SU1361472A1 - Устройство дл отбора проб воздуха - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  отбора проб пыли и газа из воздуха, может быть применено в стационарных и передвижных контрольно- измерительных комплексах по контролю загр знени  атмосферы и позвол ет повысить точность химического анализа пробы за счет улучшени  регулировани  системы термостатировани . Устройство содержит термостатируемую камеру 3 с входным 4 и выходным 9 патрубками. Термочувствительный элемент установлен на камере 3 и сообщаетс  с окружающей средой при помощи теплопровода , выполненного в виде втулки, снабженной ребрами, на которых закреплены биметаллические пластины П-образ- ной формы, расположенные консольно на кра х ребер со стороны термочувствительного злемента. Отношение толщины биметаллической пластины к длине теплопровода находитс  в соотношении 0,028-0,032. 4 ил. i (Л

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  отбора проб, в частности дл  отбора проб пыли и газа из воздуха, и может Найти применение в стационарных и передвижных контрольно-измерительных комплексах по контролю за загр знением атмосферы.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности химического анализа пробы за счет .улучшени  регулировани  системы термостатировани .

На фиг. 1 .представлено предлагаемое-устройство , общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - элемент теплопровода, продольный разрез.

Устройство дл  отбора проб воздуха состоит из каркаса 1 с теплоизол ционным кожухом 2, в котором установлена термостатируема  камера 3. Тер- мостатируема  камера 3 содержит входной патрубок 4 с форсажным нагревателем 5, поглотительный прибор 6, рас10

15

20

статируемой камере 3. После определенной выдержки времени, необходимой дл  выравнивани  температуры внутри термостатируемой камеры 3, включаетс  электроаспиратор 8, и исследуемый воздух засасываетс  через входной патрубок 4 в поглотительный прибор 6 Далее воздух проходит чере расходо- ,мерное устройство 7 и выбрасываетс  через выходной патрубок 9 из термо- статируемой камеры 3. При больших объемах исрледуемого воздуха и при его низких температурах, когда нагре вательные печи 17 не обеспечивают Необходимого подогрева исследуемого воздуха, включаетс  форсажный нагреватель 5, расположенный на входном патрубке 4. Регулирование форсажного нагревател  5 осуществл етс  при помощи термочувствительного злемен- та 11, установленного на термостатируемой камере 3 через теплоизол цион ную прокладку 10. Термочувствительходомерное устройство 7, электроаспи- 25 Ь1й элемент 11 при помощи теплопровода 12 св зан с окружающей средой и проходит через теплоизол ционный кожух 2.

.ратор 8 и выходной патрубок 9. На термостатируемой камере 3 через тепло- изол ционную прокладку 10 установлен термочувствительный элемент 11, кото- рьм через теплопровод 12, выполненный в виде в.тулки, св зан с окружающей средой. Теплопровод 12 проходит через теплоизол ционный кожух 2. Внутри теплопровода 12 в пазах 13 расположены ребра 14, выполненные из теплоизол ционного материала и с одной стороны имеющие форму двутавра. На ребрах 14 консольно закреплены П-образные биметаллические пластины 15, касаю- щиес  термочувствительного элемента 11 стороной, выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Термочувствительный элемент 11 через терморегул тор 16 св зан с форсажным нагревателем 5. Автоматическое поддержание температуры в термостатируемой камере 3 осуществл етс  при помощи нагревательных печей 17 и датчика 18 температуры, а также вентил тора 19 с датчиком 18, св занными с регул тором 20. Вентил тор 19 установлен в люке 21 на каркасе 1.

Устройство работает следующим образом .

При температурах наружного воздуха ниже температуры статированиЯ включаютс  нагревательные печи 17. При помощи датчика 18 температуры устанавливают заданную температуру в термо

5

0

статируемой камере 3. После определенной выдержки времени, необходимой дл  выравнивани  температуры внутри термостатируемой камеры 3, включаетс  электроаспиратор 8, и исследуемый воздух засасываетс  через входной патрубок 4 в поглотительный прибор 6. Далее воздух проходит чере расходо- ,мерное устройство 7 и выбрасываетс  через выходной патрубок 9 из термо- статируемой камеры 3. При больших объемах исрледуемого воздуха и при его низких температурах, когда нагревательные печи 17 не обеспечивают Необходимого подогрева исследуемого воздуха, включаетс  форсажный нагреватель 5, расположенный на входном патрубке 4. Регулирование форсажного нагревател  5 осуществл етс  при помощи термочувствительного злемен- та 11, установленного на термостатируемой камере 3 через теплоизол ционную прокладку 10. Термочувствитель0

5

вода 12 св зан с окружающей средой и проходит через теплоизол ционный кожух 2.

При температурах наружного воздуха выше температуры статировани  отключаютс  нагревательные печи 17, открываетс  люк 21 и включаетс  вентил тор 19. Дл  избежани  градиентов температуры внутри термостатируемой камеры 3 точна  доводка до температуры статировани  исследуемого воздуха также производитс  при помощи форсажного нагревател  5, при этом датчик 18 должен быть заведомо настроен на 0 температуру несколько, ниже температуры статировани , t(2-3) С.

Предлагаема  конструкци  теплопровода 12 позвол ет измен ть быстро и автоматически скорость нагрева-охлаждени  термочувствительного элемента 11, а следовательно, режим работы системы форсажа в зависимости от температуры окружающей среды. Изменение теплового сопротивлени  между термочувствительным элементом 11 и окружающей средой осуществл етс  при помощи изменени  способа теплопередачи через теплопровод 12.

Когда зазор S между ребрами 14 с закрепленными на них биметаллическими пластинами 15 заполнен воздухом, теплопроводность которогоTk 0,0255 Вт/ /(м К) одного пор дка с теплопроводностью теплоизол ционного кожуха 2,

5

0

5

31

то теплова  св зь между термочувствительным элементом 11 и окружающей средой происходит посредством конвекции в щелевом зазоре, при этом коэф- фициент теплоотдачи низкий, л ; 5 Вт/ /(), Така  картина теплообмена происходит при незначительных отклонени х температуры окружающей среды от -температуры термостатировани  ка- меры 3. При скачкообразном изменении температуры окружающей среды биметаллические пластины 15 имеют возможность выгибатьс  с изменением до максимального прогиба h в зависимости от изменени  температуры в отрицательную- или положительную сторону. При этом теплопередача через теплопровод 12 к термочувствительному элементу 11 происходит путем теплопрО7 водности, что позвол ет измен ть скорость нагрева-охлаждени  самого термочувствительного элемента 11, который через терморегул тор 16 регулирует работу форсажного нагревател  5 при этом одна из половин биметаллической пластины, прилегающа  к термочувствительному элементу 11, выполнена из материала с высокой теплопроводностью (медь или медные сплавы). При конвективном теплообмене .в щели (S и 3 мм) количество тепла, переда- Баемое от окружающей среды термочувствительному элементу 11, рассчитываетс  по формуле

.Fut,(1)

где с6 - коэффициент теплопередачи,

Вт/(м2.К)

F - площадь поперечного сечени , м ; U t - температурный перепад между

окружающей средой и термостатируемой камерой, С. Количеством тепла, передаваемым через теплоизол ционную втулку 12 и ребра 14, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, можно: пренебречь,-ТУ 0,01 - 0,02 Вт/(м-К). Выполнение ребер с одной стороны в виде двутавра предотвращает тепловые натечки по пластинам 15, когда прогиб .

Во втором случае, когда теплопередача происходит путем теплопроводносребрами при температурном перепаде 100°С, При этом между пластинами должен быть хороший механический контакт 40 (поэтому прогиб биметаллической плас- .тины выбираетс  равным зазору между ребрами, чтобы осуществл лось механическое прижатие между пластинами).

Из (4) вычисл ют Ьд,„н 45 0,051 м; Ь,,„,, 0,059 м.

Высота теплопровода H-L+b; конструктивно Ь(2-3) мм, тогда

50

53 мм, Нмакс 62 мм. Исход  из формулы (3)

Н-Зависимость прогиба h от температуры можно считать в диапазоне 100 С линейной, что  вл етс  важным дл  ти при прогибе биметаллических плас- gg процесса регулировани  форсажных на- тин 15, тепловой поток, передаваемый - гревателей. Автоматическое изменение

зазора S от максимального до О по практически линейной зависимости от скачкообразного изменени  температуот окружающей среды термочувствительному элементу 11, рассчитываетс  по формуле . .

Q jFit,

(2)

коэффициент теплопроводности , Вт/(м К);

высота теплоотвода, MJ площадь поперечного геч.ени , м ;

температурныГг перепад между окружающей средой и термо- статируемой камерой. С, измен ть скорость нагрева . твительного элемента 11 7

Н

(3)

-;ледует найти условие, когда отноше-А

ние г. будет максимальным, ь

Отклонение биметаллической пластины

- 12 --At,

(4)

oi - коэффициент линейного расширени , M/M Kj

L - длина пластины вдоль образующей теплоотвода, м;

5 - толщина биметаллической плас

Биметаллическа  пластина может быть выполнена из красной меди с инваром , тогда Л 395 Вт/(м-К) ot l7,2i 10 М/(м К) , толщину пластины принимают исход  из конструктивных соображений .

Биметаллические пластины должны

„ о о перекрыть щелевой зазсгр Ь 3 мм между

ребрами при температурном перепаде 100°С, При этом между пластинами должен быть хороший механический контакт (поэтому прогиб биметаллической плас- тины выбираетс  равным зазору между ребрами, чтобы осуществл лось механическое прижатие между пластинами).

Из (4) вычисл ют Ьд,„н 0,051 м; Ь,,„,, 0,059 м.

Высота теплопровода H-L+b; конструктивно Ь(2-3) мм, тогда

50

53 мм, Нмакс 62 мм. Исход  из формулы (3)

Н-ры окружающей среды упрощает настрой ку и регулирование системы термоста- тировани .

Формулу (4) можно записать в виде

П-( ,

(5)

Зна  соотношение как посто нГ1

ную величину

Фмии-0. 0284; (|),,,,0322.

получают в диапазоне (0,0284+0,0322) Можно записать в формулу (5) в виде

, -(Н-Ь)2

h,.----i-.,t,

(6)

где ,0284-0,0322.

Соотйошение позвол ет легко конструировать теплопровод дл  заданного температурного диапазона статиро- вани .

Высока  точность поддержани  температуры статировани  внутри камеры, а также точность поддержани  температуры воздуха независимо от температуры окружающей среды обеспечивает высокую точность химанализа и достоверность проб при автоматическом контроле. Это позвол ет улучшить методологию наблюдени , повысить качество и достоверность результатов контрол  за загр знением атмосферы.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  отбора проб воздуха , содержащее каркас с теплоизол 614726

   циониым кожухом, размещенную внутри него термостатируемую камеру с входным и выходным патрубками, в которой J- размеп1ен поглотительный , измеритель расхода воздуха, нагревательное устройство, электроаспиратор, форсажный нагреватель, установленный на входном патрубке, термочувствительны элемент и терморегул тор.

   10

   отличающеес  тем, что,

   с целью повышени  точности химического анализа пробы за счет улучшени  регулировани  системы термостатировани , термочувствительный элемент установлен с наружной стороны термоста- тируемой камеры на теплоизол ционной прокладке и сообщаетс  с окружающей средой при помощи теплопровода, размещенного в теплоизол ционном кожухе и выполненного в виде теплоизол ционной втулки с внутренними пазами вдоль ее образующей, при этом теплопровод снабжен продольными ребрами, установленными в его пазах, и ребра выполнены из материала с низкой теплопроводностью и снабжены биметаллическими пластинами П-образной формы, консоль- но закрепленными на кра х ребер со

   стороны термочувствительного элемента , а отношение толш,ины биметаллической пластины к длине теплопровода находитс  в пределах 0,028-0,032, причем одна из половин биметаллической пластины, прилегающа  к термочувствительному элементу, выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например меди или ее сплавов,.

   fpuz.Z

   А

   Фиг.

   Составитель Л. Нечипоренко Редактор О.Юрковецка  Техред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

   Заказ 6219/44 . Тираж 776Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

   ФигМ