Спосіб визначення фізичних параметрів мікрочастинок газопилового середовища

Винахід стосується гігієни, зокрема, вимірювань дисперсного складу та вагових концентрацій мікрочастинок, і може бути використаний для оцінки запиленості повітряного середовища. Відомий спосіб визначення фізичних параметрів мікрочастинок газопилового середовища, який включає реєстрацію світлового потоку при проходженні його через заповнену газопиловим середовищем оптично прозору замкнену камеру [1]. За відомим способом, вимірювання концентрації мікрочастинок здійснюють шляхом визначення оптичної густини досліджуваного середовища. Недоліком відомого способу є недостатній рівень інформативності і точності, оскільки вагові концентрації мікрочастинок визначають розрахунковим методом, за яким розмір мікрочастинок складної конфігурації оцінюють візуально за величиною їх проекційного діаметру, а дисперсність мікрочастинок оцінюють за величиною седиментаційного діаметру, що знижує точність виміру вагових концентрацій та приводить до значних розбіжностей при порівнянні результатів гравіметричних та коніометричних досліджень. В основу винаходу поставлено завдання вдосконалити відомий спосіб, в якому шляхом введення додаткового технологічного прийому реєстрації параметрів мікрочастинок досягають підвищення інформативності і точності дослідження. При вирішенні технічного завдання були враховані закономірності руху тіл з різною масою. Так, мікрочастинок різних розмірів, що знаходяться у замкненому об'ємі в завислому стані і мають різну масу, при дії фактора прискорення на весь об'єм, за законом інерції, відхилятимуться на різну відстань від своїх початкових координат. При цьому матиме місце зменшення оптичної густини газового середовища в передній (відповідно до напрямку руху) частині замкненого об'єму і збільшення в задній. Для мікрочастинок з однаковою питомою вагою і різними розмірами ці відхилення неоднакові. При створенні коливальних рухів камери в горизонтальній площині за наведених ви ще умов оптична густина середовища на різній відстані від переднього і заднього (відносно напрямку р уху) країв камери також неоднакова. Виходячи з наведених міркувань, поставлене завдання вирішують тим, що у відомому способі визначення фізичних параметрів мікрочастинок газопилового середовища, який включає реєстрацію світлового потоку при проходженні його через заповнену газопиловим середовищем оптично прозору замкнену камеру, відповідно до винаходу реєстрацію світлового потоку здійснюють у рухомій камері, коливання якій задають у горизонтальній площині перпендикулярно світловому потоку при заданих параметрах частоти і амплітуди, причому зміну оптичної густини середовища no ( x) вимірюють на крайових ділянках камери, а кількість мікрочастинок у заданому діапазоні розмірів визначають за формулою: Dn(D) / D D = [(8nra / 9hD) /(1+ ( pD2 nr / 9h )2 )3 / 2 ] × no ( x )' [a( pD2 nr / 9h) / 1 + ( pD2 nr / 9h)2 ] де Dn(D ) - кількість пилинок в одиниці об'єму з діаметрами від D до (D + D D ); h - в'язкість повітря; D D - приріст величини діаметра частинки; n - частота коливань камери; r - густина речовини пилинки; a - амплітуда коливання циліндра; no ( x) - емпірично вимірювана оптична густина середовища на різній відстані ( x) від краю камери, яка являє собою питому різницю між контрольною та досліджуваною камерою n o ( x) = I дослід . - Iконтр . / I дослід. × hглиб . камери ; no ( x )' - похідна від функції no ( x) по x, де x описується виразом æ 2 ö ç æ pD2 nr ö æ pD2 nr ö ÷ ÷ / 1+ ç ÷ ÷; ç aç ç 9h ÷ ÷ ç ç 9h ÷ ø è ø ÷ ç è è ø Iконтр. - інтенсивність світлового потоку при проходженні через камеру, що заповнена повітрям; Ідослід. - інтенсивність світлового потоку при проходженні через камеру, що заповнена повітряно-пиловим середовищем; h глиб .камери - глибина камери за напрямком світлового потоку. p - 3,14... Перелік фігур креслень. Фіг.1. Пристрій для визначення фізичних параметрів мікрочастинок середовища: 1. камера; 2. оптично прозорі стінки камери; 3. віброгенератор; 4. джерело світла; 5. фотоприймач; 6. вхідний патрубок; 7. вихідний патрубок. Фіг.2. Графік розподілу кількості пилових частинок різних діаметрів у відібраній пробі. Фіг.3. Графік розподілу вагових концентрацій пилових частинок різних діаметрів у відібраній пробі. Спосіб здійснюють таким чином. Через вхідний і вихідний патрубки 6, 7 (Фіг.1) камеру 1 з оптично прозорими стінками 2, встановлену на віброгенератор 3 заповнюють досліджуваним аерозолем, після чого отвори 6, 7 перекривають, приводять камеру у коливання з заданою частотою та амплітудою і проводять заміри поглинання світла при проходженні його від джерела 4 до фотоприймача 5 через ділянки, які розташовані на різній відстані від країв камери за напрямком її руху. На основі отриманих результатів, користуючись формулою 1 Dn(D) / D D = [( 8nra / 9h D) /(1 + (pD2 nr / 9h)2 )3 / 2 ]no ( x)¢[a(pD2nr / 9h) / 1 + (pD2nr / 9h)2 ] будують гра фіки (фіг.2, 3) розподілу пилових частинок різних діаметрів у середовищі за їх кількістю і масою. Приклад 1. Проведено дослідження концентрації і дисперсного складу пилу в повітрі робочої зони електрозварювальної дільниці. Концентрація зварювальних аерозолів у повітрі робочої зони за даними гравіметричних досліджень склала 81 мг/м 3 Попередньо провели заміри оптичної густини стінок камери і повітря у ній. Через отвори заповнили камеру аерозолем повітря робочої зони зварювальної дільниці. Дослідження газопилової суміші проводили у дво х частотно-амплітудних діапазонах (на частоті 100 гц з амплітудою 40 мм та 5 гц при амплітуді 80 мм). Визначення оптичної густини аерозолю з розміром частинок 3 мкм, 5 мкм, 10 мкм при першому частотно-амплітудному діапазоні провели на ділянках, розташованих на віддалі 2,5 мм, 8,0 мм і 23,0 мм від країв камери і отримали відповідно наступні значення оптичної густини: 0,000028, 0,000058, 0,000125 1/м. Для другого частотно-амплітудного діапазону заміри оптичної густини аерозолю з розміром частинок 14 мкм, 21 мкм і 30 мкм проводились на відстанях 5,0 мм. 12,5 мм, 24,0 мм. При цьому отримані такі значення оптичної густини: 0,000084, 0,000149 і 0,000202 1/м - відповідно. На основі отриманих даних за допомогою формули 1 побудували графіки (Фіг.2, 3), які відображають кількість та вагові концентрації пилових частинок у діапазоні 2-30 мкм. Загальна кількість пилових частинок склала 6,1 млн. Загальна маса - 79,5 мг/м 3. Похибка отриманих результатів не перевищувала 2,5%. Отже, за допомогою запропонованого способу досягають отримання більш точних, ніж за способомпрототипом, результатів вимірювання концентрацій пилу, що зможе бути використано у практиці санітарногігієнічних та інши х досліджень. Джерела інформації 1. Деклараційний патент UA, № 47675А, 15.07.2002, Бюл. № 7. - Спосіб визначення фізичних параметрів мікрочастинок середовища. // М.О. Кашуба, Б.Р. Бойчук.