Impactador em cascata

Um impactador em cascata é como impactor (analisador de partículas ou partícula) um aparelho para fracionar a detecção da massa de poeira em gases. Com sua ajuda, uma distribuição de tamanho de partícula pode ser determinada dependendo do diâmetro da partícula. Um impactador em cascata pode ser usado tanto para a detecção de poeira no ar quanto para a medição de poeira em gases fluindo. O padrão EN ISO 23210: 2009-12 especifica um impactador em cascata de dois estágios para determinar as concentrações de massa de PM 10 e PM 2,5 . Os impactadores em cascata foram descritos pela primeira vez em uma publicação de 1945.

Princípio de medição

Representação esquemática de um impactor em cascata

O princípio de medição de um impactador em cascata é baseado no fato de que, devido à sua inércia , as partículas não podem ou apenas em uma extensão limitada seguir mudanças repentinas na direção do fluxo de escoamento, e partículas de tamanhos diferentes têm inércias diferentes com a mesma densidade. Um impactador em cascata consiste essencialmente em vários estágios de impactação , cada um dos quais consiste em um ou mais bicos e uma placa defletora. Um fluxo de gás empoeirado é passado através do bico e desviado em 90 ° devido à placa defletora. As partículas com inércia excessiva não podem seguir a deflexão do fluxo e são depositadas na placa defletora. Para que as partículas separadas possam aderir, existe uma placa de recolha na placa deflectora, que pode, por exemplo, ser constituída por material de fibra de vidro .

O comprimento e a largura do bico, bem como a distância entre a placa defletora e o bico, são decisivos para o fracionamento das partículas. Ao reduzir a largura do bico com cada estágio do impactador, a velocidade do fluxo é aumentada de modo que um diâmetro de partícula menor possa ser detectado em cada estágio. A última etapa é seguida por um filtro que deve coletar as partículas que não foram separadas. As placas de coleta e o filtro são pesados após exposição à poeira .

Os bocais podem ser orifícios do mesmo tamanho, mas também podem ser orifícios . As chapas injetoras e as chapas defletoras podem ser separadas umas das outras em termos de equipamentos, mas também existem chapas defletoras nas quais são instalados os injetores das etapas seguintes. As velocidades de fluxo nos bicos variam entre 3  m / se 4 m / s no primeiro estágio e entre 100 m / se 200 m / s no último estágio.

Os níveis individuais não apresentam linhas divisórias ideais. Em vez disso, um diâmetro de partícula aerodinâmica pode ser atribuído a cada estágio , no qual a probabilidade de separação é de 50%. A precisão da pesagem é decisiva para a precisão do processo de medição. Uma vez que uma massa suficiente de poeira deve estar disponível para a medição do impactador, um fluxo de volume de gás suficientemente grande é necessário. Isso geralmente é realizado por um grande número de bicos semelhantes conectados em paralelo em um estágio de impactação.

Uma faixa de tamanho de aproximadamente 20 µm até 10 nm pode ser coberta por meio de impactores em cascata . Eles podem ser usados ​​diretamente em gases quentes e quimicamente agressivos. Os impactores em cascata de alta temperatura são projetados para temperaturas de até 1000 ° C.

variantes

O impactador em cascata passou por inúmeras modificações e ajustes ao longo do tempo. As variantes mais conhecidas do impactador em cascata incluem, por exemplo, o impactador Bern, no qual quatro impactores em cascata idênticos são conectados em paralelo para obter frações de partículas mais finas, e o impactor elétrico de baixa pressão , que funciona como uma combinação de cascata impactor e eletrômetro de aerossol. Os impactadores em cascata também são usados ​​para registrar bioaerossóis , em que a placa defletora consiste em um substrato adequado para as partículas registradas de origem biológica.

Um impactor em cascata de dois estágios deve ser usado para determinar as concentrações de massa de PM 10 e PM 2,5 ao medir as emissões de acordo com o padrão EN ISO 23210: 2009-12. A fração de PM 10 é coletada no segundo estágio de impactação, a fração de PM 2,5 no filtro final. O primeiro estágio de impactação é usado para separação grosseira.

Poeira de quartzo fino (PM 4 ) também é registrada com um impactador em cascata de dois estágios. Aqui, os dois estágios do impactador são usados ​​para separação grosseira.

literatura

  • VDI 2066 folha 5: 1994-11 medição de partículas; Medição de poeira em gases fluidos; Medição de poeira fracionada pelo método de impactação; Impactor em cascata (medição de matéria particulada; medição de poeira em gases de fluxo; medição seletiva de tamanho de partícula por método de impacto; impactador em cascata). Beuth Verlag, Berlim. ( Resumo e índice online )

Evidência individual

  1. ↑ a b Lothar Laskus, Dieter Bake: Experiências na análise de tamanho de partícula de pó de ar com o impactador em cascata Andersen. In: Poeira - limpeza. Air . 36, No. 3, 1976, ISSN  0949-8036 , pp. 102-106.
  2. Medição de partículas ↑ a b VDI 2066, folha 5: 1994-11 ; Medição de poeira em gases fluidos; Medição de poeira fracionada usando o Método de Impacto - Impactor em Cascata (Medição de Material Particulado; Medição de Pó em Gases de Fluxo; Medição Seletiva de Tamanho de Partícula pelo Método de Impacto - Impactor em Cascata). Beuth Verlag, Berlin, página 3.
  3. ↑ a b DIN EN ISO 23210: 2009-12 Emissões de fontes estacionárias; Determinação da concentração de massa de PM10 / PM2,5 nos gases de escape; Medição em baixas concentrações com impactores (ISO 23210: 2009); Versão alemã EN ISO 23210: 2009. Beuth Verlag, Berlin, página 13.
  4. ↑ Axel Berner: Sobre a teoria da medição da distribuição do tamanho do aerossol por meio de impactores em cascata simples e múltiplos. In: Poeira - limpeza. Ar. 36, No. 9, 1976, ISSN  0949-8036 , pp. 385-390.
  5. ↑ Sheldon Kay Friedlander : Smoke, Dust, and Haze - Fundamentals of Aerosol Dynamics . John Wiley & Sons, New York 1977, ISBN 0-471-01468-0 , página 164.
  6. ^ Günter Baumbach: Controle de poluição do ar. 2ª Edição. Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 1992, ISBN 3-540-55078-X , página 214.
  7. ↑ Carsten Möhlmann, Johannes Pelzer, Albert Hellmann, Jens Niklas: Determinação metrológica de ultrafinos e nanopartículas no processamento mecânico de nanomateriais e seus compostos. In: Substâncias perigosas - limpeza. Air . 72, No. 11/12, 2012, ISSN  0949-8036 , pp. 463-465.
  8. ↑ Thomas Brunner, Juergen Fluch, Ingwald Obernberger, Ragnar Warnecke: Investigações das vias de formação de aerossol durante a combustão de RSU com base em medições do impactador de alta temperatura. In: Processo de Combustível. Technol. 105, 2013, ISSN  0378-3820 , pp. 154-160.
  9. ↑ Axel Berner: Experiência prática com um impactador de 20 estágios. In: Poeira - limpeza. Ar. 32, No. 8, 1972, ISSN  0949-8036 , pp. 315-320.
  10. ↑ VDI 3867, folha 6: 2012-12 Medição de partículas no ar externo; Determinação da concentração do número de partículas e distribuição do tamanho do número de aerossóis; Impactor Elétrico de Baixa Pressão (ELPI) (Medição de partículas no ar ambiente; Determinação da concentração do número de partículas e distribuição do tamanho do número de aerossóis; Impactor Elétrico de Baixa Pressão (ELPI)). Beuth Verlag, Berlin, página 3.
  11. ↑ James H. Vincent: Amostragem de Aerosol - Ciência, Padrões, Instrumentação e Aplicações . John Wiley & Sons, Chichester 2007, ISBN 978-0-470-02725-7 , página 481.
  12. ↑ Astrid C. John, Thomas AJ Kuhlbusch, Heinz Fißan, Günter Bröker, Karl-Josef Geueke: Desenvolvimento de um impactor em cascata PM 10 / PM 2.5 para medir a emissão de poeira fina. In: Substâncias perigosas - limpeza. Ar. 59, No. 11/12, 1999, ISSN  0949-8036 , pp. 449-454.
  13. ↑ VDI 2066, folha 10: 2004-10 medição de partículas; Medição de poeira em gases fluidos; Medição das emissões de PM 10 e PM 2,5 em fontes guiadas de acordo com o método de impactação (medição de material particulado; medição de poeira em gases fluidos; Medição de emissões de PM 10 e PM 2,5 em fontes estacionárias pelo método de impactação). Beuth Verlag, Berlin, página 10.
  14. ↑ VDI 2066, folha 11: 2018-05 Medição de partículas; Medição de poeira em gases fluidos; Medição das emissões de dióxido de silício cristalino (quartzo e cristobalita) na fração de PM 4 (medição de material particulado; Medição de poeira em gases fluidos; Medição de emissões de dióxido de silício cristalino (quartzo e cristobalita) na fração de PM 4 ). Beuth Verlag, Berlin, página 10.