ГОСТ Р ЕН 1822-2-2012 Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, HEPA и ULPA. Часть 2. Генерирование аэрозолей, испытательное оборудование, статистика счета частиц

     4.3.1 Методы конденсации

4.3.1.1 Общие положения

Предпочтительными методами генерирования монодисперсных аэрозолей являются методы конденсации, так как частицы формируются конденсацией из парообразного состояния. Следует различать гетерогенную и гомогенную конденсацию.

4.3.1.2 Гетерогенная конденсация

4.3.1.2.1 Общие положения

При гетерогенной конденсации пары конденсируются при относительно низком уровне перенасыщения на поверхность очень малых частиц, которые уже существуют, на так называемые ядра конденсации. Распределение размеров получаемого аэрозоля имеет геометрическое стандартное отклонение между 1,05 и 1,15.

К генераторам аэрозолей, работающим по принципу гетерогенной конденсации, относятся генераторы Синклер-Ламэр (Sincler-LaMer) (рисунок 1) и Рапапорт-Вайншток (Rapaport-Weinstock) (рисунок 2).

4.3.1.2.2 Генератор частиц Синклер-Ламэр (рисунок 1)

Простой распылитель, работающий с азотом, образует слабый водный раствор хлорида натрия. После того как крупные капли воды удалены в сепараторе капель, меньшие капли проходят в диффузионный осушитель, где они испаряются. Полученный аэрозоль хлорида натрия затем проходит в сосуд, содержащий собственно аэрозольную субстанцию, где он насыщается парами этой субстанции. Смесь паров аэрозолей затем проходит через подогреватель и конденсационную трубу, где пары конденсируются на частицах соли, образуя гомогенный аэрозоль из капель (см. также [10]).

1 - подача азота; 2 - распылитель; 3 - сепаратор капель; 4 - диффузионный осушитель, 5 - термостат; 6 - байпасный клапан; 7 - расходомер; 8 - подогреватель; 9 - конденсационная трубка; 10 - аэрозоль

Рисунок 1 - Схема генератора аэрозолей Синклер-Ламэр

Сосуд, содержащий материал для аэрозолей, помещен в термостат, температура которого может регулироваться так, чтобы изменялось количество паров и диаметр частиц. Часть аэрозоля хлорида натрия может возвращаться в термостат через байпасный клапан и добавляться в поток перед подогревателем. Это позволяет достичь относительно быстрого образования капель при конденсации паров в подогревателе и таким образом уменьшить размер частиц. Интенсивность образования частиц при использовании генератора этого типа составляет примерно 10 с. Диаметр частиц может изменяться примерно от 0,1 до 4 мкм.

4.3.1.2.3 Генератор Рапапорт-Вайншток (рисунок 2)

Субстанция аэрозоля распыляется через форсунку в виде чистой субстанции или в растворе. Полученный полидисперсный аэрозоль испаряется при прохождении подогреваемой секции стеклянной трубки. При этом остатки ядер загрязнений материала сохранятся.

1 - сосуд с жидкостью; 2 - сжатый воздух; 3 - распылитель; 4 - секция испарения; 5 - термостат; 6 - секция конденсации; 7 - аэрозоль

Рисунок 2 - Схема генератора аэрозолей Рапапорт-Вайншток

При прохождении секции конденсации субстанция аэрозолей конденсируется на эти ядра с образованием монодисперсного аэрозоля (см. также [11]).

Соотношение субстанции аэрозоля и растворителя при смешивании определяет размер частиц аэрозоля. Полученный в конце процесса аэрозоль содержит использованный растворитель (например, пропанол) в виде пара.

Интенсивность образования частица в генераторе этого типа достигает 10 с. Диаметр частиц может изменяться примерно от 0,1 до 1,5 мкм.

4.3.1.3 Гомогенная конденсация

При высоких уровнях перенасыщения происходит спонтанное формирование агломератов (скоплений, кластеров) молекул паров при отсутствии ядер конденсации. Эти агломераты растут и образуют частицы размером в несколько нанометров в диаметре (гомогенная конденсация). Затем в результате коагуляции этих частиц образуются более крупные частицы. Распределение частиц по размерам в полученном аэрозоле имеет стандартное отклонение ~15 независимо от среднего размера частиц и может рассматриваться только как квазимонодисперсное. С другой стороны, интенсивность образования аэрозолей по этому методу может быть на два порядка больше, чем при гетерогенной конденсации (более 10 с).

Схема генератора аэрозолей со свободным распылением по этому принципу показана на рисунке 3.