Методы измерения концентрации без предварительного осаждения аэрозоля

Обширная группа методов непрерывного измерения концентрации в пылегазовых потоках без предварительного осаждения аэрозоля основана на использовании однофазных расходомеров с предварительной их тарировкой.

Например, / 21 /, используя измерительную трубку Вентури в сочетании с диафрагмой в трубопроводе пневмотранспортёра (Рис. 13) можно измерить расходы компонентов. Так как отверстия, где производится отбор для измерения перепада давления на диафрагме, расположены близко друг к другу, то частицы на этом коротком расстоянии L, не способны приобрести большое ускорение. Таким образом, несмотря на значительные потери импульса из-за столкновения частиц с диафрагмой, основная доля перепада - P, зависит только от расхода несущего компонента G. Наоборот, в трубке Вентури с удлиненной горловиной, где время прохождения частицы велико по сравнению со временем релаксации для частицы, (расход определяется при dU_T / dt = 0) часть потерь давления P до горла обусловлена ускорением частиц и при заданной величине расхода газового компонента этот перепад давления будет пропорционален расходу частиц. Однако подобные измерительные устройства требуют непосредственной тарировки, т.к. возможно изменение тарировочных кривых при изменении типа твердых частиц. Хотя эти устройства тарируются по месту, для установки диафрагм и измерительных трубок Вентури требуется протяженный прямой входной участок, чтобы создать турбулентный поток. Работа расходомера Грэчика кольцевой формы, схема которого представлена на Рис. 14, в меньшей степени зависит от входных возмущений, вызываемых, например, такими причинами, как изгиб трубы.

Известны также случаи использования Кариолисовой силы либо, после непосредственной тарировки, вертушечных расходомеров для регистрации расхода частиц.

Одним из перспективных методов измерения концентрации пыли является пьезоэлектрический метод. Возможны два варианта использования этого метода: измерение изменений частоты колебаний пьезокристалла при осаждении на его поверхности частиц пыли и счет электрических импульсов, возникающих при соударении частиц пыли с пьезокристаллом. Существенным преимуществом метода является возможность измерять массовую концентрацию пыли. При использовании пьезоэлектрического метода для измерения счетной концентрации частиц производится суммирование электрических импульсов, возникающих при соударении частиц с пьезокристаллом. Метод применим для регистрации частиц диаметром более 2 мкм, обладает высокой разрешающей способностью, быстродействием.

К особой группе методов измерений в дисперсных потоках следует отнести оптические методы на основе ослабления светового потока. Они характеризуются малой трудоемкостью при исполнении, высокой разрешающей способностью, отсутствием вносимых в поток возмущений, практической безинерционностью измерений и возможностью проведения локальных измерений, а также возможностью полной автоматизации процесса измерений.

Анализ аэрозольных частиц был одной из первых областей применения голографии. Данный метод позволяет получить информацию о счетной концентрации частиц, их размере и положении в пространстве. Особенно эффективно использование метода импульсной лазерной голографии для регистрации быстродвижущихся частиц. Съемка частиц в любом объеме с помощью голографической установки осуществляется со временем освещения 10 ^-8 секунды, однако технические сложности реализации метода сдерживают его широкое распространение.

Особую группу методов представляют электрические методы: индукционный, контактно-электрический, емкостной и пьезоэлектрический.

В основу индукционного метода положено определение индуцированного на электроде измерительной камеры заряда, возникающего при движении через камеру заряженных пылевых частиц. Величина заряда является мерой массовой концентрации частиц в потоке. Существенным преимуществом метода является то, что для измерения общего заряда частиц не требуется осаждать их на электроде. Однако, методу присущи погрешности, так как распределение зарядов на частицах зависит от многих факторов и с течением времени может меняться в широких пределах.

Контактно-электрический метод основан на способности частиц электризоваться при соприкосновении при соприкосновении с твердой поверхностью. Основными элементами пылемера при этом являются электризатор, где происходит зарядка пылевых частиц и токосъемный электрод, которому частицы передают свой заряд. Сила тока в цепи токосъемного электрода является мерой концентрации частиц. На электризацию частиц пыли при взаимодействии их с преградами оказывает влияние физико-химические свойства частиц пыли и материала, из которого выполнен электризатор, дисперсный состав пыли, скорость движения частиц, их температура и влажность.

В емкостном методе конденсатор, между пластинами которого находятся частицы пыли, включается в цепь колебательного контура, частота собственных колебаний которого сравнивается с эталонной. По разности частот можно судить об объемной концентрации частиц.

На результаты измерений концентрации пыли акустическим методом по оценке параметров акустического поля влияют изменения скорости и температуры компонентов пылегазового потока, давление в газоходе, влажность.