allgosts.ru13. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. БЕЗОПАСНОСТЬ13.040. Качество воздуха

ГОСТ Р ИСО 13271-2016 Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц РМ с индексом 10/РМ с индексом 2,5 в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов

Обозначение:
ГОСТ Р ИСО 13271-2016
Наименование:
Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц РМ с индексом 10/РМ с индексом 2,5 в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов
Статус:
Действует
Дата введения:
12.01.2017
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
13.040.40

Текст ГОСТ Р ИСО 13271-2016 Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц РМ с индексом 10/РМ с индексом 2,5 в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов

>

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ


НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


ГОСТР

ИСО 13271—

2016


ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Определение массовой концентрации твердых частиц РМ10/РМ25 в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов

(ISO 13271:2012, IDT)

Издание официальное

Москва Стандартинформ 2016


ГОСТ Р ИСО 13271—2016

Предисловие

  • 1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4

  • 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 457 «Качество воздуха»

  • 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 октября 2016 г. № 1514-ст

  • 4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 13271:2012 «Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц РМ10/РМ2.5в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов» (ISO 13271:2012 «Stationary source emissions — Determination of PM10/PM2 5 mass concentration in flue gas — Measurement at higher concentrations by use of virtual impactors», IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ТС 146/SC1.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочного международного стандарта соответствующий ему национальный стандарт, сведения о котором приведены в дополнительном приложении ДА

  • 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

  • 1 Область применения

  • 2 Нормативные ссылки

  • 3 Термины и определения

  • 4 Обозначения и сокращения

    • 4.1 Обозначения

    • 4.2 Сокращения

  • 5 Основные принципы

    • 5.1 Общие положения

    • 5.2 Теория виртуальных импакторов

  • 6 Спецификация двухступенчатого виртуального импактора

    • 6.1 Общие понятия

    • 6.2 Кривые разделения

    • 6.3 Проверка кривых разделения

    • 6.4 Условия эксплуатации

  • 7 Отбор проб

    • 7.1 Установка для измерений

    • 7.2 Оборудование и рабочие материалы

  • 8 Подготовка, процедура измерения и последующая обработка

    • 8.1 Общие положения

    • 8.2 Предварительная обработка

    • 8.3 Процедура измерения

    • 8.4 Процедуры взвешивания

    • 8.5 Обработка взвешиваемых деталей после отбора

  • 9 Вычисление результатов

  • 10 Рабочие характеристики

    • 10.1 Загрузка виртуального импактора

    • 10.2 Предел чувствительности

    • 10.3 Неопределенность измерения

    • 10.4 Потери частиц

  • 11 Протокол испытаний

Приложение А (справочное) Физическая оценка характеристик для вычисления объемного расхода

пробы

Приложение В (справочное) Ошибки, возникающие при отклонении от изокинетического метода отбора проб

Приложение С (справочное) Пример двухступенчатого виртуального импактора

Приложение D (справочное) Влияние колебаний температуры и состава отходящего газа на число

Рейнольдса

Приложение Е (справочное) Входное сопло

Приложение F (справочное) Список оборудования

ГОСТ Р ИСО 13271—2016

Приложение G (справочное) Определение представительной точки отбора проб

Приложение Н (справочное) Генерирование стандартного аэрозоля для калибровки виртуального импактора

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Библиография

Введение

В целях количественного определения величин РМ10и РМ25в выбросах стационарных источников или установления вклада источников РМ10 и РМ2 5 в атмосферном воздухе необходимо измерять тонко* дисперсные твердые частицы в отходящих газах промышленных источников.

Настоящий стандарт описывает метод измерения массовой концентрации РМ10 и РМ2 5 в соответствии с кривыми разделения, которые были установлены в ИСО 7708 [1] для РМ10 и РМ25 в атмосферном воздухе. Метод основан на принципе разделения потока газа с использованием двухступенчатого виртуального импактора. Этот метод применяют к более высоким содержаниям пыли, чем содержание, при котором используют каскадные импакторы, оснащенные пластинами.

Метод измерения позволяет одновременное определение содержания РМ10 и РМ2 5 в выбросах. Метод предназначен для измерения внутри трубы стационарных источников выбросов с возможными реакционными газами и/или парами воды.

Вклад в выбросы стационарных источников содержания РМ10 и РМ25 в атмосферном воздухе классифицируют как первичный и вторичный. Те выбросы, которые существуют в виде твердых частиц внутри трубы с отходящим газом и которые испускаются непосредственно в воздух, можно считать «первичными». Вторичные частицы состоят из тех выбросов, которые формируются в окружающем воздухе из-за химических реакций в атмосфере. Техника измерений в настоящем стандарте не позволяет измерить вклад выбросов дымовых газов в формирование вторичных твердых частиц в атмосферном воздухе.

ГОСТ Р ИСО 13271—2016

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВЫБРОСЫ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Определение массовой концентрации твердых частиц РМ/РМ2,5 в отходящих газах. Измерение при высоких значениях массовой концентрации с применением виртуальных импакторов

Stationary source emissions. Determination of PM10/PM2 $ mass concentration in flue gas.

Measurement at higher concentrations by use of virtual impactors

Дата введения — 2017—12—01

1 Область применения

Настоящий стандарт определяет стандартный референтный метод для определения массовой концентрации РМ10 и РМ25 в выбросах стационарных источников с использованием двухступенчатых виртуальных импакторов. Метод измерения подходит для измерений массовой концентрации частиц в трубе с отходящим газом. Метод также может быть использован для отходящего газа, который содержит высокореакционные соединения (например, серу, хлор, азотную кислоту) при высокой температуре или высокой влажности.

Настоящий стандарт применяют к высоким содержаниям пыли. Крупные частицы разделяют на сопле с эффектом незначительного отскока и захвата уловленных крупных частиц. По той же причине достаточно ограничены помехи, возникающие из-за высокого содержания в газах или выбросах.

Настоящий стандарт не применяют для определения общего массового содержания пыли.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий международный стандарт. Для недатированной ссылки применяют последнее издание ссылочного стандарта (включая его изменения).

IS012141, Stationary source emissions — Determination of mass concentration of particulate matter (dust) at low concentrations — Manual gravimetric method [Выбросы стационарных источников. Определение массовой концентрации твердых частиц (пыли) при низких концентрациях. Ручной гравиметрический метод]

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

аэродинамический диаметр (aerodynamic diameter): Диаметр сферы плотностью 1 г/см3, обладающий одинаковой предельной скоростью за счет силы гравитации в условиях спокойного воздуха и при преобладающих значениях температуры, давления и относительной влажности.

Примечание — Адаптировано из ИСО 7708 [1], статья 2.2.

3.2

фильтр тонкой очистки (backup filter): Плоский фильтр, используемый для улавливания фракции РМ2.5.

(ИСО 23210:2009 [7], статья 3.2.3)

Издание официальное

  • 3.3 фильтр для улавливания (collection filter): Плоский фильтр, используемый для улавливания крупных частиц.

  • 3.4 ______________________________________________________________________________________________________

коэффициент Каннингема (Cunningham factor): Поправочный коэффициент, принимающий во

внимание изменение во взаимодействии между частицами и газовой фазой.

(ИСО 23210:2009 [7]. статья 3.1.7)

Примечание — См. А.2.

  • 3.5 ______________________________________________________________________________________________________

диаметр проскока (cut-off diameter): Аэродинамический диаметр, при котором эффективность разделения в импакторе составляет 50 %.

(ИСО 23210:2009 [7], статья 3.1.2)___________________________________________________________

Примечание — Разделение частиц в реальных импакторах не идеально, и это отражается на кривых разделения, аналогичных кривым в примере, приведенном на рисунке 1.

А — эффективность разделения; — аэродинамический диаметр;

1 — идеальное разделение; 2 — реальное разделение

Рисунок 1 — Эффективность разделения импактора в зависимости от аэродинамического диаметра (адаптирован из ИСО 23210:2009 рисунок 2, (7])

  • 3.6 _______________________________________________________________________________________________________

держатель фильтра (filter holder): Держатель подложки, предназначенный для поддержки фильтра,

при этом анализу (взвешиванию) подлежит только осадок на фильтре.

(ИСО 15767:2009 (4|. статья 2.4)

  • 3.7

измерительная плоскость, плоскость отбора проб (measurement plane, sampling plane): Плоскость, перпендикулярная к оси газохода в месте отбора проб.

(ИСО 23210:2009 [7], статья 3.3.3)

  • 3.8

измерительная секция (measurement section): Область в газоходе, включающая измеритель-ную(ые) плоскость(и) и секции входного и выходного отверстий.

(ИСО 23210:2009 [7], статья 3.3.2)

  • 3.9

место измерения, место пробоотбора (measurement site, sampling site): Место в газоходе в области измерительной(ых) плоскости(ей), включающее конструкционное и техническое оборудование.

Примечание — Место измерения состоит из, например, рабочих площадок, измерительных портов, систем обеспечения электропитания.

(ИСО 23210:2009 (7], 3.3.1)

  • 3.10

РМ2 6 (РМ2.$): Частицы, которые проходят через селективные по размеру сопла с 50%-ной эффективностью проскока при аэродинамическом диаметре 2,5 мкм.

Примечание — РМ25 соответствует «нормативу повышенного риска по респирабельной фракции», как определено в ИСО 7708:1995(1], 7.1.

(ИСО 23210:2009 (7), статья 3.1.4)

  • 3.11

РМ10 (РМ10): Частицы, которые проходят через селективные по размеру сопла с 50%-ной эффективностью проскока при аэродинамическом диаметре 10 мкм.

Примечание — РМ10 соответствует «нормативу по торакальной фракции», как определено в ИСО 7708:1995 (1 ]. раздел 6.

  • 3.12 число Рейнольдса, Re (Reynolds number. Re): где p — массовая плотность;

v— скорость газа в сопле ускорения частиц;

/— длина;

П — динамическая вязкость.

Примечания

  • 1 Адаптировано из ИСО 80000-11:2008 (8), 11-4.1.

  • 2 «Безразмерный» параметр (параметр с размерностью 1), описывающий условия потока.

  • 3.13 число Стокса, St (Stokes's number. Sf):

PoP^ae

9q-D0

где Pop— массовая плотность, 1 г/см3;

— аэродинамический диаметр, м;

Cm— коэффициент Каннингема;

v — скорость газа в сопле ускорения частиц, м/с;

П — динамическая вязкость газа, Па-с;

Do — диаметр ускорительного сопла частиц, м.

Примечания

  • 1 Адаптировано из ИСО 23210:2009 [7]. В.2.

  • 2 «Безразмерный» параметр для определенного инструмента (параметр с размерностью 1), описывающий меры инерционного движения частицы в газовом потоке вблизи препятствия.

  • 3.14 сопло ускорения частиц (particle acceleration nozzle): Ускорительное сопло, используемое для ускорения загруженного частицами газа перед разделением в сопле для улавливания частиц.

  • 3.15 сопло для улавливания частиц (particle collection nozzle): Накопительное сопло, используемое для разделения крупных частиц.

4 Обозначения и сокращения

  • 4.1 Обозначения

А— эффективность разделения;

Ст — коэффициент Каннингема;

Dq — диаметр сопла ускорения частиц;

О, — диаметр сопла для улавливания частиц;

dae— аэродинамический диаметр;

^eniry — внутренний диаметр входного сопла;

cfso — диаметр проскока;

i — номер серии 1,2,3.....л? для идентификации фракции частиц (2,5 мкм, 10 мкм);

j — номер элемента серии 1,2,3,..., л;

/0 — длина сопла импактора;

П7фТО — масса частиц на фильтре тонкой очистки;

тФУ2 — масса частиц на фильтре для улавливания второй стадии разделения;

N— номер сопла импактора;

п — номер сдвоенных измерений;

Рать — атмосферное давление в месте измерений;

рп — нормальное атмосферное давление;

р& — различие между статическим давлением в поперечном сечении и атмосферным давлением места измерения;

qv — объемный расход при рабочих условиях;

Qvn — объемный расход при стандартных условиях и для сухого газа;

qw — объемный расход через сопло при рабочих условиях для общего потока;

ди — объемный расход через сопло при рабочих условиях для побочного потока;

Pv2 — объемный расход через сопло при рабочих условиях для основного потока;

Re — число Рейнольдса;

Sfso — число Стокса относительно среднего диаметра;

s — расстояние между концом сопла ускорения частиц и вершиной сопла для улавливания;

Т— температура газа;

Тп —стандартная температура;

и(у) — стандартная неопределенность 8 сдвоенных измерениях;

v — скорость газа в сопле ускорения частиц;

Vfg — скорость отходящего газа;

Уп — объем пробы при стандартных условиях и для сухого газа;

YnH.o.v— массовая концентрация водяного пара при стандартных условиях и с сухим газом;

Ypmj$ — содержание РМ25;

Ypm10 — содержание РМ10;

у14 — ье значение содержания первой измерительной системы;

Y2i — ье значение содержания второй измерительной системы;

q — динамическая вязкость газа;

Pn.H2o.v — плотность водяного пара при стандартных условиях;

Pop — плотность частиц (1 г/см3);

£ — отношение побочного потока на этапе использования импатора.

  • 4.2 Сокращения

ФТО — фильтр тонкой очистки;

ФУ1 — фильтр для улавливания первой стадии разделения;

ФУ2 — фильтр для улавливания второй стадии разделения.

5 Основные принципы

  • 5.1 Общие положения

При измерении частиц можно выделить три основных физических свойства:

* массовую концентрацию (например, общую пыль, РМ10. РМ25) и распределение массовых фракций;

  • - счетную концентрацию частиц и распределение частиц по размерам в ряды;

  • - морфологию частиц (например, форму, цвет, оптические свойства).

Массовую концентрацию РМ10 и РМ2 5 определяют с помощью селективного по размеру разделения взвешенных частиц в отходящих газах с использованием различных инерционных параметров частиц.

Настоящий стандарт устанавливает метод измерения для определения высокой массовой концентрации РМ10 и РМ2 5 с использованием двухступенчатых виртуальных импакторов, основанных на принципе разделения газового потока без импакторных пластин и с эффектом незначительного отскока и захвата уловленных крупных частиц.

  • 5.2 Теория виртуальных импакторов

Разделение по размеру на этапе использования виртуального импактора основано на инерционных параметрах ускоренных и замедленных частиц в потоке газа. Принцип действия, стадии разделения и основные параметры, определяющие проведение разделения, приведены на рисунке 2.

Стадия разделения состоит, в своей базовой схеме, из ускорительного сопла коаксиально ориентированного к частицам и сопла для улавливания, диаметры которых обозначены как О0 и D, соответственно (см. рисунок 2). Газ, содержащий частицы, входит в сопла и ускоряется в зависимости от О0 и общего расхода, при этом часть потока направляется в сопло для улавливания частиц. Расход, через сопло для улавливания частиц, который называется побочным расходом, составляет приблизительно 10 % от общего потока. Основная фракция или основной поток перенаправляется и отводится от сопла для улавливания частиц. Следовательно, частицы, имеющие диаметр выше определенного аэродинамического размера (размер проскока), определяются в побочном потоке, полученном соплами для улавливания частиц, и собираются на фильтре. Тонкодисперсные частицы размером менее размера проскока остаются в основном потоке и направляются на следующую стадию разделения.



1 — сопло ускорения частиц; 2 — сопло для улавливания частиц; 3 — траектории измеряемых мелкодисперсных частиц;

4 — траектории крупных частиц; 5 — направление потока; О0 — диаметр сопла ускорения частиц; О, — диаметр сопла для улавливания частиц; /о —длина сопла импактора; s — расстояние между выходным отверстием сопла ускорения частиц и входным отверстием сопла для улавливания частиц; — общий расход; — побочный расход; q^ — основной расход

Рисунок 2 — Принцип устройства виртуального импактора

Проведение стадии разделения характеризуются с кривыми разделения. Ввиду определенных характеристик процесса разделения всегда присутствуют остаточные частицы размером больше и меньше размера проскока побочного потока.

Стадию разделения определяют с диаметром проскока d^. Для частиц с этим аэродинамическим диаметром эффективность разделения на этапе использования импактора составляет 50 %. Диаметр проскока </50 вычисляют по формуле

9п- S^q- П'Оо

d*>- 4Ро.р Ст ^ ' О)

где Sfgo— число Стокса по отношению диаметру проскока для определенного инструмента;

П — динамическая вязкость газа;

Qvo — общий объемный расход через сопло при рабочих условиях;

Dq — диаметр ускорительного сопла частиц;

Ро р — плотность частиц, 1 г/см3 (инерционный диаметр проскока приведен с точки зрения аэродинамического диаметра);

ст— коэффициент Каннингема.

К построению и применению формулы (1) относятся следующие условия:

  • a) при планировании стадий разделения значение St$Q должно составлять [10] 0,4 < < 0,5;

  • b) отношение расстояния между концом ускорительного сопла частиц и началом сопла для улавливания частиц s к диаметру ускорительного сопла О0 должно быть 0,8 < s/D0< 2;

  • c) отношение длины сопла ускорения частиц /0 к диаметру О0 должно быть /0/ О0< 2,5;

  • d) отношение диаметра сопла для улавливания частиц о, к диаметру сопла ускорения частиц Оо должно быть О^Оов^ЗЗ;

  • e) число Рейнольдса Re для потока газа в сопле ускорения частиц должно быть в области ламинарного потока 100 < Re < 3000.

6 Спецификация двухступенчатого виртуального импактора

  • 6.1 Общие понятия

Настоящий стандарт определяет двухступенчатый виртуальный импактор для определения мае* совой концентрации РМ10 и РМ25 (10].

Принцип действия двухступенчатого виртуального импактора включает в себя проведение двух стадий разделения. На первой стадии отделяются самые большие частицы с использованием сопла для улавливания частиц. Крупные частицы улавливаются на плоскости фильтра. Частицы меньшего размера направляются на следующую стадию.

Двухступенчатый виртуальный импактор разделяет частицы на следующие три фракции:

  • a) частицы с аэродинамическими диаметрами более 10 мкм (первая стадия разделения);

  • b) частицы с аэродинамическими диаметрами от 10 до 2,5 мкм (вторая стадия разделения);

  • c) частицы с аэродинамическими диаметрами менее 2,5 мкм (фильтр тонкой очистки).

Масса РМ2.5 соответствует фракции с), масса РМ10 соответствует сумме фракций Ь) и с). Фракция с аэродинамическими диаметрами более 10 мкм, не используют для оценки данных по РМ10 и РМ25.

  • 6.2 Кривые разделения

Кривые разделения РМ10 и РМ2 5 при измерении выбросов должны соответствовать кривым разделения РМ10 и РМ2 5, приведенным в ИСО 7708 (1 ] для соответствующих диаметров частиц (см. рисунок 3). Стадии разделения виртуального импактора для РМ10 и РМ25 должны быть разработаны таким способом, чтобы кривые РМ10 и РМ25 отвечали требованиям эффективности разделения, установленным в таблице 1. Допустимые отклонения, установленные в таблице 1, представляют собой абсолютные проценты относительной эффективности разделения, установленной в ИСО 7708 [1].

А — степень разделения; dae — аэродинамический диаметр; 1 — норматив повышенного риска по реслирабельной фракции (РМ25); 2 — норматив по торакальной фракции (РМ10)

Рисунок 3 — Кривые разделения РМ10 и РМ2 5, определенные в ИСО 7708 (1 ]

Таблица 1 — Эффективность разделения для стадий виртуального импактора с допустимым отклонением

Диаметр частиц

Стадия РМю

Стадия РМ2$

Больше 3 мкм

Допустимое отклонение ± 10 %

Меньше 3 мкм

Допустимое отклонение ± 5 %

Больше 1,5 мкм

Допустимое отклонение ± 10 %

Меньше 1,5 мкм

Допустимое отклонение ± 20 %

  • 6.3 Проверка кривых разделения

Характеристики разделения на виртуальном импакторе должны быть оценены производителем для каждой стадии, для подтверждения соответствия критериям эффективности, определенным в 6.2. Проверка правильности должна быть выполнена испытательной лабораторией с общепринятой системой управления качеством.

Примечание —Требования к испытательным лабораториям определены, например, в ИСО/МЭК 17025(5].

Степень разделения в виртуальном импакторе должна быть определена путем проведения экспериментов с монодисперсным аэрозолем для каждой стадии, например олеиновой кислотой, поли-альфа-олефином или диоктилфталатом [10] — [12], полистирольным латексом [13] или стеклянными сферами [14] различных диаметров в диапазоне от 1 до 20 мкм. Генерирование аэрозоля должно быть выполнено с использованием механических или электрических методов с усилителем (см. приложение Н).

Для стадии отделения РМ2 5 должны быть проведены испытания, по крайней мере, с частицами шести различных диаметров от 1 до 10 мкм. Для стадии отделения РМ10 должны быть проведены испытания. по крайней мере, с частицами шести различных диаметров от 2 до 20 мкм. В обоих случаях диаметры частиц должны быть распределены по всему диапазону диаметра проскока. Один из этих диаметров частиц должен быть близким к диаметру проскока настолько, насколько это возможно.

Значения числа Стокса St^ для стадий разделения в импакторе частиц диаметрами 2,5 и 10 мкм при испытании для определения диаметра проскока должны быть вычислены на основе экспериментальных данных и формулы (1).

Эффективность разделения и определенные значения числа Стокса следует задокументировать.

  • 6.4 Условия эксплуатации

  • 6.4.1 Общий подход

Для соответствия заданному пределу в отношении диаметров частиц 2,5 и 10 мкм импактор должен работать с постоянной величиной объемного расхода, определенной заранее. Для виртуального импактора величина объемного расхода зависит только от условий отходящего газа и его вычисляют, как указано в 6.4.2 и 6.4.3.

  • 6.4.2 Переменные для вычисления объемного расхода пробы импактора

Для вычисления объемного расхода пробы необходимы следующие переменные:

  • a) состав газа;

  • b) параметры газа;

  • c) скорость газа.

  • 6.4.3 Объемный расход пробы и линии всасывания

Требуемый общий объемный расход каждой стадии qVt в условиях эксплуатации вычисляют по формуле

(2)

где i— идентификация фракции частиц (/ = 2.5,10 мкм);

О0,— диаметр сопла импактора (константа);

St50— число Стокса (константа);

q — вязкость газа;

Nf— количество сопл импактора (константа);

^50./— диаметр проскока частиц (50%-ное значение разделения на сопле; константа);

Ст1— коэффициент Каннингема для фракции частиц/; р0 р — плотность частиц, 1 г/см3.

Объемный расход для обеих стадий вычисляют отдельно. Объемный расход пробы qv в двухступенчатом виртуальном импакторе имеет следующее соотношение

(3)


Qv~ Qv.10 мкм -

Изменение объемного расхода всасывающей линии в двухступенчатом виртуальном импакторе показано на рисунке 4 и может быть упрощено по формулам (4) — (6).

Чу. 2.5 мкм


Входящий поток


Стадия РМ10


Всасываемый поток

► <?У1.10 мкм W10 мкм ■ Ру.ФУ1


Входящий поток


Стадия РМ2 5


Всасываемый поток

2.5 мкм ^2.5 мкм” Ру.ФУ2


PV2.2.5 мкм N 2.5 мкм * Ру.ФТО


Всасываемый поток


Рисунок 4 — Схематичное представление объемного расхода в двухступенчатом виртуальном импакторе

Яу. фут = мкм - Qy.io мкм = Qv.10 мш Qv.2.5 МКМ ’

Qk ФУ2 = *>2.5 мкм * <?У.2.5 МКМ ■

Яу. ФТО ~ О ^2.5 мкм) Яу ,2.5 мкм »

где Qy — объемный расход пробы;

qv д.5 мкм— входящий объемный расход на стадии РМ25;

qv ФУ1 — всасываемый объемный расход на стадии РМ10;

9у,фу2— всасываемый объемный расход на стадии РМ25;

9уфто— всасываемый объемный расход фильтра тонкой очистки;

Qvi .ю мкм — побочный поток через сопло на стадии РМ10;

мкм— номер сопла импактора на стадии РМ10;

Qu .2.5 мкм — побочный поток через сопло на стадии РМ25;

Л/25 мкм — номер сопла импактора на стадии РМ2 5;

Qv2 .2.5 мкм — основной расход через сопло на стадии РМ2 5;

мкм— отношение побочного потока на стадии РМ10;

^2.5 мкм— отношение побочного потока на стадии РМ25.

Приблизительно 10 % общего всасываемого потока на каждой стадии уходит. Поэтому ^ioMiais 0,1 И ^2.5 мкм ~ 0,1 ■

Объемный расход пробы при нормальных условиях и для сухого газа Qyn вычисляют по формуле


(7)

где Т — температура газа в условиях эксплуатации;

Тп — стандартная температура, равная 273,15 К;

Рать— атмосферное давление на месте измерения; рп — нормальное давление, равное 1 013,25 гПа;

— различие между статическим давлением в поперечном сечении при измерении и атмосферным давлением на месте измерения (атмосферное давление);

ИПн2оу— массовая концентрация паров воды при нормальных условиях и с сухим газом;

Рп.на*— плотность паров воды при нормальных условиях, равная 0,8038 кг/м3.

Для вычисления объемного расхода согласно формуле (2) должны быть рассчитаны следующие параметры:

  • - динамическая вязкость п(7) газовой смеси в условиях эксплуатации;

  • - коэффициент Каннингема Ст> фракции частиц /.

Формулы для вычисления этих параметров приведены в приложении А.

  • 6.4.4 Диаметр входного сопла

Диаметр dentry входного сопла вычисляют из требуемого объемного расхода пробы qv и скорости отходящего газа v(g в месте отбора проб по формуле

0,9£(= -^-/^51,3. (8)

" «dentry I

Наиболее предпочтителен сверхизокинетический метод отбора проб воздуха, т. к. ошибка в эффективности разделения в этом методе меньше, чем при изокинетическом отборе проб (см. приложение В).

  • 6.4.5 Применимые условия эксплуатации

Метод измерения, определенный в настоящем стандарте, применим для режимов работы, установленных в таблице 2. Составы газа колеблются от воздуха до отходящих газов с углекислым газом объемной долей 30 %.

Таблица 2 — Типичные рабочие условия для метода измерения

Наименование параметра

Среднее значение

Минимальное значение

Максимальное значение

Концентрация пыли, мг/м3

40

1

200

Температура, °C

135

20

250

Давление, гПа

1000

850

1100

Содержание водяного пара. мг/м

30

0

100

а Точка росы должна быть ниже температуры отходящего газа

Если эти рабочие условия не соблюдены, особенно при высоком содержании паров воды или высоких температурах отходящего газа, то измерения должны быть проведены таким способом, чтобы число Рейнольдса каждой стадии разделения составляло от 100 до 3000. В таком случае выполняется условие подобия в соответствии с теорией Марпла и Лю (15]. Число Рейнольдса потока для каждой стадии может быть определено в соответствии с приложением D.

  • 6.4.6 Компоненты

В структуру двухступенчатого виртуального импактора должны входить следующие компоненты:

  • - входная воронка в соответствии стребованиями ИСО 12141, при необходимости;

  • - сопла ускорения частиц для стадии разделения РМ10;

  • - сопла для улавливания частиц, фильтр для улавливания и держатель фильтра для фракции частиц с диаметром более 10 мкм;

  • - сопла ускорения частиц для стадии разделения PM2.s;

  • - сопла для улавливания частиц, фильтр для улавливания и держатель фильтра для фракции частиц диаметром от 10 до 2,5 мкм;

  • - фильтр тонкой очистки и держатель фильтра для фракции частиц с диаметром менее 2,5 мкм. Пример каскадного виртуального импактора приведен в приложении С.

7 Отбор проб

  • 7.1 Установка для измерений

На рисунке 5 приведен общий пример установки для измерения. Приборы для измерения объема газа необходимо использовать под давлением, измеряемым манометрами.

1 — входное сопло; 2 — двухступенчатый виртуальный импактор. 3 — опорная труба; 4 — колонки охлаждения и сушки;

5 — клапаны; 6 — манометры; 7 — расходомеры; 8 — приборы для измерения объема газа с термометром. 9 — всасывающее устройство; 10 — приборы для измерения температуры; 11 — трубки Лито с дифференциальным измерителем давления;

12 — направление потока отходящего газа

Рисунок 5 — Пример конструкции системы отбора проб

При измерении допустимо использование трех устройств всасывания. В этом случае, требования к компонентам ниже по потоку от импактора должны соответствовать ИС012141.

Системы отбора проб с прямым входным соплом могут применяться для измерений внутри дымовых труб. Измерения внутри трубы с s-образным соплом могут привести к более высоким потерям частиц. В процессе измерений необходим точный контроль внешней температуры импактора для получения точного диаметра проскока. Если выполняют измерения внутри трубы с s-образным соплом перед импактором, то предварительно должны быть выполнены испытания по проверке, включающие количественный анализ потерь, связанных с крупными и мелкодисперсными частицами. Такие измерительные установки могут быть использованы, только если потери частиц в процессе отбора проб составляют менее 10 % общей массы мелкодисперсных частиц, уловленных на фильтре тонкой очистки.

  • 7.2 Оборудование и рабочие материалы

  • 7.2.1 Оборудование для отбора проб

Виртуальный импактор должен быть изготовлен из коррозионно-устойчивого материала, например, титана или нержавеющей стали. Входное сопло должно быть изготовлено из того же самого материала, что и виртуальный импактор. Должен быть доступен ряд сопл с различными эффективными диаметрами, по крайней мере, от 3 до 18 мм (см. приложения С и Е).

  • 7.2.2 Оборудование для экстракции и регулирования объемного расхода пробы

Используется следующее оборудование для экстракции и регулирования объемного расхода пробы:

  • - гибкие трубки для газа достаточной длины для соединения частей пробоотборной линии ниже по потоку от всасывающей трубки;

  • - крепление с закрепленной трубкой или стержнем для настройки виртуального импактора;

  • - специальный нагреватель для регулирования температуры всего импактора, при необходимости;

  • - сушильная колонка с влагопоглотителем для осушения пробы газа;

  • - всасывающее устройство (например, коррозионно-устойчивый газонепроницаемый насос с защитным фильтром и минимальной подачей в 2 м3/ч при 0,04 МПа в области всасывания, предпочтительно с автоматическим регулятором потока);

  • - один прибор для измерения объема газа с номинальной мощностью 3 м3/ч и два прибора для измерения объема газа с номинальной мощностью 1 м3/ч;

  • - расходомер газа;

  • - прибор для измерения температуры потока пробы газа;

  • - прибор для измерения статического давления в трубопроводе или статического перепада давления между трубопроводом и атмосферным воздухом на месте измерения;

  • - прибор для измерения времени;

  • - прибор для измерения атмосферного давления на месте измерения;

  • - выключатель и распределительные клапаны или другое устройство для регулирования потока пробы газа.

В зависимости от свойств газа может потребоваться уловитель конденсата, чтобы избежать его попадания в измеряемый фильтр. В случае необходимости, должно быть обеспечено нагревание или охлаждение уловителя конденсата.

Примечание — Требования по отношению к оборудованию для экстракции и регулирования объемного расхода пробы установлены, например, в ИСО 12141.

  • 7.2.3 Оборудование для измерения скорости газа, его состава и стандартных величин

Используется следующее оборудование для измерения скорости и состава газа:

  • - прибор для измерения скорости газа, например, трубка Пито с микроманометром;

  • - газовые анализаторы для определения СО2 и О2 в отходящем газе;

  • - прибор для измерения температуры;

  • - устройство для измерения содержания паров воды.

Примечание — Требования по отношению к оборудованию для измерения скорости газа и его состава установлены, например, в ИСО 12141.

  • 7.2.4 Оборудование для предварительной и последующей обработки в лаборатории

Используется следующее оборудование для предварительной и последующей обработки фильтров для проб в лаборатории:

  • - микровесы, например, диапазон измерений: 60 г, шкала: 0,1 мг;

  • - сушильный шкаф;

  • - емкость для транспортирования фильтров для отбора проб.

  • 7.2.5 Рабочие материалы

Используются следующие рабочие материалы:

  • - плоский фильтр из кварцевого волокна;

  • - осушитель, например, силикагель с цветовым индикатором.

Фильтр для улавливания частиц и фильтр тонкой очистки должны состоять из плоских фильтров из кварцевого волокна, и соответствовать следующим минимальным требованиям.

  • a) Пропускная способность фильтра должна составлять более 99,5 % на испытательном аэрозоле со средним диаметром частиц 0,3 мкм при ожидаемом максимальном расходе или 99,9 % на испытательном аэрозоле с частицами небольшого диаметра 0,6 мкм. Такая пропускная способность должна быть подтверждена поставщиком фильтров;

  • b) Материал фильтра не должен реагировать с компонентами, содержащимися в отбираемом газе, или адсорбировать их, должен быть термически устойчивым, учитывая ожидаемую максимальную температуру (кондиционирование, отбор проб и т. д.).

8 Подготовка, процедура измерения и последующая обработка

  • 8.1 Общие положения

Измерительные порты должны соответствовать требованиям международных или национальных стандартов относительно местоположения, числа и конструкции.

Габариты измерительных портов должны позволять проводить прямое введение виртуального импактора в трубопровод отходящего газа без контакта с внутренними стенами трубопровода.

Измерительная секция должна соответствовать требованиям применяемого стандарта.

Примечание —Требования к измерительной секции определены, например, в ИС012141 или ЕН 15259(9].

Условия отходящего газа должны быть постоянными во время отбора проб, чтобы гарантировать, что изокинетическая скорость сохраняется в диапазоне между 90 % и 130 % от вычисленного значения (см. 8.3.4).

Виртуальный импактор следует использовать в трубопроводе с отходящим газом с входным соплом в направлении вверх по течению (см. рисунок 5).

Отбор проб должен быть выполнен в точке отбора проб, являющейся представительной для скорости отходящего газа. Такая представительная точка отбора проб должна быть определена в соответствии с приложением G.

Необходимо соблюдать такие условия, в которых диаметр проскока не изменяется во время отбора проб. При постоянных условиях отходящего газа это может быть осуществлено путем поддержания постоянным потока пробы газа.

  • 8.2 Предварительная обработка

  • 8.2.1 Виртуальный импактор

Виртуальный импактор следует очищать в соответствии с инструкциями производителя через промежутки, установленные в плане измерения.

Примечание — Требования к плану измерений установлены, например, в ЕН 15259 [9].

Все внутренние поверхности виртуального импактора должны быть очищены между измерениями на месте, например, с помощью ткани из микрофибры.

  • 8.2.2 Фильтр для улавливания и фильтр тонкой очистки

Подготовка наборов фильтров должна быть выполнена 8 лаборатории.

Фильтры для улавливания частиц и фильтры тонкой очистки должны быть размещены в специально промаркированных держателях. Фильтры с держателями должны быть равномерно высушены, сбалансированы и взвешены в соответствии с ИСО 12141.

Фильтры для улавливания частиц и фильтры тонкой очистки должны храниться и транспортироваться в закрытых и специально промаркированных коробках.

8.3 Процедура измерения

  • 8.3.1 Планирование измерения

При составлении плана измерений, как правило, следует включить следующие элементы:

  • a) условия работы предприятия, включая описание топлива или исходного сырья, компонентов отходящего газа и стандартных величин (например, температура, давление, измеряемое содержание паров воды);

  • b) дату и время отбора проб и место измерений;

  • c) применяемые методы измерения;

  • d) измерительные секции и места измерения;

  • e) технический консультант и необходимый персонал для проведения измерений;

0 процедуры отчетности.

Примечание — Рекомендации для испытательных лабораторий установлены, например, в ИСО/МЭК 17025 (5].

Продолжительность отбора проб зависит от содержания пыли и ее фракционного состава в отходящем газе. Если эти параметры неизвестны, они должны быть определены путем предварительных измерений. Продолжительность отбора проб должна быть определена таким образом, чтобы избежать перегрузки фильтров для улавливания частиц и фильтров тонкой очистки, при этом отобрать достаточную массу пыли.

  • 8.3.2 Данные об отходящем газе

Перед измерением должны быть определены следующие данные об отходящем газе:

  • a) скорость отходящего газа;

  • b) состав отходящего газа: О2, СО2, N2, пары воды;

  • c) температура;

  • d) статическое давление.

  • 8.3.3 Определение уровня объемного расхода пробы газа

Объемный расход пробы газа в условиях эксплуатации должен быть определен в соответствии с 6.4.3. Этот объемный расход должен быть преобразован 8 соответствии с условиями в измерительном приборе. Начальные величины для расчета измеренного значения определены в соответствии с 8.3.2.

Объемный расход пробы газа во время отбора проб следует контролировать и поддерживать постоянным в пределах ± 5 % номинального значения, чтобы гарантировать, что характеристики проскока обеих стадий разделения не изменяются.

  • 8.3.4 Выбор входного сопла

Эффективный диаметр входного сопла должен быть рассчитан в соответствии с формулой (8).

Отбор проб должен производиться при изокинетической скорости в диапазоне между 90 % и 130 % вычисленного значения. Входное сопло должно быть выбрано соответственно. Пример выбора входного сопла приведен в С.2.

  • 8.3.5 Проверка герметичности

Система отбора проб должна быть собрана и проверена на возможные утечки путем герметизации входного сопла и включения всасывающего устройства. Утечка должна составлять менее 2 % нормального расхода. Это может быть измерено, например, с помощью изменения давления после вакуумирования пробоотборной линии до наибольшего значения вакуумирования, достигаемого во время отбора проб. Во время отбора проб проверка герметичности может быть произведена при непрерывном измерении содержания соответствующего компонента газа (СО2, О2 и т. д.) непосредственно в трубе и ниже по течению пробоотборной линии. Любое фиксируемое различие между этими содержаниями указывает на утечку в частях пробоотборного оборудования, раслоложенныхза пределами газохода с отходящим газом. В таком случае утечку следует изучить и устранить.

  • 8.3.6 Измерение

Виртуальный импактор, оборудованный соответствующим входным соплом, до начала измерений должен находиться при температуре отходящего газа. Если температура отходящего газа близка к точке росы паров воды, то весь виртуальный импактор должен быть нагрет до температуры отходящего газа за пределами трубы.

Примечание — Большая масса виртуального импактора может привести к его длительному нагреванию.

Вовремя установки пробоотборная линия должна быть вставлена в газоход с отходящим газом таким образом, чтобы избежать любого контакта между входным соплом и газоходом. Измерительные порты должны быть герметизированы, чтобы минимизировать поступление кислорода в газоход или отходящий газ за его пределами.

Угол между центральной осью входного сопла и направлением потока должен быть менее 10 *. Три клапана выключателя должны быть открыты, всасывающее устройство должно быть включено и установлено значение объемного расхода, рассчитанное в 6.4.3.

Объемный расход следует проверять и регистрировать, по крайней мере, каждые 5 мин во время отбора проб и регулировать в случае отклонения от расчетного значения.

Динамическое давление следует непрерывно проверять, трубкой Пито или другим подходящим измерительным прибором, установленным в фиксированном месте или в пробоотборной линии, и регистрировать, по крайней мере, каждые 5 мин.

Пробоотборная линия должна быть удалена из газохода с отходящим газом после отбора проб. Виртуальный импактор должен быть удален, когда статическое давление становится отрицательным, прежде чем всасывающее устройство будет остановлено.

Объем пробы для измерения должен быть определен и зарегистрирован. Каждый объем пробы в трех всасывающих устройствах должен быть зарегистрирован и вычислен общий объем пробы.

  • 8.3.7 Замена фильтра

Держатель фильтра тонкой очистки и держатель фильтра для улавливания частиц должны быть отделены от виртуального импактора и перенесены в емкости для транспортирования. Следует избегать любого загрязнения фильтров.

  • 8.4 Процедуры взвешивания

  • 8.4.1 Общие положения

Фильтр тонкой очистки и фильтр для улавливания частиц второй стадии должны быть взвешены. При этом они должны быть взвешены вместе с держателями и без них. Рекомендуют взвешивать фильтр с держателем.

Примечание — В качестве проверки достоверности фильтр для улавливания частиц первой стадии также может быть взвешен.

  • 8.4.2 Предварительная обработка взвешиваемых деталей

Взвешенные детали должны сушиться в сушильном шкафу, по крайней мере, 1 ч при температуре, по крайней мере, на 20 °C превышающей максимальную температуру, достигаемую во время отбора проб.

После высыхания фильтры и/или держатели фильтров должны быть помещены в эксикатор, расположенный в комнате, где проводилось взвешивание, по крайней мере, на 8 часов.

  • 8.4.3 Взвешивание

Взвешивают фильтр на подходящих электронных весах с точностью ± 0,1 мг. Настоятельно рекомендуют, чтобы были использованы одни и те же весы для предварительного и последующего взвешивания. 14

Перед выполнением любой серии взвешиваний необходимо:

  • a) откалибровать весы с эталонными массами;

  • b) выполнить дополнительные проверки путем взвешивания деталей для контроля, которые идентичны деталям, используемым в измерении, и предварительно обработаны при той же температуре и влажности и защищены от загрязнения;

  • c) записывают равновесную относительную влажность и температуру в комнате.

Увеличение или уменьшение результата взвешивания может произойти вследствие следующих причин:

  • 1) электростатические изменения, которые приводят к неустойчивым показаниям и которые должны быть устранены заземлением или нейтрализованы,

  • 2) гигроскопичные характеристики материала фильтра и/или пыли. Взвешивание должно быть выполнено в течение 1 мин после изъятия из эксикатора. Снимают два дополнительных показания в интервале 5 с после начального показания. Если наблюдают значительное увеличение или уменьшение в показаниях весов в зависимости от времени из-за природы материала, то проводят специальные процедуры, такие как экстраполирование показаний к начальным условиям,

  • 3) небольшие различия в температуре между температурами взвешиваемой детали и окружающей среды могут нарушить равновесие.

  • 8.5 Обработка взвешиваемых деталей после отбора

Для оценки данных используют фильтр тонкой очистки и фильтр для сбора на второй стадии.

Взвешиваемые детали должны быть высушены в сушильном шкафу в течение, по крайней мере, одного часа при температуре от 100 °C до 120 °C, приведены к комнатной температуре и взвешены в соответствии с 8.4.2 и 8.4.3.

9 Вычисление результатов

Концентрацию РМ2 5 y(PM2.s) в отходящем газе вычисляют по формуле

Y(PM2.s) =


ma>p Уп


(9)


где тФР — масса частиц на фильтре тонкой очистки;

Уп — объем пробы при нормальных условиях и для сухого газа.

Концентрацию РМ10 y(PM10) в отходящем газе вычисляют по формуле

_ т9Р * т ФУ2

(10)


Y(PM10) - v

где л)фр — масса частиц на фильтре тонкой очистки; тФУ2 — масса частиц на фильтре для сбора на второй стадии разделения;

Уп — объем пробы при нормальных условиях и для сухого газа.

Объем пробы Уп при нормальных условиях для сухого газа должен быть вычислен из объема пробы при условиях, преобладающих в приборе для измерения объема газа.

Фильтр для сбора на первой стадии разделения не должен быть использован для определения общего содержания пыли.

Примечание — Виртуальные импакторы всегда показывают потери частиц. Эти потери частиц в соответствии с нормативом относят к крупным частицам. Если фракции РМ25 и РМ10 в общем содержании пыли требуют определения, необходимо провести дополнительное параллельное измерение общего содержания пыли.

10 Рабочие характеристики

10.1 Загрузка виртуального импактора

Загрузка фильтра тонкой очистки и фильтров для улавливания частиц на стадиях разделения не должна превышать предельно допустимую загрузку, установленную производителем.

Период отбора проб зависит от содержания пыли и фракционного состава отходящего газа. Оба значения могут быть определены в предварительных измерениях для выбора периода отбора проб, которые не позволяют перегружать фильтры для улавливания частиц и тонкой очистки.

  • 10.2 Предел чувствительности

Предел чувствительности виртуального импактора должен быть оценен на основе общей обнаруживаемой массы на фильтре и номинального объема пробы.

Предел чувствительности РМ10 зависит от двух независимых взвешиваний (фильтра тонкой очистки и фильтр для улавливания частиц на второй стадии). Поэтому для него значение предела чувствительности выше, чем для РМ25.

  • 10.3 Неопределенность измерения

Неопределенность измерения импактором должна быть определена на месте измерения путем парных измерений с двумя идентичными измерительными системами. Проба должна быть взята в одной и той же точке измерений в поперечном сечении измерительной секции. Стандартную неопределенность и(у) в соответствии с ИСО 20988 [6] вычисляют по формуле

где Yu— /-е значение содержания первой измерительной системы;

Y2.J— /-е значение содержания второй измерительной системы;

п— число парных измеренных значений.

Определяют неопределенность измерения виртуального импактора, по крайней мере, в рабочих условиях на предприятии и в условиях отходящего газа, которые являются представительными для будущего применения виртуального импактора. Испытания должны быть выполнены лабораторией, работающей с общепризнанной системой управления качеством.

примечание — Требования для испытательных лабораторий установлены, например, в ИСО/ МЭК 17025 [5].

  • 10.4 Потери частиц

Потери частиц, при использовании импакторов, происходят во время отбора проб. Согласно теории [17], часть частиц не разделяется на стадиях разделения в импакторе на фильтрах для улавливания частиц и фильтрах тонкой очистки, а оседает на стенках. Эти частицы не учитывают при определении массы условных фракций. Вследствие этого сумма масс на фильтре для улавливания частиц и фильтре тонкой очистки, не отражает общего массового содержания пыли в отходящем газе.

Всесторонние исследования (см. (18]. [19]) показали, что потери возрастают с увеличением размера частиц.

Примечание

  • 1 Если условно принято одинаковое распределение потерь частиц, то при отнесении отдельных фракций (РМ10 и РМ2 5) к общей измеренной массе пыли, вычисленное распределение сдвигается к частицам меньшего размера.

  • 2 Если потери связывают только с крупными частицами, при отнесении отдельных фракций (РМ10и PM2s) к общей измеренной массе пыли, вычисленное распределение сдвигается к частицам большего размера. Это предположение наиболее близко к действительности, т. к. известно, что потери частиц связаны с фракцией крупных частиц.

11 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать, по крайней мере, следующую информацию:

  • a) результаты измерений выбросов, включая неопределенность измерения;

  • b) подробную информацию о предприятии и обо всех элементах, важных для планирования измерения (см. 8.3.1);

  • c) все измеренные и расчетные значения и результаты.

Приложение А (справочное)

Физическая оценка характеристик для вычисления объемного расхода пробы

А.1 Зависящая от температуры динамическая вязкость газа

Для вычисления динамической вязкости при рабочих условиях должны быть определены объемные доли различных компонентов газа. На основании количественного состава рассчитывают динамическую вязкость компонентов. Вязкость газовой смеси рассчитывают по вязкостям компонентов.

Динамическая вязкость отдельного компонента газа пробы при рабочих условиях вычисляют по формуле


(А.1)

где j — идентифицирует отдельный компонент пробы газа (/ — СО2>О2, N2, воздух, пары воды); ty(T) — динамическая вязкость компонента j при условиях эксплуатации;

г)П1 — динамическая вязкость компонента j при стандартной температуре Тп (константа); Т — температура газа;

Тп — стандартная температура (равная 273,15 К);

Sy— константа Сазерленда компонента /.

Соответствующие объемные доли <р, во влажном отходящем газе вычисляют по формулам: - для j — СО2, О2, N2 и воздуха:

'=<₽"' ~Г~У----

(A2)


I rnHyOv

1+---—

( Pn.HjO.v

-для/ — пары воды: где фу —объемная доля компонента/в сухом газе;

Фн2О ~


Vn.HjO.v

Pn.HjO.v


1

Pn.HjO.v j


(A.3)


^n.H2o.v — массовое содержание паров воды при нормальных условиях и с сухим газом;

рп н3ол — плотность паров воды при нормальных условиях (константа).

Зависящую от температуры динамическую вязкость газа при рабочих условиях вычисляют по формуле

X ФД (Т)л/МуТС111у

О(Л= ' V fMl— ~ ■ <А-4)

/ "у MyTcnty

i

где фу — объемная доля компонента / в сухом газе;

Тсп<7— критическая температура компонента/(константа);

Му — молекулярная масса компонента / (константа).

А.2 Коэффициент Каннингема

Для вычисления коэффициента Каннингема необходимо определение длины среднего свободного пробега и средней молярной массы газа. Длину среднего свободного пробега Л вычисляют по формуле

Л=2П(7) Itt_R_T py 8М

где г)(Т} — зависящая от температуры вязкость газа; р — абсолютное давление газа;

М — средняя молярная масса газовой смеси; R — газовая постоянная.

Среднюю молярную массу М пробы газа вычисляют по формуле

М=Х Ф,МГ

/

(А.5)


(А.6>


Коэффициент Каннингема Ст, фракции частиц i вычисляют по формуле


(А.7)


где /— идентифицирует фракции частиц (/ = 2.5, 10 мкм);

А — длина среднего свободного пробега; с/зэ, — отрезок диаметра фракции частиц i.

А.З Плотность газа

Плотность ррТ( влажного газа при рабочих условиях вычисляют по формуле (РжпЬ* Pst)7*n (Рп + K»,H?O.v)

РрП----- --------

(А.8)


(А.9)


ч-1 - ’11.H2O.V

( Pn.HjO.v

Плотность рп смеси сухого газа вычисляют по формуле

Рп - Pn.j-

/

где Ф, — объемная доля компонента j в сухом газе;

Тп — стандартная температура, равная 273,15 К;

Pamt>“ атмосферное давление на месте измерения;

рп— нормальное давление, равное 1 013,25 гПа;

Psi — различие между статическим давлением в поперечном сечении и атмосферным давлением на месте измерения (атмосферное давление);

Vn.HjO.v— массовое содержание паров воды при нормальных условиях и с сухим газом.

А. 4 Константы

Таблица А 1 — Константы необходимые для расчетов

Константа

Символ

Значение

Единица измерения

Газовая постоянная

R

8,31451

Дж/(моль К)

Стандартная температура

Тп

273,15

К

Нормальное давление

Рп

1013,25

гПа

ПлотностьСО? при нормальных условиях

Рп. COi

1,977

кг/м3

Плотность О2 при нормальных условиях

Рп, О2

1,429

кг/м3

Окончание таблицы А. 1

Константа

Символ

Значение

Единица измерения

Плотность N2 при нормальных условиях

Pn. Н2

1,251

кг/м3

Плотность сухого воздуха при нормальных условиях

Рп, юад

1,293

кг/м3

Плотность ларов воды при нормальных условиях

Pn.HjO.v

0,804

кг/м3

Плотность частиц

Ро.р

1000

кг/м3

Динамическая вязкость СО2

Пп. со?

1,370 10'5

кг/м

Динамическая вязкость О2

Пп.О}

1,928 10'5

кг/м

Динамическая вязкость N2

Пп. n2

1,652 10"5

кг/м

Динамическая вязкость воздуха

Пп, воза

1,717 10"5

кг/м

Динамическая вязкость паров воды

П n.HjO.v

8,660 10'®

кг/м

Молярная масса СО2

СО]

44,01

г/моль

Молярная масса О2

Ч Oj

32,00

г/моль

Молярная масса N2

28,02

г/моль

Средняя молярная масса сухого воздуха

28,97

г/моль

Молярная масса паров воды

18,02

г/моль

Константа Сазерленда СО2

$СО2

273

к

Константа Сазерленда О2

So,

125

к

Константа Сазерленда N2

SN>

104

к

Константа Сазерленда воздуха

SM3A

113

к

Константа Сазерленда ларов воды

650

К

WCO2 TcnLCOj

115,7

л/ г - моль'1 • К

Т^Ог

70,4

л/г- моль'1 • К

Tcm.Nj

59,5

->/г моль'1 • К

MT ent ВОЗД

61,9

л/г моль*1 • К

WHao TcntHjO

107,9

л/г моль'1 • К

Приложение В (справочное)

Ошибки, возникающие при отклонении от изокинетического метода отбора проб

В дополнение к неопределенности измерения, определенной с помощью многократных определений в условиях повторяемости или воспроизводимости, дальнейшие вклады неопределенностей обусловлены отбором проб только в одной измерительной точке или отклонениями от изокинетического метода отбора проб воздуха

Принято считать, что все измерения выполнены в точке отбора проб, которая соответствует условиям поперечного сечения места измерения. Поэтому этим вкладом в неопределенность нужно пренебречь

Для изокинетического метода отбора проб может быть оценен только диаметр входного сопла, т. к. объемный расход через импактор, вычисляемый перед измерением, сохраняется постоянным во время всего отбора проб Соответствующие вклады в неопределенность измерения могут быть оценены теоретически для разного размера частиц.

Эффективность разделения пробоотборной системы для частиц с различными аэродинамическими диаметрами должна быть вычислена по изокинетической скорости [19]. На рисунке В.1 приведены примеры эффективности разделения различных фракций частиц как функции отношения скорости газа во входном сопле к скорости отходящего газа в газоходе. Вычисления основаны на атмосферном воздухе со скоростью газа 10 м/с и диаметром входного сопла 10 мм.

Примечание — Эффективность разделения является отношением содержания частиц в пробе, отобранной при определенном иэокинетическом режиме, к содержанию частиц при изокинетическом методе отбора проб с изокинетической скоростью 1,0.

Чтобы соответствовать заданным пределам значений диаметра проскока частиц в 10 и 2,5 мкм, виртуальный импактор должен работатьс постоянным объемным расходом пробы, который будет определен заранее. Объемный расход зависит только от условий отходящего газа, которые могут быть предварительно вычислены. Изокинети-ческий метод отбора проб воздуха должен быть установлен путем выбора сопла для отбора проб соответствующего диаметра. В противном случае отбор проб должен быть выполнен с изокинетической скоростью от 90 % до 130 % вычисленного значения по формулам Дэвиса (В.1) и (В.2) [19], как показано на рисунке В.1. (Изокинетическая скорость — отношение скорости газа во входном сопле vemry к скорости отходящего газа vf9). Входное сопло должно быть выбрано соответственно.

Ventry


Yi _ v*g 1

Ya Gentry 1 + 2Sferrtfy


(В1)

(В.2)

где Yi — содержание пыли, полученное изокинетическим методом отбора проб; ув — содержание пыли, полученное анизокинетическим методом отбора проб; Vfg — скорость отходящего газа;

Ventry — скорость газа во входном сопле;

П — вязкость газа;

Gentry — внутренний диаметр сопла во входном отверстии;

р0 р — плотность частиц, 1 г/см3;

Gentry — число Стокса;

dae — аэродинамический диаметр

Примечание — Предпочтителен сверхизокинетический метод отбора проб воздуха, поскольку ошибка в эффективности разделения для него меньше, чем для отбора проб ниже изокинетической скорости, как показано на рисунке В.1.

Е — ошибка в содержании пыли при анизокинетическом методе отбора проб;

— скорость газа во входном сопле; v1g — скорость отходящего газа; dat — аэродинамический диаметр: 1 — 2,5 мкм; 2 — 5,0 мкм; 3 — 8.0 мкм; 4 — 10,0 мкм.

Рисунок В.1 — Теоретическая зависимость ошибки содержания пыли от отношения скорости газа во входном сопле к скорости отходящего газа

Для частиц с аэродинамическим диаметром , равным 10 мкм (не следует путать с РМ10), и для сверхизоки-нетического метода отбора проб воздуха с коэффициентом 1,5 результаты уменьшаются приблизительно на 15 %. Такая ошибка снижается с уменьшением размера частиц и должна быть пренебрежимо малой при , равном 2,5 мкм.

Ошибка, вызванная отклонениями от изокинетического метода отбора проб, значительно меньше максимального значения, приведенного в предыдущих пунктах, которые были вычислены для частиц размером 10 мкм, поскольку у частиц обычно есть распределение по размерам в случаях, когда измерения выбросов проводят в очищенном отходящем газе.

Приложение С (справочное)

Пример двухступенчатого виртуального импактора

С.1 Конструкция и технические данные

НарисункеС.1 приведен пример двухступенчатого виртуального импактора без входного сопла(см. приложение Е). Технические данные виртуального импактора приведены в таблице С.1. Данный импактор является устройством с ламинарным потоком с общими внутренними потерями на стадию ниже 10 %.

1 — сопло ускорения РМ10; 2 — сопло для улавливания частиц размером более 10 мкм; 3 — фильтр для улавливания частиц, размером более 10 мкм. ФУ1; 4 — всасывающая трубка для крупных частиц; 5— сопло ускорения РМ2$; 6 — сопло для улавливания частиц размером от 2.5 до 10 мкм; 7 — фильтры для улавливания фракций частиц менее 0 мкм и более 2.5 мкм. ФУ2;

3 — всасывающая трубка; 9 — фильтр тонкой очистки для фракции частиц менее 2,5 мкм. ФР; 10 — всасывающая трубка;

11— крепление сменного входного сопла (приложение Е); 12— канал для кольцевого потока; Оу — диаметр; L — длина

Рисунок С.1 — Базовая конструкция двухступенчатого виртуального импактора

Таблица С.1 — Технические данные виртуального импактора

Параметр

Импактор

Стадия РМ10 (/«10 мкм. / « 1)

Стадия РМ?з (/ » 2,5 мкм.; « 2)

Длина с подсоединенным входным соплом, мм

”248

Диаметр, мм

«70

Объемный расход пробы qv, л/мин

12.5

Окончание таблицы С. 1

Параметр

Импактор

Стадия РМ10 (? = 10 мкм, i = 1)

Стадия РМ25 (г = 2,5 мкм,/ = 2)

Число сопл N,

6

6

Диаметр сопла ускорения частиц О0 , мм

3.9

1.5

Диаметр сопла для улавливания частиц Dy, мм

5,1

2,0

Расстояние между концом сопла ускорения частиц и началом сопла для улавливания частиц st, мм

3.5

2,5

Длина сопла ускорения частиц, мм

5.0

4,0

Число Стокса

0.46

0.49

Общий расход на стадию. qv~ q^.r N,, л/мин

12,5

11,5

Побочный расход на стадию, qv<tv,= 4vu‘ л/мин

1.0

1,2

Скорость в соплах v,, м/с

2.9

18.1

Число Рейнольдса в соплах ускорения частиц (20 °C, атмосферный воздух)

750

1800

С.2 Выбор диаметра входного сопла

На основании формулы (8), в таблице С.2 приведен пример отношения между скоростью отходящего газа и применяемым диаметром входного сопла виртуального импактора, показанных на рисунке С.1 и в таблице С.1.

Таблица С.2 — Отношение между скоростью отходящего газа и диаметром применяемого входного сопла (воздух в условиях окружающей среды)

Диаметр входного сопла, мм

Диапазон скорости отходящего газа, м/с

Диаметр входного сопла, мм

Диапазон скорости отходящего газа, м/с

3

22,7—32,7

7

4,2—6,0

3.5

16,7—24,1

8

3.2—4,6

4

12,8—18,4

9

2.5-3,6

4.5

10,1—14,6

10

2.0—2,9

5

8,2—11,8

12

1.4—2,0

6

5.7—8,2

14

1.0—1,5

С.З Кривые разделения

На рисунке С.2 приведены экспериментально определенные кривые разделения. Для проверки того, что стадии разделения импактора соответствуют расчетным эффективностям разделения, были проведены эксперименты, установленные в приложении Н. Кривые эффективности разделения удовлетворяют условию, обозначенному в таблице 1.

С.4 Предел чувствительности

Предел чувствительности взвешивания отдельных фильтров (фильтр тонкой очистки и фильтр для улавливания частиц второй стадии разделения) составляет 0.3 мг. Предел чувствительности взвешивания РМ2 5 составляет соответственно 0,3 мг Предел чувствительности концентрации для объема пробы 1 м3 составляет 0,3 мг/м3.

Поскольку на предел чувствительности РМ10 влияет два независимых взвешивания (фильтр тонкой очистки и фильтр для улавливания частиц стадии РМ2$). предел чувствительности для него выше значения для РМ25 и составляет 0.4 мг. Ввиду распространения неопределенности соответствующий предел чувствительности концентрации для объема пробы 1 м3 составляет 0,4 мг/м3

С.5 Неопределенность измерения

В таблицах С.З и С.4 приведена стандартная неопределенность парных измерений, вычисленная по формуле (11). Эта стандартная неопределенность учитывает влияния таких факторов, как отбор проб и дифференциальное взвешивание фильтра для улавливания частиц и фильтра тонкой очистки.

А — эффективность разделения; dae — аэродинамический диаметр; 1 — норматив по торакальной фракции. ИСО 7708 [1); 2 — норматив повышенного риска по респирабельной фракции. ИСО 7708 [1]; а —без колпака; Ь — с колпаком; с —образец

Рисунок С.2 — Примеры кривых эффективности разделения многоступенчатого виртуального импактора с многоразовыми соплами (10]

Таблица С.З — Стандартная неопределенность при парных измерениях (метод с одним оператором)

Тип предприятия

Число парных измерений п

Средняя концен* трация РМ10, мг/м3

Стандартная неопределенность концентрации РМ10, мг/м'

Средняя концентрация РМ25, мг/м3

Стандартная неопределенность концентрации

РМ2$, мг/м3

Канал выброса газа

7

31.9

2,1

2.4

0.4

Завод сжигания отходов

3

6.4

0,8

5.8

0.9

Котел для совместного сжигания необработанной нефти и природного газа

3

3.8

0.6

1.5

0.3

Таблица С.4 — Стандартная неопределенность при парных измерениях (метод с двумя операторами)

Тип предприятия

Число парных измерений п

Средняя концентрация РМ10, мг/м3

Стандартная неопределенность концентрации РМю. мг/м3

Средняя концентрация РМ25, мг/м3

Стандартная неопределенность концентрации РМ2 5. мг/м3

Канал выброса газа

7

51,8

4.4

3.4

0.6

Влияние колебаний температуры и состава отходящего газа на число Рейнольдса

Число Рейнольдса Re, в соплах ускорения частиц, диаметр которых равен О0,, вычисляют по формуле

„ _ V<‘ ' PpTf

(0.1)


Re. ------------

Для основного потока через канал для кольцевого потока (см. рисунок С. 1) каждой стадии число Рейнольдса Яеап„ > в каналах для кольцевого потока вычисляют по формуле

Уапп/^апп.» PpTf

(0.2)


Диаметр канала для кольцевого потока d№n вычисляют по формуле

пг*апп

(0.3)


ann =

Подставляя скорость газа в кольцевом канале vann> = qV2,-N, /Аат и формулу (D.3) в формулу (D.2) получаем

Л _ 4ppZ(. qvzrN. ®8nn,= П(^п1 + йапп,2)Г1‘

(04)


где / — идентифицирует фракции частиц (/ = 2,5, 10 мкм);

v, — скорость газа в соплах ускорения частиц в стадии /;

i/ann, — скорость газа в канале для кольцевого потока в стадии /;

Re, — число Рейнольдса в стадии /;

Рртг— плотность газа в условиях эксплуатации;

Dq , — диаметр сопл ускорения частиц в стадии / (константа);

dann — эквивалентный диаметр кольцевых каналов потока (константа);

П — динамическая вязкость газа при условиях эксплуатации;

Дапп — кольцевая область каналов потока;

dann, — внутренний диаметр канала для кольцевого потока;

dann2— наружный диаметр канала для кольцевого потока;

9v2 > — основной расход газа через сопло импактора;

Л/, — число сопл импактора в стадии i.

Следующий пример показывает влияние колебаний температуры и состава отходящего газа на число Рейнольдса. Входные данные были получены из измерения отношения РМ10/РМ3 5 на промышленной угольной электростанции с импактором, приведенным в приложении С [20]. Эти вычисления показывают, что колебания температуры отходящего газа оказывают наибольшее влияние на число Рейнольдса. Число Рейнольдса Re выброса газа в сопле ускорения частиц находится в области ламинарного потока (100 < Re < 3000). Числа Рейнольдса в канале для кольцевого потока достаточно низкие.

Таблица D.1 — Условия отходящего газа и отбора проб

Условия отходящего газа

Скорость отходящего газа, м/с

25,6

Температура отходящего газа, °C

158

Давление отходящего газа. кПа (мбар)

103(1030)

Объемная доля О2 (сухой), %

6.6

Объемная доля СО2 (сухой), %

12,8

Окончание таблицы D. 1

Условия отходящего газа

Объемная доля N2 (сухой), %

80,6

Содержание паров воды в отходящем газе, г/м3

56,8

Условия отбора проб

Общий объемный расход при условиях отходящего газа, л/мин

14,3

Общий объемный расход при нормальных условиях, л/мин

9,22

Расход всасываемого газа из сопла для улавливания частиц стадии РМ10 при нормальных условиях л/мин

0.86

Расход всасываемого газа из сопла для улавливания частиц стадии РМ2 5 при нормальных условиях, л/мин

1,08

Диаметр входного сопла, мм

3,5

Таблица D.2 — Числа Рейнольдса для различных колебаний температуры отходящего газа

Колебания температуры отходящего газа

Числа Рейнольдса

для 2,5 мкм

для 10 мкм

На 15 К ниже температуры отходящего газа

1297

542

На 10 К ниже температуры отходящего газа

1280

535

На 5 К ниже температуры отходящего газа

1264

528

Начальное значение (431,15 К)

1249

522

На 5 К выше температуры отходящего газа

1233

516

На 10 К выше температуры отходящего газа

1218

509

На 15 К выше температуры отходящего газа

1204

503

Таблица D.3 — Числа Рейнольдса для различного содержания СО2 в отходящем газе

Колебания объемной доли СО2

Числа Рейнольдса

для 2.5 мкм

для 10 мкм

На 1,5 % объемной доли СО2 ниже

1241

519

На 1,0 % объемной доли СО2 ниже

1243

520

На 0,5 % объемной доли СО2 ниже

1246

521

Начальное значение (объемная доля СО212,8 %)

1249

522

На 0,5 % объемной доли СО2 выше

1251

523

На 1,0 % объемной доли СО2 выше

1254

524

На 1,5 % объемной доли СО2 выше

1256

525

Таблица D.4 — Числа Рейнольдса для различного содержания паров воды в отходящем газе

Колебания объемной доли паров воды

Числа Рейнольдса

для 2.5 мкм

для Юмкм

На 1,5 % объемной доли паров воды ниже

1256

525

На 1,0 % объемной доли паров воды ниже

1253

524

На 0,5 % объемной доли паров воды ниже

1251

523

Начальное значение (объемная доля паров воды 6,6 %)

1249

522

На 0,5 % объемной доли паров воды выше

1246

521

На 1,0 % объемной доли паров воды выше

1244

520

На 1,5 % объемной доли паров воды выше

1241

519

Входное сопло

На рисунке Е.1 показан пример допустимой конструкции входного сопла в соответствии с ИСО 12141 для измерений общего содержания пыли в дымовой трубе с устройствами с плоским фильтром и для измерений массовой концентрации РМ^/РМ^ с импактором, описанным в разделе 6. Должны быть выполнены следующие характеристики:

  • a) толщина стенки б сопла во входном отверстии б < минимум 0,8 мм;

  • b) длина/с постоянным внутренним диаметром: /210 мм;

  • c) радиус гемгу окружности входного сопла: rentry s 0,2 мм;

  • d) эффективный диаметр: = cf<nlry *2 rentfy;

  • e) угол раствора конуса: a s 30°.

б — толщина стенки входного сопла; / — длина с постоянным внутренним диаметром; denty — внутренний диаметр входного сопла; — радиус окружности входного сопла.

Рисунок Е.1 — Пример входного сопла

Список оборудования

Таблица F.1 — Импактор и входные сопла

Оборудование

Тип и/или характеристика

Импактор

Коррозионно-стойкий материал, например, титан или нержавеющая сталь, ИСО 15510 (3), L-32

Входное сопло

Эффективный диаметр от 3 до 18 мм (см. приложение Е); Материал: тот же, что и у импактора

Таблица F.2 — Оборудование для экстракции и регулирования объемного расхода пробы

Оборудование

Тип и/или характеристика

Гибкая трубка для газа

Крепление с закрепленной трубкой или стержнем для настройки виртуального импактора

Коррозионно-стойкий материал; для длины более 1 м могут быть необходимы достаточно устойчивая крепежная трубка или стержень

Уловитель конденсата

В зависимости от свойств газа может быть необходим уловитель конденсата, чтобы избежать любого натекания конденсата в измеряемый фильтр; при необходимости должно быть обеспечено нагревание или охлаждение уловителя конденсата

Сушильная колонка

Колонка, заполненная влагопоглотителем

Всасывающее устройство

Устройство, например, коррозионно-стойкий газонепроницаемый насос с защитным фильтром и минимальной подачей 2 м3/ч (при 400 гПа в области всасывания)

Прибор для измерения объема газа

Прибор, например, один с номинальной мощностью 3 м3/ч и два с номинальными мощностями 1 м3/^

Расходомер пробы газа

Например, ротаметр

Прибор для измерения температуры

Прибор для измерения температуры потока пробы газа

Прибор для измерения давления

Прибор для измерения атмосферного давления на месте измерения

Прибор для измерения давления в газоходе и расходомер газа

Прибор для измерения статического давления в газоходе или статического перепада давления между давлением в точке измерения и атмосферным давлением на месте измерения

Прибор для измерения времени

Выключатель и распределительные клапаны

Выключатель и распределительные клапаны для регулирования потока пробы газа

Таблица F.3 — Оборудование для измерения скорости газа, состава газа и стандартных величин

Оборудование

Тип и/или характеристика

Прибор для измерения скорости газа

Прибор, например, трубка Пито с микроманометром

Газовые анализаторы

Газовые анализаторы для определения СО? и О2 в отходящем газе

Прибор для измерения температуры

Прибор для измерения температуры отходящего газа

Прибор для измерения содержания паров воды

Прибор для измерения содержания паров воды отходящего газа

Таблица F.4 — Принадлежности для предварительной и последующей обработки в лаборатории

Оборудование

Тип и/или характеристика

Весы

Весы, например, с диапазоном измерений: 60 г, с ценой деления: 0,01 мг

Сушильный шкаф

Емкость для транспортирования

Емкость для транспортирования измеряемых фильтров

Нагреватель, при необходимости

Нагреватель для нагревания всего импактора

Таблица F.5 — Рабочие материалы

Оборудование

Тип и/или характеристика

Плоский фильтр

Материал из кварцевого волокна

Осушитель

Осушитель, например, силикагель с цветовым индикатором

Определение представительной точки отбора проб

Определяют представительную точку отбора проб в измерительной плоскости измерительной сетки. Поскольку измеряемая величина также изменяется во времени из-за вариаций в процессе, должны быть проведены дополнительные параллельные измерения с независимой измерительной системой в фиксированной точке в измерительной секции.

Примечания

  • 1 Распределение измеряемой величины в отходящем газе может быть неоднородным, даже при однородном распределении скорости отходящего газа.

  • 2 Однородность измеряемой величины может быть показана для рассматриваемой измеряемой величины или замещающего параметра, например, непрерывно измеряемая температура или распределение кислорода в плоскости измерения.

Для определения представительной точки отбора проб в плоскости измерения должна быть применена следующая методика:

  • a) определяют точку отбора проб для проведения измерений в сетке в соответствии с ИСО 12141;

Примечание — Соответствующие требования идентичны требованиям, приведенным в ЕН 15259 (9].

  • b) устанавливают зонд измерительной системы для проведения измерений в сетке;

  • c) устанавливают зонд независимой измерительной системы (сравнительное измерение) в фиксированной точке в измерительной секции;

  • d) регулируют поток пробы в обеих системах, чтобы получить одинаковое время отклика;

  • e) выполняют измерения в сетке и параллельно измерения в фиксированной точке в измерительной секции, со временем отбора проб, составляющим, по крайней мере, четыре времени отклика измерительной системы, но не менее 3 мин для каждой точки отбора проб;

Примечания

  • 1 Согласно ИСО 14956 (2] время отбора проб в каждой точке составляет четыре времени отклика для динамических процессов и 10 времен отклика для высоко динамических процессов.

  • 2 Если наблюдаются значительные вариации в фактическом стандартном значении во времени, то неоднородность невозможно отличить от эффектов, возникающих из-за вариаций процесса. Поэтому условия процесса при проведении измерений в сетке должны быть максимально стабильны во времени

  • f) регистрируют для каждой точки отбора проб / фактическое значение уЛ0ПС( измерения в сетке и значение у^ сравнительного измерения;

д) вычисляют для каждой точки отбора проб / отношение г, по формуле


где — фактическое /-тое значение при проведении измерений в сетке: у(ге/ — стандартное /-тое значение, измеренное в фиксированной точке, h) вычисляют среднее значение г отношения г, по формуле где N — число всех точек отбора проб;

N



{<3.2}


г,— i-e отношение при проведении измерений в сетке, / — номер точки отбора проб.

Точка сетки с отношением г,, наиболее близким к среднему значению отношения 7, предположительно является представительной точкой отбора проб.

Генерирование стандартного аэрозоля для калибровки виртуального импактора

Н.1 Общие положения

Калибровка необходима для гарантии сохранения характеристик проскока двухступенчатого виртуального импактора. Для калибровки должны быть использованы соответствующие аэрозольные генераторы при помощи механической энергии или электроэнергии [например, вибрационный аэрозольный генератор с отверстием (ВАГ), распылители). Далее приведены примеры методов генерирования аэрозолей, состоящих из олеиновой кислоты, полистирольного латекса (ПСП) и стеклянных сфер с диаметром от 1 до 20 мкм

Н.2 ВАГ метод

Для генерирования частиц аэрозоля диаметром от 1 до 20 мкм, их генерируют из жидкого раствора олеиновой кислоты, меченной уранином, с использованием вибрационного аэрозольного генератора с отверстием ((10)—[12]). Генерированные аэрозоли разбавляют отфильтрованным воздухом и нейтрализуют перед введением в импактор. Содержание уранина измеряют с использованием флуорометра.

Н.З Метод распыления

Н.3.1 Полистирольный латекс

Для распыления суспензии, содержащей деминерализованную воду и сферы полистирольного латекса, используют пневматический распылитель Генерированные частицы ПСЛ вводят в камеру вместимостью 10 л и разбавляют сухим и отфильтрованным воздухом перед введением в импактор. Этот метод подходит для генерирования частиц аэрозоля диаметром в диапазоне от 1,8 до 4,6 мкм [13]. Частицы ПСЛ в пределах этого диапазона также могут быть сгенерированы с использованием метода ВАГ [13].

Н.3.2 Сферы из стекла

Распылитель также может быть использован для создания аэрозолей из водной суспензии полых или заполненных стеклянных сфер [14]. Номинальный диапазон размеров полых и заполненных стеклянных сфер составляет от 2 мкм до 20 мкм и от 3 до 10 мкм соответственно. Стеклянные сферические частицы массой 1,0 г и 200 см3 дистиллированной воды непрерывно перемешивают магнитной мешалкой и распыляют с использованием устройства, создающего давление, затем высушивают и разбавляют сухим воздухом окружающей среды без частиц перед введением в импактор.

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Таблица ДА.1

Обозначение ссылочного международного стандарта

Степень

соответствия

Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта

ISO 12141

• Соответствующий национальный стандарт отсутствует

Библиография

  • [1] ISO 7708:1995

  • [2] ISO 14956

  • [3] ISO 15510

  • [4] ISO 15767:2009


Air quality — Particle size fraction definitions for health-related sampling (ГОСТ P ИСО 7708-2006 Качество воздуха. Определение гранулометрического состава частиц при санитарно-гигиеническом контроле)

Air quality — Evaluation of the suitability of a measurement procedure by comparison with a required measurement uncertainty (ГОСТ P ИСО 14956-2007 Качество воздуха. Оценка применимости методики выполнения измерений на основе степени ее соответствия требованиям к неопределенности измерения)

Stainless steels — Chemical composition

Workplace atmospheres — Controlling and characterizing uncertainty in weighing collected aerosols (ГОСТ P ИСО 15767-2007 Воздух рабочей зоны. Точность взвешивания аэрозольных проб)

[5] ISO/IEC 17025:2005 General requirements for the competence of testing and calibration laboratories (ГОСТ ИСО/ МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий)

[6] ISO 20988


[7] ISO 23210:2009


[8] ISO 80000-11:2008


[9] EN 15259:2007


Air quality — Guidelines for estimating measurement uncertainty

Stationary source emissions — Determination of PM10/PM2 $ mass concentration in flue gas — Measurement at low concentrations by use of impactors

Quantities and units — Part 11: Characteristic numbers

Air quality — Measurement of stationary source emissions — Requirements for measurement sections and sites and for the measurement objective, plan and report (ГОСТ P EH 15259 Качество воздуха. Выбросы стационарных источников. Требования к выбору измерительных секций и мест измерений, цели и плану измерений и составлению отчета)

  • [10] SzymanskiW.W.,UuB.Y.H.Anairbomepartclesamplerforthespaceshuttle.J.AerosolSci. 1989,20,рр 1569-1572

  • [11] Kwon S. В.. Lim К. S.. Jung J. S.. Bae G. N.. Lee К. W. Design and calibration of a 5-stage cascade impactor (K-JIST cascade impactor). J. Aerosol Sci. 2003, 34, pp. 289-300

  • [12] Loo B. W.. CorkC. P Development of high efficiency virtual impactors. Aerosol Sci. Technol. 1988, 9, pp. 167-176

  • [13] Peters T. M., Vanderpool R. W., Weiner R. W. Design and calibration of the EPA PM25 well impactor ninety-six (WINS). Aerosol Sci. Technol. 2001, 34, pp. 389-397

  • [14] DemokritouP, LeeSJ., FergusonS. T. Koutrakis, PAcompact multistage (cascade) impactor for the characterization of atmospheric aerosols. J. Aerosol Sci. 2004, 35, pp. 281-299

  • [15] Marple V. A. Liu 8. Y. H. Characteristics of laminar jet impactors. Environ. Sci. Technol. 1974, 8, pp. 648-654

  • [16] Marple V. A., C hien С. M. Virtual impactors: Atheoretical study. Environ. Sci. Technol. 1980,14, pp. 976-984

  • [17] ChenB. T, Yeh H.C., Cheng Y. S. Performance of a modified virtual impactor. Aerosol Sci. Technol. 1986,5. pp. 369-376

  • [18] Novick V. J., Alvarez J. L. Design of a multistage virtual impactor. Aerosol Sci. Technol. 1987,6, pp. 63-70

  • [19] Davies C. N. The entry of aerosols into sampling tubesand heads Br J. Appl. Phys. (J. Phys. D) 1968,1. pp 921-932

  • [20] Kamiya H., Tsukada M , Lenggoro W., Szymanski W. W. Fine and nanometer scaled particle behavior characterization

and control for sustainable energy and environmental technology. Proceedings of 7th International Symposium on Gas Cleaning at High Temperature. New Castle Australia, 2008-06-23/25

УДК 504.3:006.354 ОКС 13.040.40 Т58 IDT

Ключевые слова: качество воздуха, виртуальный импактор, аэрозоль, нормативы по отбору проб, фракции частиц, оценка оседания частиц, РМ2.5, РМ10

Редактор Ю. П. Кудряшова Технический редактор В. Н. Прусакова Корректор О. В. Лазарева Компьютерная верстка А. С. Тыртышного

Сдано в набор 07.11.2016. Подписано 8 печать 25.11.2016. Формат 50 * 84 %. Гарнитура Ариал. Усл. печ. л. 4,65. Уч.-иэд. л. 4,32. Тираж 27 экэ. Зак. 2970.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Издано и отпечатано во , 123995 Москва. Гранатный лер., 4