SU894366A1

SU894366A1 - Generator for obtaining vapor trace concentrations

Info

Publication number: SU894366A1
Application number: SU792836581A
Authority: SU
Inventors: Владимир Прокопьевич Солдатов; Владимир Андреевич Горбачев; Андрей Анатольевич Кузаков; Владимир Валерьевич Кузнецов; Владимир Иосифович Минин; Василий Иванович Майоров; Александр Тихонович Шишмарев
Original assignee: Предприятие П/Я А-1342
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1981-12-30

Description

(И) ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЛЕДОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПАРОВ(I) GENERATOR FOR OBTAINING FOLLOWING VAPOR CONCENTRATIONS

ЛL

Изобретение относитс к газовому анализу и может быть использовано при калибровке и настройке газоанализаторов , предназначенных дл контрол окружающей среды.The invention relates to gas analysis and can be used in the calibration and adjustment of gas analyzers designed to monitor the environment.

Известны устройства дл приготовлени паро-газовых смесей с заданными концентраци ми компонентов. Необходимые концентрации в этих устройствах получают следующими пут ми: смешением в заданных соотношени х потокбв газа-носител и пара; экспоненциальным разбавлением пара в смесительной камере; диффузионным дозированием пара в поток газа-носител и т.п. l;.Apparatuses for preparing vapor-gas mixtures with predetermined concentrations of components are known. The required concentrations in these devices are obtained in the following ways: by mixing the carrier gas and the vapor in the given ratios of the carrier gas; exponential dilution of steam in the mixing chamber; diffusion dosing of steam into the carrier gas stream, etc. l ;.

Однако установки, использук цие принципы смешени j громоздки и, как правило, стационарные; дл диффузионных и струйных дозаторов существенно вли ние погрешностей измерени и стабилизации расходов газа-носител и пара-загр знител ; дл механических дозаторов характерен узкий диапазонHowever, installations using the principles of mixing j are cumbersome and, as a rule, stationary; for diffusion and jet dispensers, the influence of measurement errors and stabilization of carrier gas and vapor-contaminant flow rates is significant; for mechanical dispensers a narrow range is characteristic

концентрации, получаемых с помощью одного крана дозатора.concentrations obtained using a single tap dispenser.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс генератор дл получени следовых концентраций паров низколетучих веществ в воздухе, содержащий камеру смещени в виде содержащего штуцер дл подачи воздуха проточного канала со стенками из инертного материала,размещенный в The closest to the technical essence of the invention is a generator for obtaining trace vapor concentrations of low-volatile substances in the air, containing a displacement chamber in the form of a flow channel with an inert material wall containing a choke for supplying air to

10 этом канале твердый носитель с пленкой эталонного вещества на поверхности . В рабочем состо нии стабилизированный поток газа-носител поступает в патрон, насыщаетс парами эталон15 ного вещества и затем направл етс в камеру смещени , где разбавл етс потоком воздуха и проходит в отборочный трубопровод. Скорости обоих потоков контролируютс дифференциальными 10 of this channel is a solid carrier with a film of the reference substance on the surface. In working condition, the stabilized carrier gas flow enters the cartridge, is saturated with vapors of the reference substance and then directed into the displacement chamber, where it is diluted with air flow and passes into the sampling conduit. The speeds of both streams are controlled by differential

20 регул торами и измер ютс с помощью колиброванных измерителей. Заданна концентраци паров эталонного вещества на выходе генератора создаетс на основании известных значений давлени насыщенного пара эталонного вещества путем установлени определенного соотношени массовых скоростей потоков: содержащего насыщенные пары эталонного вещества и разбавл ющего потока воздуха, стабилизацией температуры патрона 2. Генератор э целом представл ет собой стационарную установку, малопригодную дл поверки газоанализаторов на месте эксплуатации, требует дл обслуживани квалифицированного персонала. Целью изобретени вл етс упроще ние конструкции генератора и повышение стабильности его работы. Поставленна цель достигаетс за счет того, что в генераторе дл полу чени следовых концентраций паров ни колетучих веществ в воздухе, содержа щем камеру смешени в виде содержаще . го штуцер дл подачи воздуха проточного канала со стенками из инертного материала, размещенный в том канале твердый носитель с пленкой эталонного вещества на поверхности, последни выполнен в виде микроканальной пластины , установленной в проточном канале перпендикул рно его оси, |1ри этом пленка эталонного вещества покрывает внутреннюю поверхность, по крайней мере, части микроканалов, равномерно распределенных по площади пластины. На фиг. 1 изображен генератор, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг, на фиг. 3 микроканальна пластина, вид с торца. Генератор дл получени следовых концентраций паров веществ в воздухе содержит цилиндрическую камеру 1 сме шени в виде проточного канала, внут ренние стенки которого покрыты инерт ным материалом 2, штуцер 3 дл подач воздуха, твердый носитель в виде мик роканальной пластины k, внутренн поверхность части микроканалов пластины , равномерно распределенных по всей ее площади, покрыта пленкой или тонким слоем эталонного вещества 5, установленный перед пластиной k аэро зольный фильтр6 на опорной сетке 7. кроканальна1Я пластина установлена в проточном канале перпендикул рно его оси, Уqтpoйcтвo работает следующим образом . 64 Поток воздуха от побудител расхода (не указан) проходит через штуцер 3, очищаетс от пыли и продуваетс через микроканальную пластину k (одна пластина содержит 10 каналов , в зависимости от их диаметра равна 10 - 100 мкм). В микроканалах с нанесенной на поверхность пленкой эталонного вещества воздух насыщаетс его парами. По выходе из пластины эти микропотоки разбавл ютс чистым воздухом, прошедшим через остальные каналы пластины. Распределение покрытых каналов группами равномерно по всей площади пластины позвол ет ускорить диффузионное перемешивание микропотоков и на сравнительно короткой трассе получить на выходе смесительной камеры равномерный профиль концентраций по срезу выход щего потока воздуха. Следует отметить, что какой-либо специальной стабилизации потока воздуха в предлагаемом генераторе не требуетс , так как воздух, проход щий через покрытый микроканал,успевает насытитьс парами эталонного вещества до равновесного состо ни . Концентраци паров эталонного вещества на выходе генератора вычисл етс на основании, известных значений давлени паров при данной температуре и относительной доле каналов в микроканальной пластине, покрытых и непокрытых пленкой вещества . Дл проведени градуировки какоголибо газоанализатора бывает недостаточно одной фиксированной концентрации , необходим набор концентраций, перекрывающий определенный диапазон. В известном генераторе это достигаетс путем варьировани температуры и изменени соотношени потоков. Операци трудоемка и требует значительных затрат времени, св занных в основном с установлением сорбционных равновесий в системе. Следует отметить , что в повседневной практике типичны ситуации, когда собственно измерение занимает несравненно меньше времени, чем калибровка газоанализатора . Дл того, чтобы произвести калибровку на основе предлагаемого технического решени , необходим набор из 5-6 таких генераторов с различными коэффициентами разбавлени .20 with regulators and measured with an oscillation meter. The specified vapor concentration of the reference substance at the generator output is created based on the known values of the saturated vapor pressure of the reference substance by setting a certain mass flow rate ratio: the reference substance containing saturated vapors and the dilution air flow, stabilizing the temperature of the cartridge 2. The generator is generally a fixed installation , unsuitable for calibration of gas analyzers at the place of operation, requires qualified personnel for servicing. The aim of the invention is to simplify the construction of the generator and increase the stability of its operation. This goal is achieved due to the fact that in the generator for obtaining trace concentrations of vapors or volatile substances in the air containing the mixing chamber in the form containing. A fitting for supplying air to the flow channel with walls of inert material placed in that channel is a solid carrier with a film of the reference substance on the surface, the latter is made in the form of a microchannel plate installed in the flow channel perpendicular to its axis, the inner film of the reference substance the surface, at least part of the microchannels, evenly distributed over the area of the plate. FIG. 1 shows a generator, a general view; in fig. 2 — node I in FIG. 3 microchannel plate, end view. The generator for obtaining trace concentrations of vapors of substances in air contains a cylindrical mixing chamber 1 in the form of a flow channel, the inner walls of which are covered with inert material 2, a fitting 3 for air supply, a solid carrier in the form of a microchannel plate k evenly distributed over its entire area, covered with a film or a thin layer of reference substance 5, mounted in front of the plate k an aerosol filter 6 on the supporting grid 7. The crocanal plate is installed in the exact channel perpendicularly to its axis, Uqtpoyctvo operates as follows. 64 The air flow from the flow driver (not indicated) passes through the nozzle 3, is cleaned of dust and blown through the microchannel plate k (one plate contains 10 channels, depending on their diameter, 10 - 100 microns). In microchannels with a film of a reference substance deposited on the surface, the air is saturated with its vapor. Upon exiting the plate, these microflows are diluted with clean air that has passed through the remaining channels of the plate. The distribution of the covered channels in groups uniformly over the entire plate area allows to accelerate the diffusion mixing of microflows and, on a relatively short route, obtain a uniform concentration profile at the exit of the mixing chamber along the edge of the outgoing air flow. It should be noted that no special stabilization of the air flow in the proposed generator is required, since the air passing through the covered microchannel has time to be saturated with the vapors of the reference substance to an equilibrium state. The vapor concentration of the reference substance at the generator output is calculated on the basis of known vapor pressure values at a given temperature and relative fraction of channels in the microchannel plate that are coated and uncoated with a film of a substance. In order to carry out the calibration of any gas analyzer, a single fixed concentration is not enough; a set of concentrations is needed that covers a certain range. In the known generator, this is achieved by varying the temperature and changing the ratio of the flows. The operation is time consuming and requires a considerable amount of time, mainly due to the establishment of sorption equilibria in the system. It should be noted that in everyday practice situations are typical when the actual measurement takes much less time than the calibration of the gas analyzer. In order to perform a calibration based on the proposed technical solution, a set of 5-6 such generators with different dilution factors is needed.

Claims

Claim

A generator for producing trace concentrations of vapors of low volatiles in the air, comprising a mixing chamber in the form of a flow channel containing a fitting for supplying air with walls of inert material, a solid carrier placed in this channel with a film of a reference substance on the surface, characterized in that , in order to simplify the design and increase the stability of work, the solid carrier is made in the form of a microchannel plate mounted in the flow channel perpendicular to its axis, while the film of the reference substances and note covers the inner surface of at least part of the microchannels evenly distributed over the area of the plate.