UA47675A

UA47675A - Method for determining physical parameters of micro-particles of a medium

Info

Publication number: UA47675A
Application number: UA2001075017A
Authority: UA
Inventors: Микола Олексійович Кашуба; Николай Алексеевич Кашуба; Богдан Романович Бойчук
Original assignee: Тернопільська державна медична академія ім. І.Я. Горбачевського; Тернопольская государственная медицинская академия им. И.Я. Горбачевского
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2002-07-15

Abstract

Method for determining physical parameters of micro-particles of a medium comprises of registering the light flux at its propagation through a filled with that medium optically transparent closed chamber. Additionally and simultaneously the number and dimensions of micro-particles on a movable transparent plate are registered, the plate is installed at the bottom of the optics chamber, at that the plate is displaced in horizontal direction in discrete way during 1 – 100 minutes, and the results obtained are compared to the data of measurements for the light flux for the respective time intervals.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід стосується гігієни, зокрема, вимірювань дисперсності мікрочастинок, і може бути використаний у 2 лабораторних дослідженнях для оцінки запиленості середовища.The invention relates to hygiene, in particular, measurements of the dispersion of microparticles, and can be used in 2 laboratory studies to assess the dustiness of the environment.

Відомий спосіб визначення фізичних параметрів мікрочастинок середовища, який включає реєстрацію світлового потоку при його проходженні Через заповнену середовищем оптично прозору замкнену камеру (11.There is a known method of determining the physical parameters of microparticles of the medium, which includes the registration of the light flux as it passes through an optically transparent closed chamber filled with the medium (11.

Відомий спосіб базується на вимірюванні змін оптичної густини досліджуваного середовища під впливом мікрочастинок. 70 Недоліком відомого способу є недостатній рівень інформативності і точності, оскільки ним не передбачено визначення розміру і кількості мікрочастинок.The known method is based on measuring changes in the optical density of the medium under the influence of microparticles. 70 The disadvantage of the known method is the insufficient level of informativeness and accuracy, since it does not provide for the determination of the size and number of microparticles.

В основу винаходу поставлено завдання вдосконалити відомий спосіб визначення фізичних параметрів мікрочастинок середовища, в якому шляхом введення додаткового елементу реєстрації досягають підвищення інформативності і точності дослідження. 19 При вирішенні технічного завдання було враховано те, що мікрочастинки осідають на будь-яку поверхню з різною швидкістю в залежності, перш за все, від їх розмірів і маси. Інші параметри частинок у даному контексті не мають суттєвого значення. Виходячи з цього, на поверхню, що рухається, у кожний конкретний проміжок часу осідатимуть частинки різної дисперсності.У відповідності до формули: 1-4. Бав/г?иа (1) 20 де: її - час, 4 - вязкість середовища, З - шлях, який пройде частинка за встановлений час; г - радіус частинки; и - питома вага частинки; 9 - сила земного тяжіння; час осідання частинок з різними розмірами при однаковій масі буде різний. Визначення часу седиментації досліджуваних фракцій пилу та часу реєстрації фотометричних досліджень здійснюють за допомогою формули 1. Як випливає з формули 2 в га-/4.54За/ц9бо (2) за час (відстань у від верхньої частини камери до ділянки "а" буде пройдено частинками радіусом га «The invention is based on the task of improving the known method of determining the physical parameters of microparticles of the environment, in which, by introducing an additional element of registration, an increase in the informativeness and accuracy of the study is achieved. 19 When solving the technical task, it was taken into account that microparticles settle on any surface at different speeds depending, first of all, on their size and mass. Other particle parameters in this context are not of significant importance. Based on this, particles of different dispersion will settle on the moving surface at each specific time interval. According to the formula: 1-4. Bav/g?ia (1) 20 where: her - time, 4 - viscosity of the medium, Z - the path that the particle will travel in the set time; r - particle radius; и - specific gravity of the particle; 9 - force of gravity; the settling time of particles with different sizes at the same mass will be different. The determination of the sedimentation time of the studied dust fractions and the time of registration of photometric studies is carried out using formula 1. As follows from formula 2 in ha-/4.54За/ц9бо (2) for time (the distance u from the upper part of the chamber to the section "a" will be traveled by particles radius ha "

Аналогічна ситуація для частинок радіусом гр та гь, які за час Її; в процесі осідання пройдуть шлях Зта бь від верхньої ділянки камери до відповідних ділянок "с" та "Б". Отже по закінченні часу ЇХ у ділянці "р" будуть частинки розміром гь у ділянці "с" частинки розміром гь і го, а в ділянці "а" частинки розміром гь, го, га. В ою 30 звязку з тим, що до наступления часу Її, на пластину осідатимуть фракції пилу, які не беруться до уваги, дослідження мають розпочинатись з наступлениям часу ї,. -The situation is similar for particles with a radius of г and г, which during the time of Х; in the process of settling, the path Zta b will pass from the upper section of the chamber to the corresponding sections "c" and "B". So, at the end of their time, there will be particles of the size р in the section "p", in the section "c" there will be particles of the size р and го, and in the section "а" particles of the size р, го, га. 30, due to the fact that before the time of Y, fractions of dust, which are not taken into account, will settle on the plate, research should begin with the onset of time of Y,. -

Виходячи з наведених міркувань, поставлене завдання вирішують тим, що у відомому способі визначення с фізичних параметрів мікрочастинок середовища, який включає реєстрацію світлового потоку при його проходженні через заповнену середовищем оптично прозору замкнену камеру, відповідно до винаходу її додатково одночасно реєструють кількість та розміри мікрочастинок на рухомій прозорій пластині, встановленій « 35 на дні оптичної камери, причому пластину переміщають у горизонтальній площині дискретно впродовж 1 - 100 хвилин, а отримані результати зіставляють з даними вимірювань світлового потоку за відповідні інтервали часу.Based on the above considerations, the task is solved by the fact that in the known method of determining the physical parameters of microparticles of the medium, which includes the registration of the light flux when it passes through an optically transparent closed chamber filled with the medium, according to the invention, the number and sizes of microparticles on the moving surface are additionally simultaneously recorded to a transparent plate installed " 35 on the bottom of the optical camera, and the plate is moved in the horizontal plane discretely for 1 - 100 minutes, and the obtained results are compared with the data of light flux measurements for the corresponding time intervals.

Перелік фігур креслень.List of drawing figures.

Фіг.1. Пристрій для визначення фізичних параметрів мікрочастинок середовища. « 20 Фіг.2. Графік вагових концентрацій пилу у різні проміжки часу. зFig.1. A device for determining the physical parameters of microparticles of the environment. " 20 Fig. 2. Graph of weight concentrations of dust in different time intervals. with

Фіг.3. Графік інтенсивності поглинання світла аерозолем у різні проміжки часу. с Спосіб здійснюють таким чином. Через вхідний і вихідний патрубки 6, 7 (фіг.1) камеру 1 з оптично :з» прозорими стінками 2, встановлену на рухомій пластині З заповнюють досліджуваним аерозолем., після чого патрубки 6,7 перекривають і проводять заміри поглинання світла джерела 4, при проходженні його через ділянку "а" до фотоприймача 5. Після цього очікують відповідний., розрахований по формулі (1) час для того, щоб з їх аерозолю випали в осад частинки пилу, які перевищують розмір частинок досліджуваних фракцій, і проводять фотометричним методом заміри поглинання світла аерозолем та пересовують рухому пластину у площині, -і перпендикулярній до напрямку руху частинок на відстань, яка дорівнює величині поперечного перерізу камери 1. бу Аналогічні дії виконують Через встановлені по формулі (1) проміжки часу необхідні для седиментації досліджуваних фракцій пилу. Після цього проводять мікроскопічні дослідження кількості частинок різних -і 50 розмірів, осівших на різних ділянках пластини у визначені проміжки часу. На основі отриманих результатів при сп допомозі формулиFig. 3. Graph of intensity of light absorption by aerosol at different time intervals. c The method is carried out as follows. Through the inlet and outlet nozzles 6, 7 (Fig. 1), the chamber 1 with optically transparent walls 2, installed on the movable plate Z, is filled with the studied aerosol, after which the nozzles 6, 7 are closed and the light absorption of the source 4 is measured, with passing it through the section "a" to the photodetector 5. After that, wait for the corresponding time calculated by formula (1) for dust particles that exceed the size of the particles of the studied fractions to settle from their aerosol, and carry out photometric measurement of absorption of light aerosol and move the movable plate in the plane perpendicular to the direction of movement of the particles for a distance equal to the cross-section of the chamber 1. b Analogous actions are performed through the time intervals established by formula (1) necessary for the sedimentation of the studied dust fractions. After that, microscopic studies of the number of particles of different - and 50 sizes that settled on different areas of the plate at certain time intervals are carried out. Based on the results obtained with the help of the formula

Мат - /ЗаАЗрп (3) де: К - радіус частинки; р - питома вага матеріалу частинки; п - кількість частинок даного розміру, ов розраховують сумарну масу пилових частинок різних розмірів, осівших на кожній ділянці пластини, а на основі цього - дисперсний склад та концентрацію пилу в повітрі за певні проміжки часу. З метою визначенняMat - /ZaAZrp (3) where: K - radius of the particle; p - specific weight of the particle material; n - the number of particles of a given size, оv calculate the total mass of dust particles of different sizes settled on each part of the plate, and based on this - the dispersed composition and concentration of dust in the air for certain time intervals. For the purpose of definition

Р концентрації аерозолю фотометричним методом складають калібровочний графік інтенсивності поглинання світла різними фракціями аерозолю (фіг.2) та графік вагових концентрацій цих фракцій, побудований на основі обчислень результатів мікроскопічних досліджень (фіг.3). Надалі концентрацію даного виду пилу у повітрі бо визначають за інтенсивністю поглинання світла аерозолем шляхом співставлення графіків 2 і З (фіг.2,3).P aerosol concentrations by photometric method make up a calibration graph of light absorption intensity by different aerosol fractions (Fig. 2) and a graph of weight concentrations of these fractions, built on the basis of calculations of the results of microscopic studies (Fig. 3). In the future, the concentration of this type of dust in the air is determined by the intensity of light absorption by the aerosol by comparing graphs 2 and 3 (Fig. 2, 3).

Приклад 1. Проведено дослідження концентрації та дисперсного складу пилу в повітрі робочої зони електрозварювальної дільниці. Концентрація зварювальних аерозолей у повітрі робочої зони за даними гравіметричних досліджень складала бмг/м?. Вимірюванню підлягали фракції розміром 0.5 - їмкм, 1.1 - 2.Омкм, 2.1 - З.0мкм. Спочатку провели контрольні заміри інтенсивності поглинання світла камерою., яка не 65 була заповнена аерозолем. Потім через патрубки камеру заповнили аерозолем повітря робочої зони зварювальної дільниці. Відповідно до розрахунків, проведених за формулою 1, було встановлено, що інтервал часу, за який пилові частинки розміром понад Змкм повністю осядуть на пластину, складає 117с. При розрахунках було прийнято, що питома вага пилових частинок складає 7,87г/см З, густина повітря 1.810010 Укг(мОс). Через 117с після заповнення камери аерозолем на відстань, яка відповідає величині перерізу камери, була пересунута рухома пластина, на яку почали осідати фракції пилу. Вимірювання першої фракції пилу були проведені через 264с від моменту заповнення камери аерозолем, після чого рухома пластина знову була пересунута. Аналогічно були проведені наступні вимірювання. Інтервали часу між замірами другої та третьої фракцій пилу склали відповідно 1056 та 4224с. Через 117с від моменту заповнення камери аерозолем було прийнято, що інтенсивність поглинання світлового потоку аерозолем складає 10095. Через 264с в 70 результаті вимірювань встановили, що інтенсивність поглинання світлового потоку складає 73,595 від прийнятої.Example 1. A study of the concentration and dispersed composition of dust in the air of the working area of the electric welding station was conducted. According to gravimetric studies, the concentration of welding aerosols in the air of the working area was bmg/m?. Fractions with a size of 0.5 - µm, 1.1 - 2.0 µm, and 2.1 - 3.0 µm were to be measured. First, control measurements of the intensity of light absorption by the chamber, which was not filled with aerosol, were carried out. Then, through the nozzles, the chamber was filled with an aerosol of air from the working area of the welding station. According to the calculations carried out according to formula 1, it was established that the time interval during which dust particles with a size of more than Zμm will completely settle on the plate is 117s. In the calculations, it was assumed that the specific gravity of dust particles is 7.87 g/cm Z, and the air density is 1.810010 Ukg(mOs). 117 seconds after the chamber was filled with aerosol, a moving plate was moved to a distance corresponding to the cross-section of the chamber, on which dust fractions began to settle. Measurements of the first fraction of dust were carried out 264 seconds after the chamber was filled with aerosol, after which the moving plate was moved again. Similarly, the following measurements were carried out. The time intervals between measurements of the second and third dust fractions were 1056 and 4224 seconds, respectively. After 117s from the moment the chamber was filled with aerosol, it was assumed that the intensity of absorption of the light flux by the aerosol is 10095. After 264s in 70 measurements, it was established that the intensity of absorption of the light flux is 73.595 of the assumed.

Через 1056с цей показник склав 3790, а через 4224с - 195. Результати мікроскопічних досліджень представлені у табл.1. ів 1,1-2,.Омкм 1,50107 2,1-3,0мкм 110107 1,1-2,0 мкм 5.501017 7After 1056 seconds, this indicator was 3790, and after 4224 seconds - 195. The results of microscopic studies are presented in Table 1. iv 1.1-2.0μm 1.50107 2.1-3.0μm 110107 1.1-2.0μm 5.501017 7

На основі отриманих результатів при допомозі формули 2 були обчислені концентрації пилу у досліджуваному повітрі. Після цього , виходячи з даних обчислень, були побудовані та статистичне відкоректовані калібровочні графіки 2,3 за допомогою яких були визначені концентрації пилу в повітрі по 29 результатам фотометричних досліджень. Такими чином було встановлено концентрацію, дисперсність та «Ф кількісний склад зварювального аерозолю у встановлені інтервали часу коніометричним методом та концентрацію пилу за інтенсивністю поглинання світлового потоку. Концентрація пилу по результатам замірів інтенсивності світлового потоку склала через 264с 2,мг/м3, через 1056с - 1,7мг/м3, через 4224с - 0,омг/м3. юBased on the obtained results, with the help of formula 2, the concentrations of dust in the studied air were calculated. After that, based on these calculations, calibration graphs 2,3 were constructed and statistically corrected, with the help of which dust concentrations in the air were determined based on the results of 29 photometric studies. In this way, the concentration, dispersity and quantitative composition of the welding aerosol were determined in the established time intervals by the coniometric method, and the dust concentration was determined by the intensity of absorption of the light flux. The dust concentration according to the results of light flux intensity measurements was 2.mg/m3 after 264s, 1.7mg/m3 after 1056s, and 0.omg/m3 after 4224s. yu

Приклад 2, Запропонованим способом проведено дослідження концентрації та дисперсного складу зварювальних аерозолей у повітрі відібраного з робочої зони на зварювальній дільниці СТО "ВАЗ". Концентрації че пилу у повітрі у різний час дослідження визначені фотометричних методом з приміненням калібровочних графіків с представлені у таблиці 2. ча щі З їй , -Example 2. The proposed method was used to study the concentration and dispersed composition of welding aerosols in the air taken from the working area at the welding station of the VAZ service station. The concentrations of dust in the air at different times of the study were determined by the photometric method with the use of calibration graphs and are presented in Table 2.

Результати отримані фотометричним методом добре узгоджуються з результатами обчислень, проведених с на основі коніометричних досліджень. Результати коніометричних досліджень представлені у таблиці 3. з 1,1-2,Омкм 110107 -1 2,1-3,0 мкм 0.во107 1056бс 0,5-1,Омкм 14 30107 о нн ША -50 сл Похибка отриманих результатів, у порівнянні з результатами коніометричних досліджень, не перевищувалаThe results obtained by the photometric method are in good agreement with the results of calculations based on coniometric studies. The results of coniometric studies are presented in Table 3. z 1.1-2.Ωm 110107 -1 2.1-3.0 μm 0.vo107 1056bs 0.5-1.Ωm 14 30107 o nn SHA -50 sl Error of the obtained results, in comparison with the results of coniometric studies, did not exceed

Зо.Zo.

Отже, за допомогою запропонованого способу досягають отримання більш точних, ніж за способом-прототипом, результатів вимірювання концентрацій пилу. з» Література: 1. Устройство для измерения концентрации взвешенньїх веществ в потоке жидкости. Ас. СССР Мо1770831Therefore, with the help of the proposed method, more accurate results of measuring dust concentrations are achieved than with the prototype method. z» References: 1. Device for measuring the concentration of suspended substances in a liquid flow. Ass. USSR Mo1770831

А1, 23.10.1992, Бюл.Мо39. Заявка Мо4824678/25 от 09.04.90. В.А.Феокстистов, А. Н.Байша.A1, 23.10.1992, Bul.Mo39. Application Mo4824678/25 dated 04.09.90. V. A. Feokstistov, A. N. Baisha.

Claims

The formula of the invention is a method of determining the physical parameters of microparticles of the medium, which includes the registration of the light flux when it passes through an optically transparent closed chamber filled with the medium, 65, which is characterized by the fact that the number and sizes of microparticles are additionally simultaneously registered on a movable transparent plate installed at the bottom of the optical chamber, and the plate is moved in a horizontal plane discretely for 1 - 100 minutes, and the obtained results are compared with the light flux measurement data for the corresponding time intervals. « IS) cha (Se) cha « -

with . and? sh» -I (o) - 50 sl 60 b5