CS211306B1

CS211306B1 - Apparatus for continuous aerosol dilution

Info

Publication number: CS211306B1
Application number: CS606680A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Majer
Original assignee: Ladislav Majer
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1980-09-08
Publication date: 1982-02-26

Abstract

Zařízení pro kontinuální zřeňování ae- ■ rosolu plynem ve stálém zřeSovacím poměru se skládá v podstatě z aerosolová, vzduchové a směšovací komory. Při shodné teplotě aerosolu a ředicího plynu a při stejnotlakosti aerosolové a vzduchové komory, kterou lze kontrolovat pomocí jednoho měřiče tlakové diference, je zaručen stálý zřeaovací poměr. Odpadá tak měření průtoku aerosolu a ředicího plynu nutné při dosavadních způsobech zřeďování, a tím nebezpečí změny disperzity a koncentrace aerosolu. Zařízení je zvlášt výhodné pro měřicí a laboratorní účely.The device for continuous dilution of aerosol with gas in a constant dilution ratio essentially consists of an aerosol, air and mixing chamber. At the same temperature of aerosol and diluent gas and at the same pressure of the aerosol and air chamber, which can be checked by means of a single pressure difference meter, a constant dilution ratio is guaranteed. This eliminates the need to measure the flow rate of aerosol and diluent gas, which is necessary in previous dilution methods, and thus the risk of changing the dispersity and concentration of the aerosol. The device is particularly advantageous for measuring and laboratory purposes.

Description

Vynález se týká zařízení pro kontinuální zřeSování aerosolu plynem ve stélám zřeSovaclm poměru.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for continuously spraying an aerosol with a gas in a steeping ratio.

V oblasti filtrace je třeba aerosoly vyrobené v různých generátorech definovaně ředit při zachování jejich původní disperzity, aby bylo možno vyhodnotit koncentraci a disperzitu aerosolů měřicími přístroji, které jsou schopny měřit koncentrace řádově nižší, než jsou koncentrace aerosolů získaných z dostupných generátorů.In the field of filtration, aerosols produced in different generators need to be defined in a defined manner while retaining their original dispersity in order to evaluate aerosol concentration and dispersivity by measuring instruments capable of measuring concentrations of orders of magnitude lower than those obtained from available generators.

Dosud se zřeSování earoaolů provádí v ejektoru nebo přímo v potrubí, kde je nutné dosáhnout vysoké turbulence, aby došlo k dostatečnému promísení aerosolu s ředicím plynem.So far, the dilution of the earools is carried out in an ejector or directly in a pipeline where high turbulence is required in order to sufficiently mix the aerosol with the diluent gas.

Oba způsoby kladou značné nároky na přípravu vysoce filtrovaného ředicího plynu. U ejektoru je nezbytné, aby měl ředicí plyn potřebně vysoký tlak, takže filtrační zařízení musí splňovat požadavky na vysoký stupeň filtrace plynu o značném tlaku.Both methods place considerable demands on the preparation of a highly filtered diluent gas. In an ejector, it is necessary that the diluent gas has the necessary high pressure, so that the filter device has to meet the requirements for a high degree of filtration of the gas at considerable pressure.

žádaného zředění aerosolu přímo v potrubí se zajištěním potřebné turbulence lze dosáhnout jen u potrubí vetší světlosti. To znamená, že tento způsob je vhodný jen v těch případech, kdy je třeba získat velké množství zředěného aerosolu a je podmíněn dostatečně velkým průtočným množstvím vysoce filtrovaného plynu.the required aerosol dilution directly in the pipeline with the necessary turbulence can only be achieved with pipelines of greater diameter. This means that this method is only suitable in those cases where a large amount of diluted aerosol is required and is conditioned by a sufficiently large flow rate of highly filtered gas.

Pro malá množství a meněí zřeSovací poměry se ředí aerosoly v průlinčitém válci nebo kuželi. Aerosol vstupuje do tělesa ve směru jeho osy a ředicí plyn průlinčitým pláštěm. Nedochází zďie však k intenzívní turbulenci a zřeSování aerosolu nastává většinou jen postupným prolínáním obou prostředí, což nezaručuje úplné promísení. K dokonalejšímu vzájemnému promísení aerosolu s ředicím plynem se sice navrhují různé konstrukční úpravy a tvarové obměny, zařízení, ale ani ty nevedou k výrazně lepším výsledkům.For small amounts and lower dilution ratios, aerosols are diluted in a lint-shaped cylinder or cone. The aerosol enters the body in the direction of its axis, and the diluent gas enters through the aperture shell. However, there is no intense turbulence, and aerosol mixing is usually only a gradual blending of both environments, which does not guarantee complete mixing. While various design modifications and shape variations, devices are designed to better mix the aerosol with the diluent gas, they do not lead to significantly better results.

Kromě nevýhod popsaných u jednotlivých způsobů zřeSování aerosolů mají všechny způsoby tu společnou nevýhodu, že vyžadují k určení zřeSovacího poměru neustálé přesné měření průtoků aerosolu a ředicího plynu a přepočteni těchto průtoků na společný stav, kterého dosáhnou po smísení. Tímto měřením, at již rotametrem, clonkou, kapilárou nebo jakýmkoliv jiným měřicím orgánem, se nepříznivě ovlivňuje disperzita a koncentrace aerosolu.In addition to the drawbacks described in each aerosol dilution method, all methods have the common disadvantage that they require a constant accurate measurement of the aerosol and dilution gas flow rates and the conversion of these flow rates to a common state after mixing to determine the dilution ratio. This measurement, whether with a rotameter, diaphragm, capillary tube or any other measuring organ, adversely affects the dispersion and aerosol concentration.

Účelem vynálezu je odstranit uvedená nevýhody a dosáhnout zřeSování aerosolu plynem s jejich dokonalým promísením a se stálým zřeSovacím poměrem.It is an object of the present invention to overcome these disadvantages and to achieve a gas mixing of the aerosol with intimate mixing and a constant mixing ratio.

Toho se docílí zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se skládá ze směšovací, aerosolové a vzduchové komory. Aerosolová a vzduchová komora jsou opatřeny vývody pro snímání statických.tlaků ke kontrole stejnotlakosti obou komor. Směšovací komora je propojena s aerosolovou komorou otvorem umístěným v podélné ose směšovací komory. Dále je piopojena se vzduchovou komorou nejméně dvěma otvory provedenými v plášti směšovací komory.This is achieved by the device according to the invention, which consists of a mixing, aerosol and air chamber. The aerosol and air chambers are provided with static pressure sensing ports to control the uniformity of both chambers. The mixing chamber is connected to the aerosol chamber through an opening located in the longitudinal axis of the mixing chamber. Furthermore, it is connected to the air chamber by at least two openings in the housing of the mixing chamber.

U tohoto zařízení je zaručeno dostatečné promísení aerosolu s ředicím plynem, ke kterému dochází turbulencemi vznikajícími při výtoku ředicího plynu otvory do směšovací komory·This equipment ensures sufficient mixing of the aerosol with the diluent gas due to the turbulence resulting from the dilution gas outflow through the mixing chamber ·

Komorové řešení směšovacího zařízení zajištuje při shodné teplotě aerosolu a ředicího plynu a při stejnotlakosti aerosolové a vzduchové komory, kterou lze kontrolovat pomocí jednoho měřiče tlakové diference, stálý zřeSovací poměr, takže odpadá měření průtoku aerosolu a ředicího plynu, a tím nebezpečí změny disperzity a koncentrace aerosolu. Dosaženi vysokých zřeSovacích poměrů i pro malá průtočná množství aerosolu a plynu je zvléšt výhodné pro měřicí a laboratorní účely.At the same temperature of the aerosol and dilution gas and at the same pressure of the aerosol and air chamber, which can be controlled by one pressure difference meter, the chamber solution of the mixing device ensures a constant scaling ratio so that aerosol and dilution gas flow measurements are eliminated. . Achieving high dilution ratios even for small flow rates of aerosol and gas is particularly advantageous for measurement and laboratory purposes.

Příklad provedeni vynálezu je znázorněn V podélném řezu na přiloženém výkresu.An exemplary embodiment of the invention is shown in longitudinal section in the accompanying drawing.

21,30621,306

Zařízení podle vynélezu se skládá z válcová směšovací komory g, aerosolová komory g a vzduchové komory g. Aerosolová komora g je opatřena vstupní hubicí £ a výstupní hubicí £ pro aerosol. Vzduchová komora g má proveden přívod plynu k ředění aerosolu, např. vzduchuj vstupní hubicí g a odvod přebytečného vzduchu výstupní hubicí g.The device according to the invention consists of a cylindrical mixing chamber g, an aerosol chamber g and an air chamber g. The aerosol chamber g is provided with an inlet nozzle 6 and an outlet nozzle 6 for aerosol. The air chamber g has a gas supply for diluting the aerosol, for example, airing through the inlet nozzle g and the outlet of excess air through the outlet nozzle g.

V plášti směšovací komory g jsou provedeny otvory £, jimiž je směSovací komora g propojena se vzduchovou komorou g. Propojeni směšovací komory g s aerosolovou komorou g js zajištěno otvorem g provedeným ve výměnné trysce ve středu půlkulové čelní stěny směšovací komory g, jejíž protilehlé otevřená strana tvoří výstup ze zřeňovaeího zařízení.The openings of the mixing chamber g are provided with openings 6 through which the mixing chamber g is connected to the air chamber g. The connection of the mixing chamber g to the aerosol chamber g is ensured by the opening g provided in the exchange nozzle. output from the dilution device.

Aerosolové komora g a vzduchová komora g jsou opatřeny vývody gg a gg pro snímání statického tlaku ke kontrole stejnotlakosti obou komor g a g. Odběr statického tlaku ze směšovací komory g je proveden vývodem 12 napojeným hadicí na průchodku 13 v plášti vzduchové komory g. Vzduchové komora g je kromě vnějšího pláště opatřena ještě vnitřním děrovaným pláštěm 14. kterým je zabráněno přímému proudění vzduchu ze vstupní hubice g k otvorům £ v plášti směšovací komory g.The aerosol chamber g and the air chamber g are provided with static pressure ports gg and gg to control the uniformity of the two chambers g and g. The static pressure is drawn from the mixing chamber g by an outlet 12 connected by a hose to a bushing 13 in the air chamber g. In addition to the outer casing, it is provided with an inner perforated casing 14 to prevent direct air flow from the inlet nozzle g to the openings 6 in the casing of the mixing chamber g.

Aerosol se přivádí vstupní hubicí £ do aerosolové komory g, jejíž tvar je volen tak, aby rychlost aerosolu v místě jeho výtoku otvorem g do směšovací komory g byla eo nejnižší, aby bylo možno tento výtok považovat za výtok otvorem z klidného prostředí, ale tak vysoké, aby nedocházelo k usazování částic aerosolu na stěnách aerosolové komory g. Přebytečné množství aerosolu odtéká výstupní hubicí £ připojenou na škrticí orgán.The aerosol is fed through the inlet nozzle 6 into the aerosol chamber g, the shape of which is chosen such that the velocity of the aerosol at the outlet thereof through the opening g into the mixing chamber g is eo as low as possible. The excess amount of aerosol flows out of the outlet nozzle 6 connected to the throttle member.

Do směšovací komory g vstupuje aerosol v její podélné ose otvorem g. Velikost otvoru g je závislá na požadovaném zřeďovac,ím poměru, který je možno stupňovitě měnit použitím sady výměnných trysek s různě velkými otvory g. V žádném případě nesmí být však otvor g pro vstup aerosolu do směšovací komory g tak malý, aby ovlivnil dieperzitu aerosolu nebo aby v něm docházelo k usazování částic aerosolu. Jeho velikost je tedy závislá na rozměrovém a tvarovém složení částic aerosolu, pro který je zřeďovaci zařízení určeno.The mixing chamber g enters the aerosol along its longitudinal axis through the opening g. The size of the opening g depends on the desired dilution ratio, which can be gradually changed by using a set of replaceable nozzles with different sized holes g. of aerosol into the mixing chamber g is small enough to affect the aerosol dispersity or to settle aerosol particles. Its size is thus dependent on the dimensional and shape composition of the aerosol particles for which the dilution device is intended.

Filtrovaný vzduch k ředění aerosolu se přivádí do vzduchové komory g vstupní hubicí g a jeho přebytečné množství odtéká výstupní hubicí £ připojenou na manostat nebo škrticí orgán. Také tvarové řešení vzduchové komory g respektuje podmínku, aby bylo možno v místě výtoku vzduchu otvory £ do směšovací komory g považovat tento výtok za výtok otvorem z klidného prostředí a aby nebyl ovlivněn žádnou rychlostní složkou vzniklou prouděním ve vzduchové komoře g.Filtered air to dilute the aerosol is supplied to the air chamber (g) via the inlet nozzle (g) and its excess flow flows through the outlet nozzle (6) connected to the manostat or throttle. The shape of the air chamber g also respects the condition that, at the point of the air outlet, the openings 6 into the mixing chamber g can be regarded as an outlet from the calm environment and that it is not influenced by any velocity component created by the air chamber g.

Intenzívní promísení aerosolu se vzduchem a jeho postupné zřeďování probíhá ve směšovací komoře g. Aerosol, tvořený např. částicemi chloridu sodného (NaCl) v čistém vzduchu, vstupuje do směšovací komory g otvorem g o á 0,1 mm a mísí se postupně se vzduchovými proudy, které vtékají do směšovací komory g otvory £.The intensive mixing of the aerosol with air and its gradual dilution takes place in the mixing chamber g. The aerosol, for example sodium chloride (NaCl) particles in clean air, enters the mixing chamber g through a 0.1 mm orifice and mix sequentially with the air streams, which enter openings 6 into the mixing chamber.

DD

Velikost £ otvorů 8 vztažená na průměr D směšovací komory g je rovna přibližně-,The size £ of the apertures 8 relative to the diameter D of the mixing chamber g is approximately

12,4 čímž je zaručen dosah jader vzduchových proudů z otvorů £ přibližně do podélné osy SměSovací komory g.12.4 thereby guaranteeing the reach of the air stream cores from the apertures 6 approximately to the longitudinal axis of the mixing chamber g.

Vzájemné osová vzdálenost otvorů £ je minimálně 0,22 D + £, což zajišluje, že nedojde ke spojení vzduchových proudů vytékajících z otvorů £. Doporučený počet otvorů £ vhodný pro zřeďovaci poměry od 1:50 do 1:5.10⁴ je 2,5 ln nejvyššího zředění, jehož má být dosaženo.The relative axial distance of the apertures je is at least 0.22 D +,, which ensures that there is no connection of air streams exiting the apertures.. The recommended number of holes 6 suitable for dilution ratios from 1:50 to 1: 5.10 ⁴ is 2.5 ln of the highest dilution to be achieved.

Zředěni = [(£ otvorů £)² . počet otvorů £]: (rf otvoru g)².Dilution = [(£ holes £) ² . number of holes £]: (rf of hole g) ² .

V daném příkladu provedení průměr D směšovací komory g = 30 mm, velikost £ otvorů 8 = 2,4 mm, jejich minimální vzájemná osová vzdálenost - 11 mm a počet = 24.In the exemplary embodiment, the diameter D of the mixing chamber g = 30 mm, the size £ of the openings 8 = 2.4 mm, their minimum axial spacing - 11 mm and the number = 24.

21,30621,306

Aerosol částečně neředěný ve vstupní části směšovací komory 1 postupuje pak dál, kde je opět rozviřován, a tím rozřeSovén vzduchovými proudy z dalěích otvorů 8. Postupně se tak dosáhne žádaného zředění 13 824.The aerosol, partially undiluted in the inlet part of the mixing chamber 1, then proceeds where it is again stirred up and thus is cut by air streams from further openings 8. The desired dilution of 13,824 is gradually achieved.

Podmínkou pro zajištění stálého zřeSovaeího poměru je při stejné teplotě aerosolu a ře dicího plynu stejnotlakost aerosolové komory 2 β vzduchové komory 2 kontrolovaná měřičem tlakové diference statických tlaků snímaných vývody 10 a 11. Při dodržení této podmínky se tedy určený zřeSovací poměr nemění, a není proto třeba měřit průtok aerosolu a ředicího plynu jako u jiných zařízení.At the same temperature of the aerosol and dilution gas, the condition of ensuring a constant dilution ratio is the uniformity of the aerosol chamber 2 β of the air chamber 2 controlled by the static pressure gauge sensed by ports 10 and 11. Therefore, the specified dilution ratio does not change. measure aerosol and dilution gas flow rates as with other devices.

Před uvedením zařízení do provozu je nutno zjistit skutečný zředovací poměr. Toto zjiS tění se provádí změřením průtoku aerosolu a průtoku ředicího plynu shodné teploty při stejném tlakovém spádu mezi aerosolovou komorou 2 a směšovací komorou 1 a mezi vzduchovou komorou 2 ^a směšovací komorou 1. K tomu účelu je rovněž směšovací komora 1 opatřena vývodem 12 pro snímání statického tlaku.The actual dilution ratio must be determined prior to commissioning. This is done by measuring the aerosol flow rate and the dilution gas flow rate of the same temperature at the same pressure drop between the aerosol chamber 2 and the mixing chamber 1 and between the air chamber 2 ^{and the} mixing chamber 1. For this purpose, the mixing chamber 1 is also provided with pressure.

Kvalitu promísení aerosolu s ředicím plynem lze kontrolovat proměřením koncentračního profilu v potrubí za směěovací komorou J.. V potrubích malé světlosti, v nichž lze těžko provádět izokinetický odběr vzorku sondou, které je sama příliě rozměrná a ovlivnila by proudění v potrubí, je možno použít zařízení pro izokinetický odběr vzorku z libovolného výseku proudu z potrubí. Je-li při stálé vstupní koncentraci aerosolu do zřeSovaeího zařízení koncentrace a disperzita vzorku odebraného v různých výsecích potrubí stejná, je zřejmé, že promísení aerosolu s ředicím plynem je dostatečné.The quality of the mixing of the aerosol with the dilution gas can be checked by measuring the concentration profile in the piping downstream of the mixing chamber J. In equipment of small orifice where it is difficult to perform isokinetic sampling with a probe that is too large and would affect flow in the pipeline, for isokinetic sampling from any pipe section. If the concentration and dispersity of the sample taken in the different cutting lines is the same at a constant inlet aerosol concentration into the dilution device, it is clear that the mixing of the aerosol with the dilution gas is sufficient.

Claims

OBJECTS OF THE INVENTION

Apparatus for continuous aerosol gas mixing at a fixed dilution ratio, characterized in that it comprises a mixing chamber (1), an aerosol chamber (2) and an air chamber (3), of which the aerosol chamber (2) and the air chamber (3) provided with static pressure sensing ports (10, 11) to control the uniformity of the two chambers (2, 3) and the mixing chamber (1) communicating with the aerosol chamber (2) through an opening (9) disposed along the longitudinal axis of the mixing chamber (1); further, it is connected to the air chamber (3) by at least two openings (8) provided in the housing of the mixing chamber (1).