SU857790A1 - Способ определени концентрации аэрозол и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ М1РЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

АЭРОЗОЛЯ И УСТГОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относитс  к методам и средствам исследованн  физических свойств веществ в части определени  концентрации часгиц лвзвешенных в газе и может быть применено дл  контрол  концентрадин и количества пыли в промышленных выбросах с делью защитыокружающей среды от загр знений.

Известен способ определени  ксжцентрации в потоке азрозол , включающий предварительную зар дку частиц в поле коронного разр да и последующее измерение индукционного зар да, наведенного частицами в измерительном злектроде 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому зф(  вл етс  способ определени  концентрации аэрозол , включающий регистрацию тока коронного разр да, созданного в потоке аэрозол , при этом разр дный ток уменьшаетс  пропорционально концентрации частиц, а точнее, поверхности частиц в единице объема аэрозол .

Указанна  зависимость с достаточной точностью,

может быть выражена следующим образом .

(i)

где 3с

- начальный ток коронного разр да в отсутствии пыли;

- пмср ема  ксжцентраци ;

-коэффициент зар дки, пр чем

«:

10

(ЬЧ

(2)

где 0 - козффшфент, сшредеп емый геометрией электродов, ограничи15 вающих объем разр дного промежутка , к предельной концеитрапией пыли, запирающей корону (1 - О);

1 1 - зависит от диэлектрической по20 сто нн материала частиц   оаредел ет степень экранировка частиц злектртпеского пол ; t - врем  зар дки частицы; посто нна  времени зар дки, котора  может быть представлена г„ А, где е - диэлектрическа  посто нна , f - удельное электрическое сопротивление . Из выражений (1) и (2) видно, что известный способ обладает более высокой чувствительностью , так как изменение регистрируемого тока определ етс  не только электрическим зар дом частиц аэрозол , но и степенью экранировки электрического пол . В известном способе поток аэрозол  образуетс  конвективными силами и имеет скорость пор дка сантиметров в секунду, что увеличивает врем  зар дки и позвол ет сшгать зар д частиц предельными - в формуле (2), времетюй сомножитель стремитс  к еди1шце. Тогда дл  определени  концентрации мож}ю воспользоватьс  формулой (1), предварительно измерив началь1й1Й ток в отсутствии пыли. Способ пригоден только дл  определени  концентрации частиц аэрозол  при малой скорости потока, если в начальный моменг частицы отсутствовали. Устройство, реализующее способ дл  определени  концентра1щи аэрозол , содержит один коронирующий и р д осадительных электродов расположенных в потоке аэрозол  {2. Однако применение этого способа дл  контрол  запыленности в промьщшенных газоходах где скорость потока достигает 10 м/с и выше, наталкиваетс  на р д трудностей: а)неизвестно начальное значение тока корон так как состо 1ше поверхности коронирующего электрода непрерывно измен етс , что ведет к погрешности при измерении по формуле (1) б)невозможно сообщить частицам предельный зар д, так как даже дл  зар да частиц на 90% от предельного необходимо 0,1 с, а при указанной скорости это потребует электродов длиной более 1 м, что ведет к быстрому выходу прибора из стро  вследствие загр знени  осадительных электродов частицами; в)при работе прибора в режиме недозар дки частиц в измеренных значени х кощентрации возникает погрешность, обусловленна  зависимостью тока не только от концентрации, но и от скорости потока. Так как известный способ не позвол ет определить скорость потока, отсутствует возможность оценки расхода пыли, который равен ,

V - скорость потока;

где F - сечение газохода. Цель изобретени  - возможность оценки расхода пыли и повышение точности измерени 

Claims (2)

1. где посто нна  времени зар дки вычисл етс  по (3), так как удельное сопротивление коронного разр да без пыли находитс  по напр женности электрического пол  и плотности тока. 4 концентрации путем устранени  погрешностей, (условленных пульсаци ми начального тока и скорости потока при повышенных скорост х, преимущестьенно, в промышленнь х газоходах (дымовых трубах и т.д.). Поставленна  цель достигаетс  способом определени  концентрации аэрозол , вк/гючающим регистрацию тока коронного разр да, соз/инного в потоке аэрозол . Предложенный способ отличаетс  от известного тем, что концентрацию определ ют в процессе зар дки или перезар дки частиц по измеренному отношению токов в трех расположенных вдоль потока локальных зонах коронного разр да и соответствующих этим зонам коэффициентам зар дки, вычисленным по скорости потока, найденной из отношени  разности токов в трех последовательно расположенных зонах разр да, а по концентращш и скорости суд т о расходе пыли. Теоретические основа ни  определени  концентрации аэрозол , скорости потока и расхода пыли. Пусть с каждого измерительного электрода 7-9 снимаетс  ток, определ емый выражением (1), где i 7-9 соответствующий номер электрода, тогда При посто нной скорости течени  врем  зар дки , ,где j 1, 2, 3 - рассто ние от границы разр дной области. Тогда из (2) можно записать 4 е Подставив цифровые индексы коэффициента зар дки в (5), найдем 7 . Д0 . g Dg- Зд где X - показани  логометра 11. Аналогично из (6) найдем ( ,Vi-e Ъ 8-°9V Расположив электроды 7-9 с посто нным шагом , равным 3 , приравн в (7) и (8), найдем скорость потока Из (1) дл  токов крайних электродов 7 и обозначив показани  второго логометра 12 через У имеем Отсюда находим концентрацию с учетом (6) и (9) о -bV-x где So произведение посто нных величин из (2), может быть измерено путем градуировки дл  данного материала частиц и геометрии электродов, так как при малых скорост х X - 3, а S - SoУстройство дл  осуществлени  способа дл  определени  концентравди аэрозол , содержащее один коронирующий и р д осадительных электродов, расположеннь1х в потоке азрозол , снабжено, по меньшей мере, трем  расположен ными эквипотенциально по юдиому между осадительными измерительными электродами и двум  измерител ми отношени  токов, например , логометрии, два входа одного из которых соединены с двум  измерительными электродами , а оба входа второго логометра соединены с диагональю двух мостовых схем, образованны соеданением измерительных электродов с резис торами равного сопротивлени , причем длина вдоль потока измерительных электродов на пор док меньше осадительных. На чертеже представлена конструктивна  схе ма устройства осуществл ющего предлагаемый способ. В пр моточном сопле 1, устанавливаемом в потоке исследуемого аэрозол , расположены электроды: коронирующий в. виде нити 2, уо тановлениой на оси сопла 1 с помощью штифтов 3, а также кольцевые осадительные 4-6 и измерительные 7-9, изолировашсые друг от дру га прокладками. Некорюнирующие электроды 4-9 образуют эквипотенциальную поверхность, причем осадительные электроды 4-6 могут быть заземлены, а расположенные между ними измерительные электроды 7-9 соединены с резисторами 10 равного сопротивлени  и образуют две мостовые схемы, диагонали которых соединены со входами измерител  отношени  токов, напри1 ер логометрамн П. Крайние измерительные электроды 7 и 9 соединены с ана логичным логометром 12. Длина измерительных электродов 7-9 на пор док меньше осадительных 4-6 дл  того, чюбы в пределах каждого измерительного электрода 7-9 можно было прин ть ко фициетг зар дки частиц посто нным и достаточно точно измерить обозначенное на чертеже рассто ние между электродами. Высоковольтный источник 13 тока соединен с коронирующнм электродом 2 через штифт 3. Диэлектрические вставки 1 обеспечивают изол цию электродов 4-9 от 2-3. Диффузорна  часть вставки позвол ет уменьшить скорость потока в сопле 1 в 2-4 раза по сравнению с исследуемым потоком при соблюдении изокинетичности отбора аэрозол  на скорост х выше 10 м/с. Сопло 1 может быть установлено непосредственно в исследуемом потоке или соединено с побудителем т ги. При указанном на чертеже расположении некоронируюших электродов 4-9 исследуемый аэрозоль подают в сопло 1 справа налево. Ток высокого напр жени  от источника 13 через штифт 3 подан на нить 2, создающей коронный разр д на электроды 4-9. Наход щиес  в исследуемом потоке частицы могут быть зар жены вплоть до предельйого зар да или оставатьс  нейтральными в электрическом отноше1ми. В зависимости от этого выбором пол рности нит  2 обеспечивают или перезар дку зар женных частиц, или просто производ т зар дку нейтральных частиц. Дл  определенности рассмотрим вариант незар женных частиц. Тогда в поле короннм-о разр да по мере увеличени  зар да на частнцах, перемещающихс  вдоль сопла 1, плотность тока в локальных зонах, ограниченных измерительными электродами 7-9, уменьщаетс . Разность токов двух соседних измерительных электродов 7 и 8, а также 8 н 9, снимаема  и диагоналей мостовых схем (или соответствующа  разность потенциалов, определ ема  резисторами 10), подаетс  на два входа логометра 11, с выхода которого снимаетс  сигнал, пропорциональный отношению этих разностей токов. Отношение токов крайних измерительных электродов 7 и 9 измер етс  логометром 12. По результатам измерени  двум  логометрами 11 и 12 с тредел етс  концентраци  аэрозол  с предварительным вычислением коэффициента зар дки (2) в зоне расположени  каждого измерительного электрода по скорости потока , найденной из отношений разности токов, измеренного логометром 11. Затем по формуле (4) наход т расход пыли. Если необходимо, (шредел ют поле скоростей и концентраций перемещением сопла 1 вдоль диаметра газохода . Аналогично { ботает ycтpoйctБo в режиме ерезар дки частиц, только в этом случае разности токов измен ют знак, а отношени  токов измен ют степень на минус единицу. Шисаниа  принципиальна  схема устройства, реализующа  шособ (мтределени  концентрации аэрозо  , иш1юст|нфует возможность одшюременного измерени  концентрации аэрозол . скорости потока   расхода пыли при повышенной точности измерени  концентрации, обусповлениой исключением погрешности вариаций начального тока (значение этого тока не входит в формулу (2) ) и введением аолрлвки на скорость потока при измерении в режиме зар дки или перезар дки частиц. При этом расширен диапазон измер емых скоростей без увеличени  электродной системы в пределах 0,1-10 м/с (3 X 1). В указанном шапазоне скоростей градуировочна  харак теристика логарифмически линейна. Динамический диапазсж может быть перенесен в область больших скоростей за счет расширени  потока в диффузоре сопла в 2-4 раза. Диапазон измерени  концентраций ограничен  влением запирани  короны, однако может быть расширен в 5-6 раз повышением электри ческого напр жени  на коронируюшем электроДр . Формула изобретени  1. Способ определени  концентрации аэроэол , эаключаюшийс  в регистрации тока коронного разр да, созданного в потоке аэрозол , отличающийс  тем, что, с целью расширени  информативности и повышени  точ ности измере1ш  концентрации, определ ют в процессе зар дки частиц значени  токов в трех расположенных вдоль потока локальных зонах коронного разр да и по соответствующим этим зонам коэффишентам зар дки, вычисленным по скорости потока, найденной из отношени  разности токов в трех последовательно расположенных зонах разр да определ ют концентрацию, а по концентрации и скорости суд т о расходе пыли. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, содержащее один коронирующий и р д осадительных электродов, расположенных в потоке аэрозол , отличающеес  тем, что оно снабжено, по меньшей мере, трем  измерительными электродами, расположенными эквипотенциально по одному между осадктельHbiMH электродами и двум  измерител ми отношени  токов, например, логометрами, два входа одаого иэ которых через резисторы равного сопротивлени  соединены с двум  измерительными электродами, а оба входа другого логометра включены в диагонали двух мостовых схем, образованных соединением измерительных электродов с резисторами равного сопротивлени , причем длина измерительных электродов вдоль потока на пор док меньше осадительных . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Верещагин И. П. и др. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М., Энерги , 1974, с. 167.
2. 2.Патент США N 3932851, кл. G 08 В 17/10, 1974 (прототип).