Огляд методів визначення кількісної оцінки димності газів, що відпрацювали
Для визначення кількісної оцінки димності користується одним з наступних методів: турбиметричним - шляхом просвічування слою газів певної товщини, що відпрацювали і нефелометричним - пропусканням газів, що відпрацювали через фільтр і подальшою оцінкою його почорніння. Внаслідок оцінки цими методами отримують дві величини, значення оптичної щільності ВГ і значення зміст сажі в ВГ, безпосередньо пов'язаних один з одним.
Прилади використовуючи нефелометричний метод оцінки ВГ вимірюють дійсна кількість зважених в газі часток, а при використанні турбиметричного методу визначають оптичну щільність певного об'єму аерозолі, що тільки частково залежить від дисперсної фази, то при перекладі одних одиниць в інші спостерігається різниця.
Для кожного методу є свої прилади. Найбільш відомі з них:
Нефелометричний метод. Якісний і кількісний склади дисперсної фази аерозолю випуску визначають при аналізі набивання абсолютного фільтра, крізь який пропускають газ протягом проміжку часу, що фіксується. За допомогою такого фільтра можна отримати найбільш достовірні дані, однак створення його представляє великі технічні труднощі. Тому про зміст дисперсної фази звичайно судять або по непрямих показниках (кольору, оптичній щільності і т.д.), або по концентраціях в газах сажі, вимірювання яких, в свою чергу, ведеться непрямими методами.
Спочатку вміст зважених часток у випускних газах двигунів оцінювався візуальним методом, при якому прозорість ВГ визначалася на фоні блакитного неба або білих хмар шляхом безпосереднього спостереження оператора. Застосовувалися наступні градації: дим ледве помітний, видимий, чорний, дуже чорний.
Надалі використовувався метод візуального зіставлення оптичної щільності з тоновими дільницями еталонних шкал в основному Рінгельмана і Шелла.
Принцип методу фільтрації полягає в пропусканні через набивання фільтра (фільтрувальний папір, ультратонкі волокна ацетилцелюлози, фільтр Петрянова і певного об'єму газу з подальшою оцінкою міри почорніння фільтра порівнянням з тоновими шкалами [1] або фотометричним в прилад включають фотоелемент, що дозволяє зв'язати міру потемніння фільтра з величиною фотоструму, що реєструється міліамперметром (рис. 1.2). Шкалу приладу градуюють в цьому випадку так, щоб по ній відразу можна було читати скільки сажі міститься в одному кубометрі газів, що відпрацювали. Різновидом методу фільтрації є метод зважування набивання фільтра до і після пропускання через нього газу.
Рисунок 1 – Принципова схема сажемера.
1 - поршневий насос; 2 - фільтр; 3 - лінза; 4 - джерело світла; 5 - вхідний патрубок для газу; 6 - міліамперметр.
Турбидиметричний метод оцінки димності. У більшості країн світу, в тому числі і в Україні, інтенсивність сажевих викидів оцінюють турбидиметричним методом по непрямому показнику димності газів, що відпрацювали, їх непрозорості. Розрахунок показує, що непрозорість середи, що містить сферичні частки, при рівних умовах визначається величиною суми їх поперечних перетинів, рівною
де V=сопst
– об'єм аерозольної бази;n – число часток, що збільшується із зростанням дисперсність.
Згідно ГОСТ 17. 2. 1. 02 76, під дисперсністю потрібно розуміти виражену в процентах оптичну щільність середи, що вимірюється з допомогою димомерів, де "0" відповідає повній прозорості, а "100" непрозорості стандартного об'єму газів. Це поняття знаходиться відповідно повному до прийнятих в оптичній оптиці і встановлених ГОСТ 7001 78 показниками якості серед в аспекті поглинання, розсіювання і пропущення ними світла:
N=(а + р )
Ч 100= (1 - t ) Ч 100%,де
a, р, t - коефіцієнти поглинання, розсіювання, пропущення світла, відповідно.t
=Фt / Фде Ф
t - потік випромінювання пройденого через ВГ, що досліджуються,Ф- потік випромінювання що попадає на ВГ.
Показник "димність" став допоміжним і тепер називається коефіцієнтом ослаблення світлового потоку внаслідок поглинання і розсіювання світла газами, що відпрацювали при проходженні ними робочої камери димомера з фотометричною базою L=0,43 м (мал. 1.3). Як основний показник, що нормується стандартом визначений натуральний показник ослаблення світлового потоку До, що представляє величину, зворотну товщині слою ВГ. Проходячи цей шар, потік випромінювання від джерела світла димомера ослабляється в 2,718 раз. Розмірність м
-1. У основі визначення показника лежить закон Бугера - Ламберта Бера.
Рисунок 2- Принципова схема димомера;
1 - джерело світла; 2 - захисне скло; 3 - вимірювальна камера;
4 - фотоелемент; 5 - міліамперметр.
Зв'язок між основним і допоміжним параметрами виражається формулою
де N в %.