Исследование аэродисперсных потоков методом интегрального светорассеяния

• Автор: Чартий, Павел Валикович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ

1.1 Промышленные аэродисперсные потоки

1.2 Гравиметрический метод контроля

1.3 Методы непрерывного контроля, основанные на отборе

части потока

1.3.1 Методы с предварительным осаждением аэрозольных частиц

1.3.2 Методы измерения концентрации без отделения

аэрозольных частиц

1.4 Бесконтактные методы контроля аэродисперсных потоков

1.4.1 Акустический метод

1.4.2 Радиоактивные методы

1.4.3 Рентгеновские методы
1.4.4 Оптические методы
1.5 Анализ оптических характеристик аэродисперсных потоков
реального цементного полидисперсного аэрозоля
1.6 Основные параметры оптики частиц цементного аэрозоля
1.7 Анализ возможностей оптических методов непрерывного контроля потоков цементного аэрозоля
1.7.1 Метод спектральной прозрачности
1.7.2 Метод малых углов рассеяния
1.7.3 Метод интегрального светорассеяния
1.8 Выводы к разделу
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ
2.1 Обзор методов создания аэродисперсных сред
2.1.1 Пылевые камеры
2.1.2 Прямоточные аэродинамические трубы

2.2. Основные технические требования к пылевому стенду
2.3 Численное моделирование аэродинамических
параметров стенда
2.4 Численное моделирование концентрации аэрозоля в потоке
при его генерации
2.4.1 Непрерывная генерация полидисперсного потока
2.4.2 Импульсная генерация полидисперсного аэрозоля
2.4.3 Разработка и создание импульсного генератора
аэрозоля в потоке
2.5 Создание замкнутого пылевого стенда
2.6 Проведение исследований аэродисперсного потока гравиметрическим методом в режиме импульсной генерации
2.6.1 Методика проведения измерений
2.6.2 Результаты проведения измерений
2.7 Выводы к разделу
3 ПРОВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ МЕТОДОМ ИНТЕГРАЛЬНОГО СВЕТОРАССЕЯНИЯ
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Разработка и создание излучателя
3.3 Разработка и создание фотоприемника
3.4 Определение диаграммы направленности излучателя и поля
зрения фотоприемника
3.5 Оптическая схема макета
3.6 Оценка влияния шума и вибрации оборудования, на котором
устанавливается макет
3.7 Исследование и создание электронного блока с двойным
синхронным детектированием
3.8 Разработка решения проблемы термостабилизации
характеристик макета измерителя

3.9 Разработка и реализация автоматического аттенюатора
3.10 Разработка и создание схема макета измерителя
3.11 Экспериментальное определение индикатрисы рассеяния
света на полидисперсном цементном аэрозоле
3.11.1 Алгоритм проведение эксперимента
3.11.2 Проведение исследований аэродисперсного потока
на пылевом стенде
3.11.3 Результаты измерений
3.12 Выводы к разделу
4 ПРИМЕНЕНИЕ МИСР ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ
4.1 Метрологические аспекты промышленного применения измерителя концентрации аэрозольных частиц на основе метода интегрального рассеяния
4.2 Методы и средства обеспечения метрологических исследований измерителя в промышленных условиях
4.3 Проведение метрологических исследований измерителя в промышленных условиях
4.4 Обоснование необходимости контроля концентрации аэрозольных частиц на выходе ПГО для повышения надежности и эффективности его функционирования
4.4.1 Определение функциональной зависимости эффективности
ПГО от его надежности
4.4.2 Исследование надежности ПГО и путей ее повышения
на основе статистических наблюдений
4.4.3 Повышение надежности ПГО за счет совершенствования системы его технического диагностирования
4.4.4 Обоснование необходимости оперативного контроля выходной концентрации твердых частиц для повышения надежности ПГО

Согласно [30] для частиц выбранного размера можно применять закон Стокса без всяких поправок:
где F - сила, действующая на частицу, движущуюся относительно воздуха со скоростью и, /и - динамическая вязкость воздуха, с1 - диаметр частицы.
В работе [30] показано, что при наличии какой либо внешней силы, действующей на частицу, ее максимальная скорость, в направлении действующей силы, относительно окружающей вязкой среды будет равна
где g - ускорение частиц ы под действием силы,
т - время релаксации частицы, которое может быть найдено в предположении, что плотность частицы намного больше плотности среды, частица имеет сферическую форму и для нее выполняется закон Стокса, по формуле [30]
с12р
<2-6>
где с! - диаметр частицы, р - плотность материала частицы, р -динамическая вязкость среды.
Тогда при движении твердых частиц в воздушном потоке на горизонтальных участках стенда будет наблюдаться оседание частиц [1, 2, 30], за счет чего их концентрация в газоходе будет уменьшаться в зависимости от времени по экспоненциальному закону [30]:
где С0 - начальная концентрация частиц,
/ - время действия силы, Ъ - высота поперечного сечения газохода.
В этой же работе [30] показано, что в случае полидисперсного аэрозоля уменьшение концентрации может быть найдено независимо для каждого
С = Ъжрис1,
(2.4)
(2.5)
(2.7)