RU2249812C1 - Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества и устройство для тарировки датчиков определения дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке - Google Patents
Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества и устройство для тарировки датчиков определения дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249812C1 RU2249812C1 RU2003122393/28A RU2003122393A RU2249812C1 RU 2249812 C1 RU2249812 C1 RU 2249812C1 RU 2003122393/28 A RU2003122393/28 A RU 2003122393/28A RU 2003122393 A RU2003122393 A RU 2003122393A RU 2249812 C1 RU2249812 C1 RU 2249812C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- concentration
- dispersed particles
- sensors
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам, используемым для сертификации порошковых и газоаэрозольных огнетушителей по огнетушащей концентрации дисперсных частиц в двухфазной струе огнетушащего вещества, создаваемой этими огнетушителями. Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества содержит датчики в виде светодиода и расположенного от него на расстоянии α от фотодиода, выходы фотодиодов через коммутатор для опроса датчиков связаны с аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислителю концентрации I дисперсных частиц в потоке огнетушащего вещества с памятью для хранения значений коэффициентов тарировки датчиков по формуле I=(К α)-1 In (U1/U2), где К - коэффициент тарировки соответствующего датчика, U1 и U2 - напряжение на выходе соответствующего фотодиода соответствующего датчика при отсутствии и наличии потока частиц, α - расстояние между светодиодом и фотодиодом датчика. Устройство для тарировки содержит трубу, в которой заподлицо установлены светодиод и фотодиод датчика и которая предназначена для создания в ней стационарного потока дисперсных частиц огнетушащего вещества с регулируемой концентрацией. Техническим результатом является повышение точности определения концентрации. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Устройство относится к средствам, используемым для сертификации порошковых и газоаэрозольных огнетушителей по огнетушащей концентрации дисперсных частиц в двухфазной струе огнетушащего вещества, создаваемой этими огнетушителями.
Предшествующий уровень техники.
Известно устройство для определения огнетушащей способности порошков, используемых при тушении пожара (см., например, SU 947730 A, G 01 N 25/52, 30.07.1982).
В известном устройстве определяется огнетушащая концентрация дисперсных частиц, необходимая для ликвидации горения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в лабораторных условиях.
Для исследования процесса тушения в пламя снизу вверх, постепенно, от опыта к опыту вводится по трубе определенное количество порошка, все частицы которого пронизывают фронт пламени независимо от его формы и размеров. За огнетушащие параметры порошкового потока принимаются такие, при которых наступает мгновенное и полное прекращение горения.
Однако это устройство не позволяет определить распределение огнетушащей концентрации дисперсных частиц по координатам двухфазной струи, созданной огнетушителем.
В настоящее время сертификация осуществляется по оценке огнетушащей эффективности огнетушителей на небольшом модельном очаге пожара. Поскольку результаты такой оценки зависят от многих случайных параметров, они не могут быть аппроксимированы с достаточной точностью на другие типоразмеры очагов и реальные пожары.
Для того, чтобы осуществить с достаточной степенью достоверности такую аппроксимацию, необходима информация о распределении огнетушащей концентрации дисперсных частиц по объему струи огнетушащего вещества, создаваемой этими огнетушителями, что позволит повысить качество сертификации огнетушителей.
Техническим результатом заявленной группы устройств является повышение точности определения концентрации дисперсных частиц в нестационарных двухфазных потоках огнетушащего вещества, простота реализации как устройства определения концентрации, так и устройства тарировки датчиков для заявленного устройства для определения концентрации.
Повышение точности достигается за счет того, что при тарировке датчиков и при измерении концентрации дисперсных частиц этими датчиками используется один и тот же тип огнетушащего вещества. Повышение точности определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке смеси для тушения пожара при оценке огнетушащей эффективности огнетушителей с этой смесью достигается также за счет проведения тарировки датчиков на небольшом модельном очаге пожара с регулированием параметров двухфазного (твердая и газообразная фазы) потока дисперсных частиц.
Техническим результатом группы устройств является повышение точности определения концентрации по сравнению с другими известными методами (лазерным, голографическим, изменения диэлектрической проницаемости и т.д.). Этот результат обеспечивается аппаратурной реализацией устройств за счет, в частности, применения датчиков с светодиодами и фотодиодами датчиков, настроенных в результате тарировки таким образом, чтобы обеспечить линейную зависимость между величиной концентрации и выходными напряжениями фотодиодов датчиков при измерении концентрации дисперсных частиц.
Техническим результатом также является обеспечение точности определения концентрации за счет высокой частоты опроса датчиков с достаточным количеством точек измерения в потоке частиц. Под точкой измерения понимается точка размещения датчика в исследуемом потоке.
Это обеспечивает контроль концентрации практически в реальном масштабе времени по всему объему струи.
Кроме того, светодиоды и фотодиоды датчиков защищены от запыленности дисперсными частицами набором конусных лабиринтов, где происходит осаждение частиц. Частицы не достигают светодиодов и фотодиодов датчиков, что повышает срок службы датчиков для определения концентрации.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества, содержащем датчики в виде светодиода и расположенного от него на расстоянии а фотодиода, выходы фотодиодов датчиков через коммутатор для опроса датчиков связаны с аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислителю концентрации I дисперсных частиц в потоке огнетушащего вещества, связанному с памятью для хранения значений коэффициентов тарировки датчиков, указанный вычислитель предназначен для вычисления значений концентрации I в соответствующих точках указанного потока по формуле
I=(Kα)-1ln(U1/U2),
где К - коэффициент тарировки соответствующего датчика, м2/кг,
U1 и U2 напряжение на выходе соответствующего фотодиода соответствующего датчика при отсутствии и при наличии двухфазного потока огнетушащего вещества соответственно,
α - расстояние между светодиодом и фотодиодом датчика, м.
При этом светодиоды и фотодиоды датчиков установлены в обоймах с конусными лабиринтами для осаждения частиц указанного потока, представляющими собой последовательно соединенные усеченные конусы.
В устройстве для тарировки датчиков, содержащем трубу, стенки трубы предназначены для установки заподлицо напротив друг друга светодиода и фотодиода датчиков на расстоянии α. Труба предназначена для создания в ней стационарного потока дисперсных частиц огнетушащего вещества с регулируемой концентрацией Ip указанных частиц, определяемой соотношением
Ip=Qp/Qa,
где Qp - расход твердой фазы в трубе, Qa - расход газовой фазы,
при этом труба соединена через патрубок и ротаметр с воздуходувом, которые обеспечивают регулируемый расход воздуха Qa, подаваемый в трубу.
Труба совмещена со средством подачи заданного количества дисперсных частиц с обеспечением в трубе заданного расхода Qp дисперсных частиц. Устройство содержит измеритель напряжения, предназначенный для измерения напряжения U1 и U2 на выходе соответствующего фотодиода соответствующего датчика при отсутствии и наличии потока дисперсных частиц в трубе соответственно и связанного с ним вычислителя коэффициента тарировки каждого датчика по формуле
К=ln (U1/U2) (αIp)-1
Группа заявленных устройств иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 приведено устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества (далее устройство для определения концентрации).
На фиг.2 приведена схема для размещения датчиков в нестационарном двухфазном потоке.
На фиг.3 приведена схема размещения светодиода и фотодиода каждого датчика.
На фиг.4 приведена функциональная схема устройства для тарировки датчиков.
Устройство для определения концентрации (фиг.1) содержит датчики, состоящие из размещенных на определенном расстоянии друг от друга светодиода 1i и соответственно фотодиода 2i для приема излучения соответствующего ему светодиода, выходы фотодиодов 2i-2n подключены к коммутатору 3, выход которого через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4 связан с вычислителем 5 концентрации дисперсных частиц в точках измерения соответствующих датчиков, выход которого соединен с блоком индикации 6.
Размещение датчиков приведено на фиг.2, датчики размещают, например, на жесткой конструкции равномерно по потоку, что обеспечивает равномерный съем информации с их фотодиодов коммутатором, т.е. средством опроса датчиков.
Опрос датчиков может осуществляться коммутатором 3 через равные промежутки времени. Для повышения точности измерения датчики могут размещаться в потоке на одинаковом расстоянии друг от друга.
Каждый датчик (фиг.3) состоит из светодиода 1 и фотодиода 2, размещенных в обоймах 7 и 8, которые предназначены для крепления датчиков к конструкции (на чертеже не показана) при установке датчиков в исследуемом потоке. Конструкция может представлять собой набор колец, на которых диаметрально противоположно друг другу на расстоянии α размещены датчики, кольца которых жестко скреплены между собой на одинаковых расстояниях.
Устройство для тарировки датчиков (фиг.4) содержит трубу 9, в которой заподлицо размещают светодиод 1 и фотодиод 2 датчика, параметры которого выставляются с помощью заявленного устройства тарировки. При этом расстояние между светодиодом и фотодиодом составляет величину α, измеряемую, например, в м.
В трубе 10 создают стационарный поток дисперсных частиц с регулированной концентрацией дисперсных частиц в потоке.
Это реализуется следующим образом.
Средство 11 подачи дисперсных частиц может быть выполнено разным образом, например, в виде тарельчатого питателя с вращающимся диском, на котором размещают определенное количество огнетушащего вещества. Диск имеет канавку, совмещенную с трубкой 11 эжектора 12, установленного в нижней части трубы 9. При вращении диска (на чертеже не показаны) дисперсные частицы поступают по канавке через трубку 11 эжектора 12 в полость трубы 9. Труба 9 также совмещена с патрубком 13, обеспечивающим подачу воздуха в трубу 9 из воздуходува 14. Подача воздуха осуществляется через ротаметр 15, предназначенный для измерения объема подаваемого воздуха.
В результате подачи дисперсных частиц в заданном количестве и воздуха с определенным объемом в трубе 9 создается стационарный двухфазный поток (твердая фаза и газообразная), с регулируемой концентрацией дисперсных частиц от 0 до 0,6 кг/м3. При этом концентрация частиц в указанном потоке определяется соотношением:
Ip=Qp/Qa
где Qр - расход твердой фазы в трубе 9 в кг/сек, a Qa - расход газовой фазы в м3/сек через патрубок 13.
Расход твердой фазы можно определить по количеству вещества дисперсных частиц, поданных в трубу 9, а расход газовой фазы определяется с помощью ротаметра 15.
Измеряют напряжение измерителем 16, предназначенным для измерения напряжения на выходе фотодиода без потока дисперсных частиц в трубе U1 и со стационарным потоком дисперсных частиц U2. Соответствующие входы измерителя 15 связаны со светодиодом 1 и фотодиодом 2 датчика, а выходы соединены с вычислителем коэффициента тарировки (на чертеже не показан).
Проводят в устройстве тарировки датчиков по меньшей мере три серии измерений значений вышеуказанных величин напряжения для усреднения полученных величин U1 и U2.
Затем определяют в вычислителе коэффициента тарировки К для датчика, установленного в трубе 9 на заданном расстоянии α в промежутке между светодиодом и фотодиодом с заданным количеством концентрации дисперсных частиц в трубе, по формуле:
K=ln(U1/U2)(αIp)-1
Указанный коэффициент К используют при определении концентрации заявленным устройством определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном потоке и хранят в памяти (на чертеже не показана) вычислителя.
Устройство для определения концентрации работает следующим образом.
При определении концентрации дисперсных частиц в нестационарном потоке в струю, создаваемой исследуемым огнетушителем, помещают датчики на описанной выше конструкции либо иным способом.
На выходе фотодиода 2 каждого датчика появляется напряжение, соответствующее сигналу излучения светодиода датчика с учетом затененности, создаваемой потоком дисперсных частиц.
Т.о. снимаемые посредством фотодиодов и коммутатора 3 значения U1 без потока дисперсных частиц преобразуются в цифровую величину в АЦП 4 и поступают в вычислитель 5. Измеренные значения напряжения U2 с выходов фотодиодов при наличии указанного потока также поступают в АЦП 4, а затем поступают в вычислитель 5 для последующей обработки. В вычислителе 5, предназначенном для вычислений значений концентрации в каждой точке измерения, для полученных значений от каждого датчика определяется концентрация дисперсных частиц в нестационарном потоке по формуле
I=(К α)-1ln(U1/U2),
где К - коэффициент тарировки соответствующего датчика, полученного в устройстве тарировки и хранящегося в памяти вычислителя 5, U1 и U2 - напряжение на выходе соответствующего фотодиода соответствующего датчика при отсутствии и наличии указанного потока соответственно,
α - расстояние между светодиодом и фотодиодом датчика.
В результате вычисления формируются значения величин концентрации по каждой измеряемой точке, т.е. в местах расположения датчиков, которые могут быть отображены на блоке 6 индикации.
Claims (3)
1. Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества, содержащее датчики, предназначенные для размещения в указанном потоке огнетушащего вещества, в виде светодиода и расположенного от него на расстоянии α фотодиода, выходы фотодиодов датчиков через коммутатор для опроса датчиков связаны с аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к вычислителю концентрации I дисперсных частиц в потоке огнетушащего вещества, связанному с памятью для хранения значений коэффициентов тарировки датчиков, указанный вычислитель предназначен для вычисления указанной концентрации по формуле
I=(К α)-1 In (U1/U2),
где К - коэффициент тарировки соответствующего датчика,
U1 и U2 напряжение на выходе соответствующего фотодиода соответствующего датчика при отсутствии указанного потока и при наличии потока соответственно,
α - расстояние между светодиодом и фотодиодом датчика.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светодиоды и фотодиоды датчиков установлены в обоймах с конусными лабиринтами для осаждения частиц указанного потока.
3. Устройство для тарировки датчиков, содержащее трубу, стенки которой предназначены для установки заподлицо напротив друг друга светодиода и фотодиода датчиков на расстоянии α, труба предназначена для создания в ней стационарного потока дисперсных частиц огнетушащего вещества с регулируемой концентрацией Iр указанных частиц, определяемой соотношением Iр=Qp / Qa,
где Qp - расход твердой фазы в трубе,
Qa - расход газовой фазы,
при этом труба соединена через патрубок с воздуходувом с ротаметром, обеспечивающими регулируемый расход воздуха Qa, подаваемого в трубу, труба совмещена со средством подачи заданного количества дисперсных частиц с обеспечением в трубе заданного расхода Qp дисперсных частиц и измерителем напряжения, предназначенным для измерения напряжения U1 и U2 на выходе соответствующего фотодиода соответствующего датчика при отсутствии и наличии потока дисперсных частиц в трубе соответственно, связанным с вычислителем коэффициента тарировки датчика по формуле
K=ln(U1/U2)(αIp)-1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003122393/28A RU2249812C1 (ru) | 2003-07-23 | 2003-07-23 | Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества и устройство для тарировки датчиков определения дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003122393/28A RU2249812C1 (ru) | 2003-07-23 | 2003-07-23 | Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества и устройство для тарировки датчиков определения дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003122393A RU2003122393A (ru) | 2005-01-27 |
| RU2249812C1 true RU2249812C1 (ru) | 2005-04-10 |
Family
ID=35138538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003122393/28A RU2249812C1 (ru) | 2003-07-23 | 2003-07-23 | Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества и устройство для тарировки датчиков определения дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2249812C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449841C1 (ru) * | 2009-09-22 | 2012-05-10 | Кидде Текнолоджиз, Инк. | Сенсорная головка, калибровочная система и измерительная система для реагента в виде сухого порошка |
-
2003
- 2003-07-23 RU RU2003122393/28A patent/RU2249812C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449841C1 (ru) * | 2009-09-22 | 2012-05-10 | Кидде Текнолоджиз, Инк. | Сенсорная головка, калибровочная система и измерительная система для реагента в виде сухого порошка |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003122393A (ru) | 2005-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Baumgardner et al. | The cloud, aerosol and precipitation spectrometer: a new instrument for cloud investigations | |
| Qian et al. | Flow measurement of biomass and blended biomass fuels in pneumatic conveying pipelines using electrostatic sensor-arrays | |
| McBride et al. | Investigations of the proximity effect for pollutants in the indoor environment | |
| US6965240B1 (en) | Apparatus and methods for analyzing particles using light-scattering sensors and ionization sensors | |
| He et al. | Evaluation of two low-cost PM monitors under different laboratory and indoor conditions | |
| Deng et al. | Eliminating the effects of refractive indices for both white smokes and black smokes in optical fire detector | |
| RU2249812C1 (ru) | Устройство для определения концентрации дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке огнетушащего вещества и устройство для тарировки датчиков определения дисперсных частиц в нестационарном двухфазном потоке | |
| Occhipinti et al. | Particulate matter monitoring: Past, present and future | |
| Hu et al. | A study of long-range transported smoke aerosols in the Upper Troposphere/Lower Stratosphere | |
| Bucci et al. | Vertical distribution of aerosol optical properties in the Po Valley during the 2012 summer campaigns | |
| US20150076331A1 (en) | Soot generating device | |
| EP0256902B1 (fr) | Dispositif de comptage de particules d'un rayonnement ionisant | |
| Perim de Faria et al. | Airborne and laboratory studies of an IAGOS instrumentation package containing a modified CAPS particle extinction monitor | |
| Amiridis et al. | Characterization of the aerosol type using simultaneous measurements of the lidar ratio and estimations of the single scattering albedo | |
| JP2006177976A (ja) | 可燃性液体のミスト爆発を制御する方法 | |
| Mahdavipour et al. | Opto-dielectrometric sensor for measuring total incombustible content in underground coal mines | |
| Ionascu et al. | Towards wearable air quality monitoring systems-initial assessments on newly developed sensors | |
| Gupta et al. | Instruments for Monitoring Air Pollution and Air Quality | |
| CN108096756A (zh) | 一种无尘检测灭火器喷射距离和灭火性能的方法及装置 | |
| JP3815769B2 (ja) | ミスト爆発におけるミストの下限界濃度測定装置およびミスト爆発におけるミストの下限界濃度を測定する方法 | |
| Litton | Laboratory evaluation of smoke detectors for use in underground mines | |
| Shin et al. | Retrieval of the Variation of Optical Characteristics of Asian Dust Plume according to their Vertical Distributions using Multi-wavelength Raman LIDAR System | |
| Hoareau et al. | Methodology for water monitoring in the upper troposphere with Raman lidar at the Haute-Provence Observatory | |
| RU2809333C1 (ru) | Измеритель удельной оптической плотности дыма | |
| Maynard et al. | Development of a system to rapidly measure sampler penetration up to 20 μm aerodynamic diameter in calm air, using the aerodynamic particle sizer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070724 |