RU1800321C - Aerosol concentration determining method - Google Patents
Aerosol concentration determining methodInfo
- Publication number
- RU1800321C RU1800321C SU904917507A SU4917507A RU1800321C RU 1800321 C RU1800321 C RU 1800321C SU 904917507 A SU904917507 A SU 904917507A SU 4917507 A SU4917507 A SU 4917507A RU 1800321 C RU1800321 C RU 1800321C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tape
- aerosol
- particles
- substrate
- electric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : осаждают частицы аэрозол в процессе электропреципитации на металлическую или металлизированную ленту с зеркальной поверхностью. 1 ил.SUMMARY OF THE INVENTION: Aerosol particles are deposited during electro-precipitation on a metal or metallized tape with a mirror surface. 1 ill.
Description
Изобретение относитс к охране окружающей среды, а более конкретно - к контролю аэрозольного загр знени атмосферного воздуха .The invention relates to the protection of the environment, and more particularly to the control of aerosol pollution of atmospheric air.
Цель изобретени - повышение чувствительности .The purpose of the invention is to increase sensitivity.
Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве определени концентрации аэрозол , включающем пробоотборник с подложкой в виде ленты дл осаждени частиц и фотометр дл регистрации интенсивности светорассе ни частиц, пробоотборник выполнен в виде электропреципитатора с цилиндрической проточной камерой из фторопласта, вдоль оси которой расположен игольчатый коронирующий электрод, при этом в качестве осадительного электрода использована подложка, выполненна металлической или металлизированной с зеркальной поверхностью.This goal is achieved in that in the device for determining the concentration of aerosols, including a sampler with a substrate in the form of a tape for the deposition of particles and a photometer for recording the intensity of light scattering of particles, the sampler is made in the form of an electric precipitator with a cylindrical flow chamber made of fluoroplastic, along the axis of which there is a needle corona electrode while a substrate made of metal or metallized with a mirror surface is used as a precipitation electrode.
Известно осаждение частиц на подложку при помощи инерции, термофореза, под действием силы т жести (гравитационна седиментаци ), а также осаждение предварительно зар женных частиц в электрическом поле (электропреципитаци ).It is known to deposit particles on a substrate by inertia, thermophoresis, under the influence of gravity (gravitational sedimentation), as well as the deposition of pre-charged particles in an electric field (electrorecipitation).
В результате исследований установлено , что отбор пробы путем электропреципитации наиболее эффективен.As a result of studies, it was found that sampling by electroprecipitation is most effective.
Как известно, на зар женную частицу в электрическом поле действует кулонова сила , определ ема выражениемAs is known, the Coulomb force, defined by the expression, acts on a charged particle in an electric field
Fk Eqp,Fk Eqp,
где Е - напр женность электрического пол ;where E is the electric field strength;
qp - зар д частицы.qp is the charge of the particle.
Зар дку частиц осуществл ют путем осаждени на их поверхность ионов из окружающего объема газа. В качестве источника ионов обычно используетс коронный разр д . Величину предельного зар да частицы, помещенной в поле коронного разр да, легко оценить. Действительно, поток ионов, падающих под действием внешнего электрического пол на поверхность частицы прекратитс , когда напр женность электрического пол , создаваемого осажденными на поверхности частицы ионами, станет равной напр женности внешнего пол , т.е.Particles are charged by depositing ions from the surrounding gas volume on their surface. A corona discharge is usually used as a source of ions. The magnitude of the limiting charge of a particle placed in the corona discharge field is easy to estimate. Indeed, the flow of ions falling under the action of an external electric field onto the particle surface will cease when the electric field created by ions deposited on the particle surface becomes equal to the external field, i.e.
елate
СWITH
0000
о оoh oh
CJCj
юYu
ОРOR
ЯЈ0 d pЈ0 d p
Ек, Ek
откуда дл предельного зар да частицы получаем выражение:whence for the ultimate charge of the particle we obtain the expression:
q p jre0d p E k.q p jre0d p E k.
Более детальный анализ, с учетом диэлектрических свойств материала частиц, приводит к следующему выражению дл величины предельного зар да:A more detailed analysis, taking into account the dielectric properties of the material of the particles, leads to the following expression for the value of the limiting charge:
q p ле0 d p E kf е,q p le 0 d p E kf e,
гдеWhere
Б - 1B - 1
fe 1 +2 , о .Ј - относительна fe 1 +2, о .Ј - relative
Ј+2Ј + 2
диэлектрическа проницаемость материала частиц.dielectric constant of the particle material.
Поскольку дл большинства непровод щих веществ Ј мен етс в диапазоне от 2 до 5, множитель f e будет мен тьс от 1,5 до 2. Дл проводников Ј и, соответствен но fg 3.Since for most non-conductive substances, Ј varies from 2 to 5, the factor f e will vary from 1.5 to 2. For conductors, Ј and, respectively, fg 3.
Принима во внимание закон Стокса дл силы сопротивлени легко определить скорость электрического дрейфа зар женных частиц:Taking into account the Stokes law for the resistance force, it is easy to determine the rate of electric drift of charged particles:
Vk -f dpfЈEl,Vk -f dpfЈEl,
Оценим значени зар да, кулоновой силы и скорости дрейфа частиц в электрическом поле при нормальных атмосферных услови х в следующем случае:Let us estimate the values of charge, coulomb force, and particle drift velocity in an electric field under normal atmospheric conditions in the following case:
dp ,Ek 106B , fe 3.dp, Ek 106B, fe 3.
Использу полученные выражени , находим:Using the obtained expressions, we find:
-17-17
qp 8 10 кл ,Fk 8 10qp 8 10 cells, Fk 8 10
-11-eleven
Vk 0,5м -сVk 0.5m-s
-1-1
Таким образом, несмотр на то, что ку- лонова сила, действующа на частицы в поле коронного разр да, оказываетс значительно меньше силы инерции в импак- торах, она все же более чем на два пор дка превышает термофоретическую силу и более чем на четыре пор дка - силу т жести, Поэтому электропреципитаци вл етс наиболее эффективным приемом осаждени частиц на подложку. К тому же предлагаема металлическа или металлизированна подложка обладает высокой электропроводностью и может быть непосредственно использована в качестве осадительного электрода . При этом не требуетс смазки дл удержани частиц на подложке, а сравнительно небольша скорость электрического дрейфа частиц исключает возможность абразивного разрушени зеркальной поверхности .Thus, despite the fact that the Coulomb force acting on particles in the corona discharge field is much less than the inertia force in impactors, it nevertheless exceeds the thermophoretic force by more than two orders of magnitude and by more than four pores q is the force of gravity. Therefore, electrical precipitation is the most effective method of depositing particles on a substrate. In addition, the proposed metal or metallized substrate has high electrical conductivity and can be directly used as a precipitation electrode. This does not require lubrication to hold the particles on the substrate, and the relatively low speed of electric particle drift eliminates the possibility of abrasive destruction of the mirror surface.
Кроме того, использование в предлага0 емом устройстве в качестве осадительного электрода металлической или металлизированной подложки с зеркальной поверхностью позвол ет получить дополнительный положительный эффект за счет увеличени In addition, the use of the proposed device as a precipitation electrode of a metal or metallized substrate with a mirror surface allows one to obtain an additional positive effect by increasing
5 светового потока, падающего на отдельные аэрозольные частицы из-за попадани на них дополнительного света, отраженного от подложки.5 of the luminous flux incident on individual aerosol particles due to additional light reflected from the substrate.
На чертеже изображено устройство оп0 ределени концентрации аэрозол , общий вид. ,The drawing shows a device for determining the concentration of aerosol, General view. ,
Устройство содержит корпус 1, в котором размещены лента 2 дл осаждени аэрозольных частиц и лентопрот жный ме5 ханизм 3. В верхней стенке корпуса 1 непосредственно над поверхностью ленты 2 по ходу ее движени последовательно установлены электропреципитатор 4, фотоприемник 5 и осветитель 6.The device comprises a housing 1, in which a tape 2 for deposition of aerosol particles and a tape drive 5 are placed 3. In the upper wall of the housing 1 immediately above the surface of the tape 2, an electric precipitator 4, a photodetector 5, and a illuminator 6 are sequentially installed.
0 Электропреципитатор 4 выполнен в виде цилиндрической проточной камеры 7 из фторопласта, вдоль оси которой установлен игольчатый коронирующий электрод 8, закрепленный в металлическом держателе 9,0 The electric precipitator 4 is made in the form of a cylindrical flow chamber 7 of fluoroplastic, along the axis of which a needle-shaped corona electrode 8 is mounted, mounted in a metal holder 9,
5 впрессованном в верхнее основание камеры 7. Нижнее открытое основание камеры 7 размещено непосредственно над лентой 2, служащей осадительным электродом, котора выполнена металлической или металли0 зированной с зеркальной поверхностью и соединена через токосъемный контакт 10 высоковольтной электрической цепью 11 с коронирующим электродом 8. В верхней части камеры 7, выступающей из корпуса 15 pressed into the upper base of the chamber 7. The lower open base of the chamber 7 is placed directly above the tape 2, which serves as a precipitation electrode, which is made of metal or metallized with a mirror surface and is connected via a current collector contact 10 by a high-voltage electric circuit 11 to the corona electrode 8. In the upper part camera 7 protruding from the housing 1
5 устройства, установлен входной патрубок 12, соедин ющий внутренний объем камеры 7 с объемом исследуемого воздуха.5 of the device, an inlet pipe 12 is installed connecting the internal volume of the chamber 7 with the volume of the air under investigation.
Осветитель 6 выполнен в виде тубуса 13, вдоль оси которого последовательно распо0 ложены сверхминиатюрна лампа 14 накаливани СМН10-55, собирающа линза 15 и система диафрагм 16. Причем свет щеес тело лампы 14 расположено в фокусе линзы 15, а ось тубуса 13 совпадает с осью линзыThe lighter 6 is made in the form of a tube 13, along the axis of which a superminiature SMN10-55 incandescent lamp 14, a collecting lens 15 and an aperture system 16 are sequentially arranged. Moreover, the light body of the lamp 14 is located in the focus of the lens 15, and the axis of the tube 13 coincides with the axis of the lens
5 и составл ет с поверхностью ленты 2 угол 30°.5 and makes an angle of 30 ° with the surface of the tape 2.
Фотоприемник 5 выполнен в виде тубуса 17, вдоль оси которого последовательно установлены чувствительный элемент 18, в качестве которого использован фотодиодThe photodetector 5 is made in the form of a tube 17, along the axis of which a sensing element 18 is sequentially mounted, which is used as a photodiode
ФД-7К, диафрагма 19 и собирающа линза 20. Причем ось тубуса 17, совпадающа с осью линзы 20 составл ет с поверхностью ленты 2 угол 30° и проходит перпендикул рно центральной линии ленты, пересека ее на двух фокусных рассто ни х от линзы 20, а чувствительный элемент 18 установлен с противоположной стороны линзы 20 также на двух фокусных рассто ни х от нее. При этом оси фотоприемника 5 и осветител 6 лежат в двух взаимно перпендикул рных плоскост х. Фотоприемник 5 электрической цепью 21 соединен с регистрирующим устройством 22, в качестве которого использован самописец ВД41 фирмы KIPP ZONEN (входное сопротивление 1 МОм).FD-7K, diaphragm 19 and collecting lens 20. Moreover, the axis of the tube 17, which coincides with the axis of the lens 20, makes an angle of 30 ° with the surface of the tape 2 and runs perpendicular to the center line of the tape, intersecting it at two focal lengths from the lens 20. and the sensing element 18 is mounted on the opposite side of the lens 20 also at two focal lengths from it. In this case, the axes of the photodetector 5 and the illuminator 6 lie in two mutually perpendicular planes. The photodetector 5 is connected by an electric circuit 21 to a recording device 22, in which the recorder VD41 from KIPP ZONEN (input resistance 1 MOhm) is used.
. В корпусе 1 устройства установлен выходной патрубок 23, к которому подсоединен малогабаритный центробежный вентил тор 24, приводимый в действие электродвигателем 25.. An outlet pipe 23 is installed in the housing 1 of the device, to which a small-sized centrifugal fan 24 is connected, driven by an electric motor 25.
Работает устройство следующим образом . Включаетс центробежный вентил тор 24, а на коронирующий электрод 8 электро- преципитатора 4 подаетс высокое напр жение от высоковольтного блока питани (на чертеже не показан), при этом лента 2 поддерживаетс под нулевым потенциалом. Под действием разрежени , создаваемого центробежным вентил тором 24 в корпусе 1 устройства и в проточной камере 7 исследуемый воздух поступает в электропреци- питатор 4 через входной патрубок 12. Аэрозольные частицы, проход через проточную камеру 7, попадают в область коронного разр да, возникающего между острием коро- нирующего электрода 8 и лентой 2, где они зар жаютс под воздействием потока ионов и осаждаютс электрическим полем на зеркальную поверхность ленты. Очищенный воздух через кольцевую щель между нижним основанием камеры 7 и лентой 2 поступает в корпус 1 устройства, откуда затем выбрасываетс центробежным вентил тором 24 через выходной патрубок 23.The device operates as follows. The centrifugal fan 24 is turned on, and the high voltage from the high voltage power supply unit (not shown) is applied to the corona electrode 8 of the electric precipitator 4, while the tape 2 is maintained at zero potential. Under the action of the vacuum created by the centrifugal fan 24 in the device body 1 and in the flow chamber 7, the test air enters the electric receiver 4 through the inlet 12. Aerosol particles passing through the flow chamber 7 fall into the region of the corona discharge arising between the tip the corona electrode 8 and the tape 2, where they are charged by the flow of ions and deposited by the electric field on the mirror surface of the tape. Purified air through an annular gap between the lower base of the chamber 7 and the tape 2 enters the device body 1, from where it is then ejected by a centrifugal fan 24 through the outlet pipe 23.
По истечении заданного времени отбора , центробежный вентил тор 24 и электропреципитатор 4 отключаютс . Включаютс лентопрот жный механизм 3, осветитель 6, фотоприемник 5 и регистрирующее устройство 22. Происходит перемещение участкаAfter a predetermined sampling time, the centrifugal fan 24 and the electric precipitator 4 are turned off. The tape drive 3, the illuminator 6, the photodetector 5 and the recording device 22 are turned on. The section is moving
ленты с отобранной пробой в зону регистрации и измерение интенсивности рассе нного пробой света.tapes with a sample taken into the registration zone and measuring the intensity of the scattered light sample.
Использование металлизированной ленты с зеркальной поверхностью позвол ет достоверно регистрировать концентрации аэрозол от 5 мкг и выше, так как при этом сигнал от пробы аэрозол не менее чем вдвое превышает величину фонового сигнала от чистой ленты. В то же врем можно заключить , что при использовании дл отбора проб фильтровальных лент величина фонового сигнала будет соответствовать сигналу от пробы аэрозол при концентраци х 40Q..1200 мкг/м 3. Таким образом, предлагаемое устройство определени концентрации аэрозол имеет примерно в 100 раз более высокую чувствительность, чем устройство, прин тое в качестве прототипа.The use of a metallized tape with a mirror surface allows one to reliably record aerosol concentrations from 5 μg and higher, since the signal from the aerosol sample is no less than twice the value of the background signal from a clean tape. At the same time, we can conclude that when using filter tapes for sampling, the background signal will correspond to the signal from the aerosol sample at concentrations of 40Q. 1200 μg / m3. Thus, the proposed device for determining the concentration of aerosol has about 100 times more higher sensitivity than the device adopted as a prototype.
Устройство определени концентрацииConcentration determination device
аэрозол обеспечит по сравнению с известными более достоверный и экспрессный контроль аэрозольного загр знени атмосферного воздуха выбросами промышленных предпри тий, в частности в случаеthe aerosol will provide, in comparison with the known ones, more reliable and express control of aerosol pollution of atmospheric air by industrial emissions, in particular in the case of
особо вредных выбросов, предельно допустимые концентрации которых лежат в диапазоне 5...50 мкг.м .particularly harmful emissions, the maximum permissible concentrations of which lie in the range of 5 ... 50 μg.m.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904917507A RU1800321C (en) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | Aerosol concentration determining method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904917507A RU1800321C (en) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | Aerosol concentration determining method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1800321C true RU1800321C (en) | 1993-03-07 |
Family
ID=21564077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904917507A RU1800321C (en) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | Aerosol concentration determining method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1800321C (en) |
-
1990
- 1990-12-10 RU SU904917507A patent/RU1800321C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Клименко А.П. Методы и приборы дл измерени концентрации пыли. М.: Хими , 1978,с.50,108. Клименко А.П. Методы и приборы дл измерени концентрации пыли. М.: Хими , 1978.С.112. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5214386A (en) | Apparatus and method for measuring particles in polydispersed systems and particle concentrations of monodispersed aerosols | |
US4473296A (en) | System and method and apparatus for a continuous aerosol monitor (CAM) using electro-optical weighing for general aerosols | |
US6639671B1 (en) | Wide-range particle counter | |
US8372183B2 (en) | Detection system for airborne particles | |
US3949594A (en) | Two-stage disposable particle sampling head | |
US8666679B2 (en) | Micro-fabricated double condenser method and apparatus for the measurement of number-size distribution of airborne nano-particles | |
Gucker et al. | Electronic methods of counting aerosol particles. | |
CN103674793A (en) | Apparatus and method for particle sampling and measurement in the ambient air | |
EP0310348B1 (en) | Method and apparatus for the measurement of airborne fibres | |
US4140005A (en) | Method and instrument for continuous monitoring of aerosols | |
US4769609A (en) | Measurement of ultra-fine particles utilizing pulsed corona signals | |
GB2255671A (en) | Drift field type mass spectrometer | |
WO2000025109A1 (en) | Electrodynamic particle size analyzer | |
RU1800321C (en) | Aerosol concentration determining method | |
US3700330A (en) | Electro-optical vehicle exhaust particulate monitor | |
Emets et al. | Simultaneous measurement of aerosol particle charge and size distributions | |
US11047788B2 (en) | Particulate matter sensing device | |
US5442190A (en) | Method and apparatus for the measurement of airborne fibres | |
JP3758602B2 (en) | Measuring device for pollen in the atmosphere | |
Raabe | Instruments and methods for characterizing radioactive aerosols | |
Sneddon | Direct and near real-time determination of metals in the atmosphere by atomic spectroscopic techniques | |
Shukla et al. | Particulate Matter Measurement Techniques | |
GB2195204A (en) | Measuring instrument of ultra- fine particles | |
Tardos et al. | Electrical charge measurements on fine airborne particles | |
SU1511641A1 (en) | Apparatus for determining dispersed composition of aerosols |