RU175873U1 - Поточная диффузионная камера - Google Patents
Поточная диффузионная камера Download PDFInfo
- Publication number
- RU175873U1 RU175873U1 RU2017133315U RU2017133315U RU175873U1 RU 175873 U1 RU175873 U1 RU 175873U1 RU 2017133315 U RU2017133315 U RU 2017133315U RU 2017133315 U RU2017133315 U RU 2017133315U RU 175873 U1 RU175873 U1 RU 175873U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- saturator
- cooler
- nozzle
- aerosol
- vapor
- Prior art date
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 abstract description 15
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T3/00—Measuring neutron radiation
- G01T3/06—Measuring neutron radiation with scintillation detectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T5/00—Recording of movements or tracks of particles; Processing or analysis of such tracks
- G01T5/04—Cloud chambers, e.g. Wilson chamber
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Устройство относится к теплообменной технике, к устройствам для проведения теплообменных и диффузионных процессов, для измерения скоростей зародышообразования (скоростей нуклеации) в градиентных условиях. Поточная диффузионная камера состоит из насытителя, на крышке которого размещен патрубок входа газа-носителя, хроматографического носителя, засыпанного на металлическую сеточку, закрепленную внутри насытителя, ламинатора, расположенного за металлической сеточкой в нижней части насытителя, патрубка выхода парогазовой смеси, размещенного на дне насытителя и также соединенного с охладителем, который может быть представлен сосудом типа «труба в трубе», бокового нижнего патрубка входа и бокового верхнего патрубка выхода охлаждающего агента охладителя, патрубка выхода аэрозольного потока, закрепленного на дне охладителя, отличающаяся тем, что патрубок выхода аэрозольного потока снабжен каналами и перепускным устройством отвода конденсирующейся жидкости. Технический результат - снижение погрешности измерения размеров и концентраций аэрозольных частиц. 1 ил.
Description
Устройство относится к теплообменной технике, к устройствам для проведения теплообменных и диффузионных процессов, для измерения скоростей зародышообразования (скоростей нуклеации) в градиентных условиях.
Изучение процессов нуклеации является перспективным направлением в современной науке. При решении многих проблем в аэродинамике, газодинамике, теплоэнергетике, металлургии, экологии, материаловедении, а так же в других областях науки и техники приходится обращаться к задачам, связанным с образованием зародышей новой фазы в метастабильной исходной фазе.
Для исследования кинетики нуклеации в парогазовых системах применяют различные измерительные устройства. Достаточно подробное рассмотрение этих устройств приведено в обзоре [Anisimov М.Р., Fominykh E.G., Akimov S.V., Норке P.K. Vapor-gas/liquid nucleation experiments: A review of the challenges, Journal of Aerosol Science, 2009, 40 (9) - P. 733-746]. Следует отметить, что измерительные устройства делятся на 2 типа: периодического действия и непрерывные. Первый тип устройств предполагает периодическое создание условий для нуклеации и дальнейшего роста зародышей новой фазы в парогазовых смесях. Например, рабочий объем расширительной камеры очищается методом продувки чистым газом, затем заполняется парогазовой смесью известного состава. Далее смесь адиабатически расширяется, что обычно приводит к понижению температуры парогазовой смеси и росту пересыщения пара и, при превышении определенного порога, к генерации аэрозольных частиц. Это требует затрат дополнительного времени для выполнения подготовительных операций.
Известна камера Вильсона, относящаяся к камерам периодического действия, представляющая собой емкость со стеклянной крышкой и поршнем в нижней части, заполненную насыщенными парами воды, спирта или эфира [Камера Вильсона / Дж. Вильсон; под ред. П.А. Черенкова. - Москва: Издательство иностранной литературы, 1954, - 152 с.]. Пары тщательно очищаются от пыли, чтобы до пролета частиц у молекул воды не было центров конденсации. Когда поршень опускается, то за счет адиабатического расширения пары охлаждаются и становятся перенасыщенными. Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляла на своем пути цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая видимым след частицы.
Недостатком данной камеры является периодичность детектирования следов частиц, вызванная необходимостью восстанавливать слой пересыщенного пара.
Известна статическая диффузионная камера (Автор, свид. СССР №135152 от 01.01.1961), относящаяся к камерам периодического действия, представляющая собой замкнутый сосуд, заполненный смесью газа и пара под давлением (водород, гелий, пары спирта и др.). Дно и крышка камеры располагаются в горизонтальной плоскости, и между ними создается градиент температур в вертикальном направлении. Пар испаряется от горячей поверхности у крышки камеры и диффундирует к охлаждаемому дну. Между пластинами образуется чувствительный слой пересыщенного пара высотой до нескольких сантиметров. При прохождении заряженных частиц через этот слой на образовавшихся ионах вырастают капли, создавая видимый трек. Эта схема может быть использована для изучения спонтанной нуклеации в пересыщенном паре.
Недостатком данной статической диффузионной камеры является понижение скорости нуклеации при интенсивной генерации аэрозоля из-за истощения слоя пересыщенного пара, поскольку время восстановления пересыщения пара ограничивается скоростью диффузии пара через газ и может доходить до 10 с.
Более перспективный подход реализован в схемах непрерывного измерения скоростей нуклеации, например в поточной диффузионной камере.
Известна поточная диффузионная камера [Michael P. Anisimov, Kaarle Hameri and Markku Kulmala. Construction and test of laminar flow diffusion chamber: homogeneous nucleation of DBP and n-hexanol // J. Aerosol Sci., Vol. 25, 1994, №1 - P. 23-32], являющаяся прототипом. Поточная диффузионная камера включает в себя насытитель, на крышке которого размещен патрубок входа газа-носителя. Газ-носитель насыщается в насытителе исследуемым паром за счет того, что в насытителе на металлической сеточке размещен хроматографический носитель, пропитанный исследуемым образцом (например, глицерином), а свободная часть насытителя (ламинатор) имеет достаточную длину для установления развитого ламинарного течения. Соответственно, в насытителе образуется парогазовую смесь, выходящая через патрубок на дне насытителя. Патрубок выхода парогазовой смеси из насытителя соединен непосредственно с охладителем, который может быть представлен, например, охлаждаемым сосудом типа «труба в трубе», в пространстве между трубами циркулирует охлаждающий агент (жидкость или газ), который поступает через патрубок, расположенный в нижней боковой части охладителя, а выходит через верхний боковой патрубок. В охладителе температура парогазовой смеси понижается и может достигать пересыщений, достаточных для генерации зародышей конденсированной фазы. Зародыши конденсата вырастают до регистрируемых размеров в атмосфере пересыщенного пара в парогазовом потоке, протекающем через охладитель, образуя аэрозольный поток. Патрубок выхода аэрозольного потока из охладителя соединен со счетчиком аэрозольных частиц, позволяющим регистрировать параметры (концентрацию и дисперсный состав) генерируемого аэрозоля.
Недостаток данной поточной диффузионной камеры состоит в том, что при протекании процесса нуклеации возникает затопление канала патрубка выхода аэрозольного потока из охладителя жидким конденсатом, что приводит к дроблению газовым потоком конденсата и появлению крупных капель, искажающих распределение по размерам и концентрацию аэрозольных частиц, регистрируемых аэрозольным счетчиком на выходе из камеры, т.е. порождает погрешность при измерении параметров аэрозольного потока.
Задачей (техническим результатом) является снижение погрешности измерения размеров и концентраций аэрозольных частиц.
Задача достигается тем, что поточная диффузионная камера состоит из насытителя, на крышке которого размещен патрубок входа газа-носителя, хроматографического носителя, засыпанного на металлическую сеточку, закрепленной внутри насытителя, ламинатора, расположенного за металлической сеточкой в нижней части насытителя, патрубка выхода парогазовой смеси, размещенного на дне насытителя и также соединенного с охладителем, который может быть представлен сосудом типа «труба в трубе», бокового нижнего патрубка входа и бокового верхнего патрубка выхода охлаждающего агента охладителя, патрубка выхода аэрозольного потока, закрепленного на дне охладителя, при этом патрубок выхода аэрозольного потока снабжен каналами и перепускным устройством отвода конденсирующейся жидкости.
На чертеже приведена поточная диффузионная камера, которая состоит из насытителя 1, на крышке которого размещен патрубок входа газа-носителя 2, хроматографического носителя 3, засыпанного на металлическую сеточку 4, закрепленной внутри насытителя, ламинатора 5, расположенного за металлической сеточкой в нижней части насытителя, патрубка выхода парогазовой смеси 6, размещенного на дне насытителя и также соединенного с охладителем 7, который может быть представлен сосудом типа «труба в трубе», бокового нижнего патрубка входа 8 и бокового верхнего патрубка выхода 9 охлаждающего агента охладителя, патрубка выхода аэрозольного потока 10, закрепленного на дне охладителя, при этом патрубок выхода аэрозольного потока снабжен каналами 11 и перепускным устройством 12 отвода конденсирующейся жидкости.
Поточная диффузионная камера работает следующим образом. Газ-носитель из баллона через патрубок входа газа-носителя 2 поступает в насытитель 1, куда помещен хроматографический носитель 3, пропитанный исследуемым веществом (например, глицерином), располагаемый на металлической сеточке 4, закрепленной внутри насытителя. Под действием подводимой теплоты к насытителю (теплоноситель может быть различным и на чертеже не указан) происходит испарение исследуемого вещества. Таким образом, происходит процесс насыщения газа-носителя парами исследуемого вещества, образуя парогазовую смесь. Свободная часть насытителя (ламинатор 5) имеет достаточную длину для установления развитого ламинарного течения. Далее парогазовая смесь выходит через патрубок выхода парогазовой смеси 6 из насытителя и поступает непосредственно в охладитель 7, представляющий собой сосуд типа «труба в трубе». В пространстве между трубами циркулирует охлаждающий агент (жидкость или газ), который поступает через нижний боковой патрубок входа 8 охладителя, а выходит через верхний боковой патрубок выхода 9 охладителя. В охладителе температура парогазовой смеси понижается и может достигать пересыщений, достаточных для генерации зародышей конденсированной фазы. Зародыши конденсата вырастают до регистрируемых размеров в атмосфере пересыщенного пара в парогазовом потоке, протекающем через охладитель, образуя аэрозольный поток. Далее аэрозольный поток через патрубок выхода аэрозольного потока 10, закрепленного на дне охладителя, проходит через счетчик аэрозольных частиц (на чертеже не указан), где происходит регистрация измеряемых параметров аэрозольных частиц (концентрация и дисперсный состав).
Во время протекания процесса нуклеации возникает затопление канала патрубка выхода аэрозольного потока из охладителя жидким конденсатом, что неизбежно приводит к дроблению газовым потоком конденсата и появлению крупных капель, искажающих распределение по размерам и концентрацию аэрозольных частиц, регистрируемых аэрозольным счетчиком на выходе из камеры. Благодаря перепускному устройству 12, размещенному в патрубке выхода аэрозольного потока, конденсат отводится самотеком через каналы 11, расположенные также в патрубке выхода аэрозольного потока из охладителя, в емкость для конденсата (на чертеже не указан). Таким образом, конденсат не попадает в аэрозольный счетчик частиц, что приводит к устойчивому протеканию аэрозольного потока через патрубок выхода аэрозольного потока охладителя, вследствие чего аэрозольный поток беспрепятственно может проходить через аэрозольный счетчик, соответственно, значительно уменьшается погрешность измерения размеров и концентрации аэрозольных частиц аэрозольным счетчиком.
Для исследования нуклеации при повышенных давлениях конструкция поточной диффузионной камеры должна иметь достаточную прочность, соответственно, измерения дисперсного состава и концентрации аэрозоля должны выполняться аэрозольным счетчиком для высоких давлений, например до 200 бар.
Claims (1)
- Поточная диффузионная камера состоит из насытителя, на крышке которого размещен патрубок входа газа-носителя, хроматографического носителя, засыпанного на металлическую сеточку, закрепленную внутри насытителя, ламинатора, расположенного за металлической сеточкой в нижней части насытителя, патрубка выхода парогазовой смеси, размещенного на дне насытителя и также соединенного с охладителем, который может быть представлен сосудом типа «труба в трубе», бокового нижнего патрубка входа и бокового верхнего патрубка выхода охлаждающего агента охладителя, патрубка выхода аэрозольного потока, закрепленного на дне охладителя, отличающаяся тем, что патрубок выхода аэрозольного потока снабжен каналами и перепускным устройством отвода конденсирующейся жидкости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133315U RU175873U1 (ru) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Поточная диффузионная камера |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017133315U RU175873U1 (ru) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Поточная диффузионная камера |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU175873U1 true RU175873U1 (ru) | 2017-12-21 |
Family
ID=63853570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017133315U RU175873U1 (ru) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Поточная диффузионная камера |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU175873U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181511U1 (ru) * | 2017-12-13 | 2018-07-17 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Диффузионная камера |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU135152A1 (ru) * | 1960-04-12 | 1960-11-30 | пидевский В.К. Л | Конвекционна камера |
| RU2087924C1 (ru) * | 1992-01-23 | 1997-08-20 | Предприятие "ПРИБОР" | Способ визуализации следов заряженных частиц |
-
2017
- 2017-09-25 RU RU2017133315U patent/RU175873U1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU135152A1 (ru) * | 1960-04-12 | 1960-11-30 | пидевский В.К. Л | Конвекционна камера |
| RU2087924C1 (ru) * | 1992-01-23 | 1997-08-20 | Предприятие "ПРИБОР" | Способ визуализации следов заряженных частиц |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Anisimov М.Р., Fominykh E.G., Akimov S.V., Норке P.K. Vapor-gas/liquid nucleation experiments: A review of the challenges, Journal of Aerosol Science, 2009, 40 (9) - P. 733-746. * |
| Michael P. Anisimov, Kaarle Hameri and Markku Kulmala. Construction and test of laminar flow diffusion chamber: homogeneous nucleation of DBP and n-hexanol // J. Aerosol Sci., Vol. 25, 1994, N1 - P. 23-32. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU181511U1 (ru) * | 2017-12-13 | 2018-07-17 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Диффузионная камера |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | An experimental investigation of heat transfer enhancement by addition of high-alcohol surfactant (HAS) and dissolving salt additive (DSA) in spray cooling | |
| Sui et al. | Effect of temperature and pressure on corrosion behavior of X65 carbon steel in water-saturated CO2 transport environments mixed with H2S | |
| US9157353B2 (en) | Carbon dioxide capturing system and method of operating same | |
| Krasnopolsky | The photochemical model of Titan’s atmosphere and ionosphere: A version without hydrodynamic escape | |
| RU175873U1 (ru) | Поточная диффузионная камера | |
| Colburn et al. | Prevention of fog in cooler-condensers | |
| Lu et al. | Influence of electrochemical deposition parameters on capillary performance of a rectangular grooved wick with a porous layer | |
| Okino et al. | Enhanced mass transfer of deuterium extracted from falling liquid Pb-17Li droplets | |
| CN101963588A (zh) | 一种冷凝传热效果评价系统 | |
| Luo et al. | Development of a monoethanolamine/n-butanol biphasic solution with tunable phase separation for CO2 absorption via combined experimental and computational study: Role of solvation environment, phase separation mechanism | |
| Anisimov et al. | Construction and test of laminar flow diffusion chamber: homogeneous nucleation of DBP and n-hexanol | |
| Wu et al. | Experimental study on CO2 frosting and clogging in a brazed plate heat exchanger for natural gas liquefaction process | |
| CN102620791B (zh) | 计量多相流中气体流量的方法和系统、多相流分配装置 | |
| RU181511U1 (ru) | Диффузионная камера | |
| Zheng et al. | Method of heat and mass transfer enhancement in film evaporation | |
| Lehtinen et al. | Studies on steam condensation and particle diffusiophoresis in a heat exhanger tube | |
| Chen et al. | PIV measurement for Rayleigh convection and its effect on mass transfer | |
| Sun et al. | Visualization experimental study on NO2 condensation process: Insights into gas-fog-liquid-ice mode evolution | |
| Vemuri et al. | A study on effective use of heat transfer additives in the process of steam condensation | |
| Wyslouzil et al. | Doppler shift anisotropy in small angle neutron scattering | |
| Trela | An approximate calculation of heat transfer during flow of an air-water mist along a heated flat plate | |
| Peper et al. | Wetting by organic liquids of polymers immersed in water | |
| Artemov et al. | The effect of non-absorbable gas impurities on heat and mass transfer in metal-hydride devices for storage and purification of hydrogen | |
| Wang et al. | Experimental investigation of two-phase flow characteristics of LiBr/H2O solution through orifice plates in vacuum environment | |
| Sun et al. | The freezing behavior of aqueous n-alcohol nanodroplets |