikel primär aus allfällig kondensierten HCs wie   Kraftstoff/Öl/HC- Kondensat   oder Kohlenstoff bestehen. 



   Zusätzlich ist als weiterer Parameter beim Vorhandensein von   primär "flüssigen"   Partikeln festzustellen, dass das Absorptionsverhalten bzw. die Papierschwärzung in Abhängigkeit vom Saugvolumen einem anderen funktionalen Zusammenhang als bei primär von festem Kohlenstoff dominierten Partikel genügt, so dass auch aus diesem Verhalten die Partikel charakterisiert werden können. 

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   Das optische Verhalten bei Dominanz von "flüssigen" absorbierenden Partikeln welche auf Filterpapieren abgelagert werden, genügt über weite Bereiche bis zu   Papierschwärzungen   PS > 5 einem   Beer-Lambertschen   Zusammenhang zwischen
Papierschwärzung PS, Sauglänge L und Konzentration der Partikel im Messgas. 



   (100-PS* 10) = 100 * EXP (-k * L) (4) oder   (100-PS* 10) =   100 *   EXP (-Konz*Qext*L)   wobei der Extinktionskoeffizient k in m-1 proportional der Konzentration (Konz. ) in g/m3 ist, Qext = der Extinktionsquerschnitt der Partikel (Materialkonstante) in m2/g, L ist die   Sauglänge   in m. Die Relation zwischen Konzentration und Filterbeladung FB ist gegeben mit : 
Konzentration [in   g/rn]   ist   proportional FB [in g/rr ]/Sauglänge [in m]   (5) 
Der sich fur die HC Partikel ergebende Zusammenhang nach Gleichung 4 ist nicht identisch mit dem   Formalismus   der Gleichung 1 und 5 für festkörperartige Russpartikel, so dass aus diesen Abweichungen bel unterschiedlichen Saugzelten die Partkeiart mit unterschieden werden kann. 



   Für festkörperartige Partikel wie dem Kohlenstoff ist durch die strukturierte Ablagerung der Partikel auf der   Filteroberfläche, welche   eine granulationsartige optische   hell/dunkel   Struktur auf der Filteroberfläche hervorruft, ein abweichender Zusammenhang gegeben (-beschrieben durch den   Formalismus   in Gleichung   1 -),   wodurch Abweichungen vom Beer-Lambertschen Zusammenhang der Lichtabsorption (und der Lichtreflexion) hervorgerufen werden. 



   Prinzipiell kann aber aus denselben Gründen auch aus diesen Messdaten, bei Messung der Papierschwärzung bei unterschiedlichen Saugvolumina, der Kalkulation des funktionellen Zusammenhangs zwischen PS und   Sauglänge   und der Abweichungen relativ zum Lambert Beerschen Zusammenhang, bzw. der Abweichungen zum   Formalismus   laut Gleichung 1, ebenfalls die Partikelgrösse und auch die   Partikelzusammensetzung   festgestellt werden. 



   In einzelnen Fällen können bei Emissionsmessungen von Partikeln auch bimodale Partikelverteilungen auftreten. In Fig. 6 ist dargestellt, wie auch solch komplexe Verteilungsfunktionen mittels dieser Methode zumindest für feststoffartige Russpartikel noch korrekt zuzuordnen sind. 



   Die in Fig. 6   dargestellten "weissen" Linien   zeigen die Zusammenhänge für monomodale Partikel mit log Normal-Verteilungen der Partikelgrössen um den mittleren Partikeldurchmesser (= Durchmesser nm in der Grafik). Für die unterschiedlichen 

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Unterdrücke ergibt sich für monomodale Partikel immer derselbe Durchmesser, unabhängig vom Differenzdruck am Filter. Die "orange" Linie zeigt die ermittelten Partikeldurchmesser bei verschiedenen Differenzdrücken für eine bimodale Partikelverteilung. Es ist eine deutliche Abweichung von den "geraden" zu sehen, wobei bei 50 mbar ein Partikeldurchmesser von 80 nm, bei   150mbar   ein Durchmesser von 145nm resultiert. (Die Partikel setzten sich etwa 1 : 1 aus Partikel mit ca. 60 nm und ca. 220nm mittleren Durchmessers zusammen).

   Das heisst bei kleinen Unterdrücken wird der Differenzdruck am Filter von der kleinen Partikelfraktion dominiert, bei grossen Differenzdrücken dominiert der Mittelwert beider Fraktionen (60 + 145 nm = 205 nm). 



   Weiters ist mittels der Verwendung verschiedener Arten von   Filterpapieren - mit   unterschiedlichen Partikelabscheideeffizlenzen - auch noch der Bereich für die Feststellung von Partikeldurchmessern von anderen Russquellen, welche Russpartikel mit wesentlich grösseren oder auch wesentlich kleineren Durchmessern emittieren, zusätzlich adaptierbar. 



   Die Messwerte der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Diagrammen der Fig. 1 bis 6 erläutert sind, wurden mit einem Filterpapier gemessen, welches einen Filterabscheidegrad von 50% für DOP Normpartikel von 300 nm aufweist. Alle Messungen wurden bei einer Temperatur von   64 C   durchgeführt. 



   Mittels der Schwärzungszahl einerseits und der daraus resultierenden Partikelkonzentration der Russpartikel in mg/m3   (=Filterbeladung   * Sauglänge in m) und andererseits des mittleren Partikeldurchmessers, kann weiters noch-unter der Annahme einer typischen Partikelverteilung, normalerweise eine log Normal Verteilung - auch ein Richtwert für die Partikelanzahl angegeben werden. Fig. 7 zeigt beispielsweise eine typische   Partikel-Grössenverteilung für Partikel   von ca. 110 nm mittlerem Durchmesser. Aus der gemessenen Gesamtmasse am Filter, dem mittleren Durchmesser und der Annahme einer derartigen typischen log Normal Verteilung kann eine Gesamtpartikelanzahl berechnet werden. 



   Da der Zusammenhang zwischen Partikeldurchmesser, Partikelart und mittlerer   Partikelgrösse   mit dem Differenzdruck am Filterpapier bzw. mit der Änderung dieses Differenzdruckes am Filterpapier während der Messung auch für gravimetrische Messungen gilt, kann mittels ähnlicher bzw. äquivalenter Methodiken - der Messung der Masse der   unloslichen   und der löslichen Bestandteile von an einem Filter abgelagerten Partikel - und der Messung des Differenzdruckes am Filter zu verschiedenen Zeitpunkten der Filterbeladung oder der Messung der Änderung des Differenzdruckes/ (Zeiteinheit und Massenbeladungseinheit) während der   Filterbeladung   die Information betreff des mittleren Partikeldurchmessers ebenfalls eruiert werden. 

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   Grundsätzlich ist diese Methodik der   Partikelgrössenbestimmung   auch allgemein und auch nicht nur für   Russpartikel   anwendbar, wenn gleichzeitig mit einer Massenbestimmung (gravimetrisch, durch Wägung oder auch durch andere Methoden wie z. B. Infrarotabsorption oder   Opacimetrie......, welche   Werte liefern welche proportional der Masse oder der Konzentration sind) auch die Änderung des Differenzdruckes während der Beladung des oder der Filter als Messparameter mitbestimmt wird. 



   Für komplexere Partikeizusammensetzungen (Bimodale   Partikelverteilungen,   mit/ohne HCs, mit/ohne   Sulfate...)   können zur zusätzlichen Selektion der Parameter gleichzeitige, parallele Messungen über zwei oder auch mehrere Filter durchgeführt werden und über die zeitlichen Abhängigkeiten der Messgrössen Partikeldurchmesser und Art bestimmt werden. Sofern sich während der Messung die Partikelart und/oder Zusammensetzung nicht ändert können die Messungen natürlich auch nacheinander erfolgen. 



   Abschliessend sei noch erwähnt, dass neben der herkömmlichen Filtern und Filterpapiere für das erfindungsgemässe Verfahren unter anderem Membranfilter und Sinterfilter aus Polymeren und metallischen Werkstoffen verwendet werden können. 



   Die Faserfilter aus Baumwolle oder Glasfaser haben selbst einen geringen Druckabfall auch bei grösseren   Gasflussen,   können damit sehr viel Material unterschiedlichster   Kornungen/Durchmesser   sehr schnell auf den Faseroberflächen abscheiden. 
 EMI9.1 
 werden - falls erforderlich - und sind chemisch inert. Die angesprochenen Baumwollfilter sind für   die "Russmessung" nach   der Filtermethode normiert. 



   Durch Verwendung verschiedener Filter mit unterschiedlichen   Partikelabscheidecharakteristiken   wird ausserdem ermöglicht die Effizlenzen der Abscheidung für bestimmte Partikelgrössen oder Partikelarten zu ändern bzw. anzupassen. Damit ist/wäre es auch möglich durch das verwendete Papier Spezialerfordernissen beim Messen entweder von sehr kleinen oder sehr grossen Partikelgrössen oder auch bestimmten Partikelarten (Kohlenwasserstoffe, Teere, Sulfate,   Aerosole,....   Staub, mehr oder weniger gemischt mit Russ) zu entsprechen.

Claims (20)

  1. Ansprüche : 1. Verfahren zur Bestimmung charakteristischer Eigenschaften von Russpartikeln aus Verbrennungsvorgängen, durch Bestimmung der Schwärzung eines Filterpapiers, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Druckverhältnisse am Filterpapier ermittelt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der am Filter bzw.
    Filterpapier durch die Ablagerung der Partikel hervorgerufenen Differenzdruck bestimmt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck integral bestimmt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck zeitaufgelöst bestimmt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmgeschwindigkeit der Filteroberfläche im Bereich von 1 bis 200 cm/sec, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 cm/sec, liegt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutdruck vor oder nach dem Filter bestimmt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck relativ zum Umgebungsluftdruck vor und nach dem Filter bestimmt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bts 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck über das Filter und der Absolutdruck der Umgebungsluft bestimmt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur nahe der Filteroberfläche bestimmt wird. <Desc/Clms Page number 11>
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertemperatur und/oder die Innentemperatur des Messgerätes konstant gehalten wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter auf einer konstanten Temperatur im Bereich von 50 bis 190 C, vorzugsweise von 60 bis 70 C, gehalten wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des partikel beladenen Messgases auf dieselbe Temperatur wie das Filter und/oder die Innentemperatur des Messgerätes geregelt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen der Sauglänge relativ zur Sauglänge bei Messungen an reinen Papieren in Reinstluft bestimmt wird, wobei korrespondierende Werte immer auf dieselben Rahmenbedingungen bezogen werden.
  14. 14. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung zumindest bei einem vorbestimmten Differenzdruckwert am Filterpapier erfolgt.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese vordefinierten Differenzdruck-Schwellwerte im Bereich von 0 bis 300 mbar, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 200 mbar liegen.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung bei zumindest einem vorbestimmten Unterdruckwert nach dem Filter erfolgt.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese vordefinierten Unterdruck- Schwellwerte im Bereich von 50 bis 450 mbar, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 mbar liegen.
  18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei zwei unterschiedlichen Sauglängen gemessen wird. <Desc/Clms Page number 12>
  19. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei zwei unterschiedlichen Differenzdrucken und/oder Unterdrücken gemessen wird.
  20. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Differenzdruckes am Filterpapier und/oder des Unterdruckes nach dem Filterpapier mit der Filterbeiadungsdauer und der am Ende der Beladung des Filters festgestellte Wert der Filterbeladung ermittelt werden.
AT0038703U 2003-06-04 2003-06-04 Verfahren zur bestimmung charakteristischer eigenschaften von russpartikeln AT6349U3 (de)

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