Устройство для определения весовой концентрации жидких аэрозолей

нн 580538

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.76 (21) 2366932/10 с присоединением заявки № (51) М. Кл G 01W 1/11

Гасударственных комитет

Совета Министров СССР цо дедам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42 (53) УДК 551.508(088.8) (45) Дата опубликования описания 09.11.77 (72) Авторы изобретения

С. П. Беляев и В. Н. Матвеев (71) Заявитель

Институт экспериментальной метеорологии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЕСОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖИДКИХ АЭРОЗОЛЕЙ

Изобретение относится к калориметрическим устройствам для определения весовой концентрации жидкого аэрозоля и может быть использовано в метеорологии для определения водности облаков и туманов, а также в химической промышленности для измерения весовой концентрации жидких реагентов, используемых в виде аэрозоля.

Известны тепловые измерители весовой концентрации жидкого (в частности водного) аэрозоля, состоящие из измерительной и компенсационной проточных камер, в которых установлены нагреватели одинаковой конструкции и равной мощности, снаб>кеные измерителями температуры (1, 21.

Вследствие отсутствия тепловой изоляции камер, массивности нагревателей, неполного испарения капель и необходимости обеспечения больших скоростей набегающего на нагреватели потока исследуемого аэрозоля эти измерители имеют невысокую точность и большую инерционность установления показаний. Поскольку о весовой концентрации жидкого аэрозоля в исследуемой среде судят по изменению температуры нагревателей, то загрязнение нагревателей пылью и солями непосредственно вносит ошибку в результаты измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения водности двухфазных туманов (3), состоящее из воздухопровода, изготовленного из материала с низкой теплопроводностью, включающего в себя две расположенные по5 следовательно проточные камеры, в которых поперек потока установлены нагреватели равных мощностей в виде пластин, а на входе н выходе помещены термопары, измеряющие перепады температуры парогазовой смеси »а

10 каждой камере. Использование калорнметрнческого метода измерения приводит к необходимости предотвращения ухода тепла нз внутреннего объема через стенки камер.

Следствием этого является необходимость из15 готовления воздухопровода с толстыми стенками из теплонзоляцнонного материала. Поэтому, будучи более точными, такие измерители обладают большой инерционностью нзза медленности процессов аккумулирования

20 и отдачи тепла стенками камер. Прн измерении меняющейся во времени весовой «онцентрации жидкого аэрозоля пульсации весовой концентрации жидких аэрозолей в исследуемой среде сглаживаются. В результате дан25 ные измерений не позволяют получить истинные значения параметра н судить о пространственной неоднородности исследуемой аэрозольной среды.

Для уменьшения инерционности в предла30 гаемом устройстве, включающем в себя воз580538 духопровод из теплоизоляционного материала с двумя проточными камерами, в которых перпендикулярно направлению потока размещены сетчатые нагреватели, а на входах и

10 выходах установлены измерители температуры, каждая из камер с помощью непроницаемой перегородки входной частью зафиксирована в корпусе и снабжена стаканом из теплоизоляционного материала, надетым на нее со стороны выходной части и размещенным тели 10, 11 температур. Камеры с зазором

60 с зазорами между нею, корпусом и перегородкой.

Кроме того, нагреватели могут быть выполнены в виде металлической сетки.

Для выравнивания температурных режи- 15 мов в обеих камерах корпус может быть выполнен из теплопроводящего материала.

Благодаря использованию известного принципа противотока в описанной выше конструкции, т. е. вследствие омывания наруж- 20 ных стенок камер прошедшей через них парогазовой смесью, существенно уменьшаются толщина и масса теплоизоляции камер (т. е. толщина стенок трубок и охватывающих их стаканов). Зто так же, как уменьшение мас- 25 сы и тепловой инерции нагревателей, позволяет при тех же тепловых потерях из камер, что и у известного устройства, т. е. при одинаковой статической точности измерителей, уменьшить инерционность измерителя. Допол- 30 нительное уменьшение инерционности происходит из-за того, что теплообмен между парогазовой смесью и стенками камер происходит одновременно как с внутренней, так и с внешней стороны стенок. 35

В динамике, например, при уменьшении весовой концентрации аэрозоля температура стенок камер и нагревателей, сохраняя предшествующее более низкое значение, вызывает дополнительный отвод тепла из камер, что 40 эквивалентно более высокой весовой концентрации аэрозоля, чем действительное. Так, из-за тепловой инерционности элементов измерителя возникает динамическая погрешность. С уменьшением теплоемкости этих эле- 45 ментов и увеличением эффективности теплообмена их с парогазовой смесью снижается инерционность измерителя.

На чертеже изображено описываемое устройство для определения весовой концентра- 50 ции жидких аэрозолей.

Металлический корпус 1 устройства разделен перегородками 2, 3. Внутри корпуса размещены трубка 4 из теплоизолирующего материала, образующая измерительную камеру, 55 в которой находится сетчатый нагреватель 5 и измерители 6, 7 температур, трубка 8, образующая компенсационную камеру, в которой находится сетчатый нагреватель 9 и измеривходят в стаканы 12, 13, зафиксированные в корпусе 1.

Устройство работает следующим образом.

Поток воздуха с взвешенным в нем капельками жидкого аэрозоля поступает в измерительную камеру, образуемую трубкой 4 и стаканом 12, проходит сквозь сетчатый нагреватель 5. При этом капельки аэрозоля испаряются в нагретом воздухе, соответственно снижая его температуру. Получившаяся парогазовая смесь обтекает противотоком трубку 4, поддерживая температуру ее наружной стенки, близкой к температуре внутренней. Затем она проходит через зазор между стаканом 12 и корпусом 1, где охлаждается, и поступает в компенсационную камеру. В этой камере парогазовая смесь снова нагревается, При этом тепло расходуется только на ее нагрев. Следовательно, в присутстви аэрозоля перепад температур на компенсационной камере всегда больше, чем в измерительной. Знание разности перепадов температур на камерах дает возможность определить весовую концентрацию жидкого аэрозоля в исследуемой среде.

Формула изобретения

1. Устройство для определения весовой концентрации жидких аэрозолей, содержащее воздухопро вод из теплоизоляцио нного материала с двумя зафиксированными в корпусе проточными камерами, в которых перпендикулярно направлению потока расположены плоские нагреватели, а на входах и выходах установлены измерители температуры, о тл ич а ю щееся тем, что, с целью уменьшения инерционности, в нем каждая камера входной частью зафиксирована в корпусе с помощью сплошной непроницаемой перегородки и снабжена надетым на нее со стороны выходной. части стаканом, размещенным с зазорами между нею, корпусом и перегородкой.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем нагреватели выполнены в виде металлической сетки.

3, Устройство по п. 1, о тл и ч а ю ще е с я тем, что в нем корпус выполнен из теплопроводящего материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство Мо 124684, кл.

G 01W 1/11, G 01N 25/58, 1969.

2. А. Neisse. Aninstrument for measurment

of concentration of liguid water in fog. The International Cloud Physics Conference, London.

August, 1972.

3. Авторское свидетельство Мо 342159, кл.

G 01W 1/00, 1970.

580538

tf

Составитель С. Непомнящая

Техред А. Камышникова Корректор Л. Денискина

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2469/12 Изд. № 910 Тираж 1109 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5