SU732727A1 - Устройство дл отбора проб воздуха с примес ми - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к исспедова- Hffio физических и кимических свойств веществ, касаетс  получени  и подготовки образцов при исследовании газовых смесей и аэрозолей и может быть испол эовано при изучении загр знений воздуш ной срецы, в частности во взрьюоопасных услови х, как радиоактивными, так и прочими компонентами (за исключением газов, не конденсируемых при температуре жидкого азота). Известно устройство дл  накоплени  газовой или пылевой пробы, которое использует прот гивание воздуха воздухонадувными устройствами (аспиратор, эжектор, насос и др.) через накопительные элементы . Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство дл  отбора проб воздуха-с примес ми, содержащее конденсирующий элемент с заличным-газоотводным, вспомогательным и выходным патрубками, наружный ограничительный сосуд с сорб- ционно-фильтрующей насадкой на входе и приемную емкость, установленную в термосе с жидким. азотом fel. Недостатком этих устройств  вл етс  невозможность получени  высококон- денсированной и представительной пробы воздуха, обеспечение непрерывного пробоотбора с сохранением его посто нной скорости и сохранением услови  сжиженного воздуха в TOM же составе, а также мимизации бесполезных потерь хладагента . Цель изобретени  - получение высо- коконденсированной и представительной пробы воздуха. Эта цель достигаетс  тем, что конденсирующий элемент выполнен в виде двухслойного сосуда, установленного в наружный ограничительный сосуд, герметично св занный с ним посредством заливного газоотводного, выходного и вспомогательного патрубков и снабжен выходным патрубком, выполненным в виде двух двухслойных соосных цилиндров

ричем выходное отверстие внутреннего вухслойного цилиндра расположено над ыходным отверстием наружного двухслойого цилиндра, а выходное отверстие аружного двухслойного цилиндра выпол- j ено профилированным, а сам конденси ующий элемент выполнен из тонкой меаллической фольги с высокой теплопроодностью .

На фиг. 1 изображено предлагаемое ю стройство, поперечный разрез; на фиг. 2 выходной патрубок.

Пробоотборник содержит конденсирующий элемент 1, состо щий из двухслойного сосуда с заливным газоотводным 2, is вспомогательным 3 и выходным 4 патрубками и помещенный в наружный ограничительный сосуд 5 с сорбционно- ильтрующей насадкой б. Приемна  емкость 7 помещена в термос 8 с жидким азо- 20 том. Выходной патрубок состоит из двух двухслойных цилиндров 9 и 10, полости 11 и 12 которых сообщаютс  между собой через впа нные трубопроводы 13 и 14, а выходное отверстие 15 внутрен- 25 него двухслойного цилиндра расположено над выходным профилированным отвер«стием 16 наружного двухслойного цилиндра . Двухслойный конденсирующий элемент имеет полость 17 и конденсирующие по- 30 верхности 18 и 19, контактирующие с объемом 20. Сорбционно-фильтрующа  насадка имеет вход 21. Защитный кожух 22, имеющий газоотводное отверстие 23, ограничивает объем 24, в кото- 35 рый помещен термос с приемной емкостью, перемещающийс  по направл ющей 25.

Жидкий азот подаетс  в полости 17, 11 и 12 конденсирующего элемента 1 и выходного патрубка 4 через заливной 0 газоотводный патрубок 2 и охлаждает конденсирующие поверхности 18 и 19, через которые происходит теплообмен воздуха, наход щегос  в объеме 20 ограничительного сосуда 5, с жидким азо- 45 том. Воздух, отдава  энергию жидкому азоту (через металлическую фольгу) сжижаетс , а жидкий азот испар етс  и его газы выход т через заливной газоотводный патрубок 2 , .50

Сжиженный воздух под действием си- лы т жести стекает в наружный цилиндр Ю выходного патрубка 4 через выходное отверстие 15 внутреннего цилиндра 9 с внутренней конденсирующей поверх- 55 ности 18 и по наружной поверхности внутреннего цилиндра 9 стекает с наружной конденсирующей поверхности 19. На место сжиженного воздуха за счет

возникающего разрежени  в объем 20 поступают новые порции воздуха через вход 21 сорбционно-фильтрующей насадки 6.

Сочетание сжижени  воздуха в том же составе с непрерывным удалением конденсата с конденсирующих поверхностей 18 и 19 через выходное отверстие 16 обеспечиваетс  конструкцией выход- ного патрубка 4. Вложенные друг в друга соосно двухслойные цилиндры, охлаждемые жидким азотом, заливаемым в полости 11 и 12, позвол ют проводить сбор конденсата одновременно с внутренней 18 и наружной 19 конденсирующих поверхностей без выпаривани  сжиженного воздуха за счет теплообмена с ограничительным сосудом 5. Диаметр выходного профилированного отверсти  16 наружного цилиндра 10 подобран так, что вытекающий жидкий воздух закрывает отверстие 16 дл  выхода газообразного охлажденного воздуха, обогащенного азотом , обеспечива  тем самым сжижение воздуха в том же составе основных компонент .

Профилированное отверстие не может быть слищком больщим из-за нарущени  в этом случае услови  сжижени  воздуха в том же составе в виду утечки через него охлажденного воздуха, обогащенного азотом, не может быть и слищ- ком маленьким засорени  в этом случае кристаллами льда и углекислогтой .

Диаметр профилированного отверсти  16 подбираетс  опытным путем и его размеры завис т от сил поверхностного нат жени , от скорости конденсации и от высоты столба жидкости воздуха над выходным сечением отверсти  16. При любой заданной скорости конденсации и выбранной высоты цилиндра 1О всегда можно легко и быстро подобрать необ- ходимый диаметр выходного отверсти  16, обеспечива  услови  непрерывного пробоотбора и сжижени  воздуха в том же составе.

Длина наружного цилиндра 10 выходного патрубка 4 зависит от максимального возможного, сопротивлени  потоку вход щего воздуха со стороны фильтров сорбционнон||ильтрующей насадки 6.

Через выходное отверстие 16 сжиженный воздух попадает в приемную емкость 17, помещенную в термос 8 с жидким азотом. Уже в самой приемной емкости 7 или же по пути в нее от выходного отверсти  16 сжиженный воздух

может быть подвергнут выпариванию в цел х повышени  концентрации примесей в жидкой пробе.

Сжиженный воздух может  вл тьс  накопительным элементом дл  любых примесей, кроме неконденсируемых, при дранной температуре газообразных .

При регулировке скорости пробоотоо- ра измен ют уровень жидкого азота, омывающего поверхности 18 и 19, тем самым мен ют площадь конденсации на -этих поверхност х и благодар  этому собирают в приемную емкость 7 различное количество конденсата за единицу времени.

В процессе пробоотбора конденсирующие поверхности 18 и 19 покрываютс  кристаллами льда и углекислоты, что приводит к резкому сокращению скорости-конденсации в начале пробоотбора. Одновременно с ростом кристаллов происходит их смыв потоками жидкого воздуха, поэ1Х му падение скорости конденсации замедл етс  и стабилизируетс  иа мнпнимальном уровне (около

-

0,04 .см ф ).

Дл  стабилизации скорости конденса- ции на максимальном уровне кристаллы льда и углекислоты удал ютс  с конденсирующих поверхностей 18 и 19, например , механическим путем при помощи щеток. Система очистки на чертеже не указана.

Защитный кожух 22 термоса 8 с жид КИМ азотом плотно прилегает к нижней части ограничительного сосуда 5 своей верхней частью. Отверстие 23 служит дл  отвода испар ющегос  из термоса 8 жидкого азота, создающего азотную атмосферу в объеме 24, исключающую конденсацию воздуха в емкости 7. Крепление защитного кожуха 22 с термосом 8 и приемной емкостью 7 предусматри вает его легкую замену. В цел х умень- щени  поверхности теплообмена жидкого азота приемна  емкость 7 до начала пробоотбора плавает на поверхности жид-

КОГО азота, а по мере накоплени  в ней сжиженного воздуха начинает погружать с  по направл ющим 25, поднима  уро« вень испар ющегос  жидкого азота. Тем самым исключаетс  и выкипание сжиженного воздуха из приемной емкости по мере его накоплени .

Вспомогательный патрубок 3 служит дл  ввода чувствительного элемента ре гул тора уровн  жидкого азота.

Claims (3)

1. Устройство дл  отбора проб воздуха с примес ми, содержащее конденсирующий элемент с заливным газоотводным, вспомогательным и выходным патрубками , наружный ограничительный сосуд с сорбционно- фильтрующей насадкой на входе и приемную емкость, установленную в термосе с жидким азотом, отличающеес  тем, что, с целью получени  высококонденсированной и представительной пробы воздуха, обеспечени  непрерывного пробоотбора с сохранением его посто нной скорости, конденсирующий элемент выполнен в виде двухслойного сосуда, а выходной патрубок , выполнен в виде двух двухслойных соосных цилиндров.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с   тем, что выходное отверстие внутреннего двухслойного цилиндра расположено над выходным отверстием наружного двухслойного цилиндра.

3.Устройство по п. 1, отл ичаю щ е е с   тем, что конденсирующий элемент выполнен из тонкой металличес- кой фольги с высокой теплопроводностью.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Технический сборник научных трудов ВЦ НИИОТ Средства контрол  тава воздущной производственной среды в СССР и за рубежом. М., 1974.

2.Патент Франции № 2178554, кл. Q 01 N 1/ОО, 1973 (прототип).

21

Фаг.1

uz. 2