SU748192A1 - Method of determining volumetric concentration of aerosol dispersed phase - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  параметров аэрозолей и порошков, может быть использовано в приборах дл  измерени  объемной (весовой) концентрации различных аэродисперсных систем. Известен способ измерени  объемной концентрации дисперсной фазы аэрозол  И заключаюишйс  в следующем . Поток аэрозол  пропускают через зону унипол рного коронного .разр да и далее через область поперечного к направлению движени  пото ка электрического пол ; частью пото ка, содержащего отклоненные электрическим полем частицы аэрозол , об дувают электроды и по результатам измерени  электродвижущей силы, наведенной на электродах, суд т об . объемной концентрации дисперсной фа аэрозол . Известный способ обладает следую щими недостатке1ми: поперечное электрическое поле существует в течение всего времени прохождени  аэрозол  между электрод ми г что приводит к осаждению на эле родах частиц с высокой подвижностью и тем самым обуславливает эначитель ую погрешность способу и быстрое загр знение измерительных электродов. при неравномерном распределении концентрации частиц по сечению потока (например, из-за электрического ветра в зоне унипол рного коронного разр да ) по вл етс  дополнительна  погрешность в измерении объемной концентрации . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при измен ющемс  дисперсном составе аэрозол  за счет уменьшени  погрешностей, обусловленных осаждением частиц под действием поперечного электрического пол  и неравномерным распределением концентрации частиц по сечению потока . Цель достигаетс  тем, что по предлагаемому способу поперечное к направлению движени  потока аэрозол  электрическое поле прикладывают импульсно, причем длительность импульсов выбирают из услови  минимально допустимого осаждени  на электродах частиц с наибольшей подвижностью, а период следовани  импульсов устанавливают не меньше времени прохождени  потоком аэрозол  области между электродами.The invention relates to the technique of measuring the parameters of aerosols and powders, can be used in instruments for measuring the volume (weight) concentration of various aerodisperse systems. There is a method for measuring the volume concentration of the dispersed phase aerosol. And I conclude as follows. The aerosol stream is passed through the zone of the unipolar corona discharge and then through the region transverse to the direction of the flow of the electric field; a part of the stream containing aerosol particles deflected by the electric field blows the electrodes and, based on the measurement results of the electromotive force induced on the electrodes, is judged to be about. volume concentration of dispersed phase aerosol. The known method has the following disadvantages: a transverse electric field exists during the entire time that the aerosol passes between the electrode and this leads to the deposition of high-mobility particles on the electrons and thereby causes a considerable error in the method and rapid contamination of the measuring electrodes. If the concentration of particles is unevenly distributed over the flow cross section (for example, due to electric wind in the zone of unipolar corona discharge), an additional error in the measurement of the volume concentration appears. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy with varying dispersion composition of the aerosol due to the reduction of errors caused by the deposition of particles under the action of the transverse electric field and the uneven distribution of particle concentration over the flow cross section. The goal is achieved in that according to the proposed method, an electric field is applied pulsed transversely to the direction of flow of the aerosol flow, and the pulse duration is chosen from the condition of the minimum allowable deposition on the electrodes of particles with the highest mobility, and the pulse follow-up period is set to not less than the flow time between the electrodes.

При таком режиме приложени  поперечного электрического пол  в иэмерении одновременно участвуют практически все частицы аэрозол  независимо от их распределени  по сечению потока, что повышает точность измерени  объемной концентрации дисперсной фазы аэрозол .In this mode of application of the transverse electric field, almost all aerosol particles simultaneously participate in the measurement, regardless of their distribution over the flow cross section, which improves the accuracy of measuring the volume concentration of the dispersed aerosol phase.

Н чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.H drawing shows a block diagram of the device that implements the proposed method.

В состав устройства вход т зар дна  камера 1, воздушный конденсатор дл  создани  импульсного поперечного электрического пол , содержащий высоковольтный электрод 2, измеритель1НЫЙ электрод 3 и охранные электроды 4, воздуходувка 5, источник б импульсного напр жени , синхронизатор 7, усилитель 8 тока, фильтр 9 нижних частот и индикатор 10.The device includes a charging chamber 1, an air condenser for creating a pulsed transverse electric field containing a high voltage electrode 2, a measuring electrode 3 and guard electrodes 4, a blower 5, a source of pulse voltage b, a synchronizer 7, a current amplifier 8, a filter 9 low pass and indicator 10.

При прохождении потока аэрозол  через зар дную камеру 1 частицы аэрозол  приобретают зар ды, пропорциональные квадратам их радиусовWith the passage of the aerosol stream through the charge chamber 1, the aerosol particles acquire charges proportional to the squares of their radii

д(а) С, о,d (a) C, o,

где С, - посто нна ,where C is constant,

а - радиус частицы.and - the radius of the particle.

Поток аэрозол  11, содержащий унипол рно зар женные частицы, с помощью воздуходувки 5 прокачиваютс  через воздушный конденсатор со скоростью W.A stream of aerosol 11 containing unipolarly charged particles is pumped through an air condenser at a speed W with the help of a blower 5.

На высоковольтный электрод 2 от источника 6 подаютс  пр моугольные импульсы напр жени  длительностью и периодом следовани  Т L/W, где L - длина воздушного конденсатора. Вследствие этого между электродами конденсатора возникает импульсное электрическое поле, поперечное к направлению движени  потока аэрозол , под действием которого кажда  частица приобретает скорость, поперечную скорости движени  потока и равнуюThe high-voltage electrode 2 from the source 6 is supplied by rectangular voltage pulses of duration and follow-up period T L / W, where L is the length of the air capacitor. As a result, a pulsed electric field arises between the electrodes of the capacitor, transverse to the direction of flow of the aerosol, under the action of which each particle acquires a velocity transverse to the velocity of flow and equal to

,«,, ",

65,a65, a

где Е - напр женность поперечного электрического пол  в конденсаторе ,where E is the intensity of the transverse electric field in the capacitor,

1 - в зкость воздуха, С посто нна .1 - air viscosity, С constant.

При этом через входную цепь усилител  8 тока, соединенного с измерительным электродом 3, протекает наведенный ток (t), обусловленный движением зар женных частиц аэрозол со скорост ми V (ft):At the same time, an induced current (t) flows through the input circuit of the current amplifier 8 connected to the measuring electrode 3, due to the movement of the charged aerosol particles with speeds V (ft):

°;ma)( г, d(t,a)T . J(t)Sj ()VH%P(a)|l--joo-Jda,°; ma) (r, d (t, a) T. J (t) Sj () VH% P (a) | l - joo-Jda,

min где S - площадь .измерительногоmin where S is the area of measurement

электрода 3; - радиус наименьшей частицыelectrode 3; - radius of the smallest particle

в потоке;in the stream;

f - радиус наибольшей частицы в потоке;f is the radius of the largest particle in the stream;

По - счетна  концентраци  частицBy - countable particle concentration

аэрозол ;aerosol;

la) - функци  распределени  частиц по размерам;la) - particle size distribution function;

o(t,a)- процент осаждени  под действием пол  на электродах частиц радиусом а к моментуo (t, a) is the percentage of deposition under the action of the field on the electrodes of particles of radius a by the time

времени t с начала подачи импульсного поперечного электрического пол . В пределах длительности импульса t поперечного электрического пол , выбранной из услови time t from the beginning of the filing of a pulsed transverse electric field. Within the pulse duration t of the transverse electric field chosen from the conditions

(.«max) .(. "Max).

где Where

- допустимый процент осаждени  на электродах частиц с радиусом а, имеющих наибольшую подвижность, указанный ток практически посто нен и пропорционален объемной концентрации дисперсной фазы аэрозол :- the allowable percentage of deposition on the electrodes of particles with a radius a having the highest mobility, the indicated current is almost constant and proportional to the volume concentration of the dispersed phase aerosol:

зс с S Д 4/ J -|-5ic«Xvp(a)da, CS with S D 4 / J - | -5ic «Xvp (a) da,

mmmm

независимо от дисперсного состава частиц и их распределени  в пространстве между электродами воздушного конденсатора.regardless of the dispersed composition of the particles and their distribution in the space between the electrodes of the air condenser.

Синхронизатор 7 стробирует усилитель 8 в интервале времени О t t, устран   тем самым вли ние наводки от переднего и заднего фронта импульса напр жени  от источника 6. I Усиленные импульсы тока с выхода усилител  8 поступают на фильтр 9 нижних частот, выдел ющий посто нную .составл ющую сигнала, котора  регистрируьтс  индикатором 10. Охранные электроды 4 устран ют искажение элекрического пол  на кра х электрода 3.The synchronizer 7 gates the amplifier 8 in the time interval O tt, thereby eliminating the influence of pickups from the leading and falling edges of the voltage pulse from source 6. I The amplified current pulses from the output of the amplifier 8 are fed to the low-pass filter 9, which separates the constant. The signal that is detected by the indicator 10. The guard electrodes 4 eliminate the distortion of the electric field at the edges of the electrode 3.

Вид зависимости (f(-t,a глох) в каждом конкретном случае реализации предложенного способа определ етс  трем  факторами: конструкцией воздушного конденсатора и конфигурацией потока аэрозол  в нем, распределением частиц с наибольщей подвижностью по сечению потока и напр женностью поперечного электрического пол .The type of dependence (f (-t, a gloh) in each specific case of the implementation of the proposed method is determined by three factors: the design of the air condenser and the configuration of the aerosol flow in it, the distribution of particles with the greatest mobility over the cross section of the flow and the transverse electric field strength.

Например, дл  плоского воздушного конденсатора с рассто нием между обкладками Н и потоком аэрозол , движущимс  симметрично между обкладками в виде плбского сло  толщиной h 4 Н (см. чертеж), с равномерным распределением частиц по сечению потока и напр женностью импульсного поперечного пол  Е зависимость ((Ртах) имеет видFor example, for a flat air condenser with a distance between the plates H and the aerosol stream moving symmetrically between the plates in the form of a plb layer of thickness h 4 N (see drawing), with a uniform distribution of particles over the cross section of the stream and the intensity of the pulsed transverse field E, the dependence ( (Mouths) has the form

О, при tif, fOO(t-E)Oh, with tif, fOO (t-E)

о/опры.  o / oprah.

(t.«n«x)fOOo/o При t7to+(t. "n" x) fOOo / o With t7to +

Claims (1)

Формула изобретенияClaim 5 Способ измерения объемной концентрации дисперсной фазы аэрозоля по авт.св. №409126, отличающийс я Тем, что, с целью повышения точ^ности измерений при изменяющемся IQ дисперсном составе аэрозоля, поперечное к направлению движения потока аэрозоля электрическое поле прикладывают импульсно, причем длительно'сть импульса выбирают из условия минимально допустимого осаждения на электродах частиц с наибольшей подвижностью, а период следования импульсов устанавливают не меньше времени прохождения потоком аэрозоля области между электродами.5 The method of measuring the volume concentration of the dispersed phase of the aerosol according to ed. No. 409126, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements when the dispersed composition of the aerosol varies, the electric field transverse to the direction of flow of the aerosol is applied pulsed, and the pulse duration is selected from the condition of the minimum allowable deposition of particles with the largest mobility, and the pulse repetition period is set not less than the time the aerosol flows through the region between the electrodes. 20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №409126, кл. G 01 N 15/02, 1974 (прототип).20 Sources of information taken into account during the examination 1. USSR copyright certificate No. 409126, cl. G 01 N 15/02, 1974 (prototype). ЦНИИПИ Заказ 422 4/29 Тираж 1019________ПодписноеTSNIIIPI Order 422 4/29 Circulation 1019 ________ Signed Филиал ППП ''Патент”, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Branch of PPP '' Patent ”, Uzhhorod, st. Project, 4