Дымомер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Дымомер (со снятой крышкой) работающий по принципу оценки рассеяния потока света на частицах дыма
Дымомер (со снятой крышкой) c абсорбирующей бумагой

Дымомер (дымномер) — прибор для измерения плотности дыма, т.е. концентрации твердых частиц, взвешенных в воздухе или другой газообразной среде;[1] прибор для измерения состава дыма.[2] Применяется для контроля технологических процессов (например, при копчении продуктов), для контроля содержания дыма в отходящих газах, для сигнализации появления дыма. Может являться средством измерения или сигнализатором.[1]

Для измерения небольшого количества аэрозоля в воздухе (например, дымки) применяют нефелометры и трансмиссометры.

При использовании принципа ослабления потока лучистой энергии дымосодержащим слоем газа определенной толщины может использоваться оптическое и радиоактивное излучение.[1]

Физика процесса измерения[править | править код]

Рассеяние света на аэрозолях воздуха

Измеренная оптическая плотность дыма коррелируется с видимостью при пожаре в условиях задымления.[3]:371 Первоначально понятие видимости объекта было сформулировано как понятие метеорологической дальности видимости и было введено на международном уровне в 1929 г.. Определение было связано с субъективными представлениями наблюдателей. При расчетах условий эвакуации и определения опасных условий, возникающих при пожаре, используют понятие "предельная видимость в дыму".[4]

Дым пламенных пожаров в основном состоит из частиц углерода почти сферической формы, размер такой «сферы» гораздо меньше длины волны света. Исследования проводились для трех длин волн 450, 630, 1000 нм.[5] Со временем дым происходит образование более крупных частиц из-за слипания мелких. Приборы-сигнализаторы ионизационного типа могут реагировать на только что образовавшийся дым с мелкими частицами, приборы выдающие сигнал по рассеиванию или поглощению света на частицах не будут реагировать, пока размеры частиц не будут того же порядка, что и длина волны.[3]:372

Основные оптические явления, происходящие в дымах, сводятся к рассеянию и поглощению света внутри и на границе облака дыма.[6]

Однократное рассеивание[править | править код]

Физические явления, происходящие при рассеянии света, зависят от соотношения размера дымовых частиц и длины волны. Если размер частиц больше длины волны света, то на границе дымовых частиц происходит отражение и преломление света по законам геометрической оптики. Для непрозрачных частиц к рассеянию света приводит его непосредственное отражение, для прозрачных частиц рассеяние происходит в результате многократного отражения и преломления света на внутренней и внешней поверхности частиц. Если размер дымовых частиц соизмерим с длиной волны света, то причиной рассеяния является дифракция. Если размер дымовых частиц намного меньше, чем длина волны света, то рассеяние происходит из-за возбуждения электронов светом, в результате колебания электронов происходит излучение энергии по всем направлениям.[6]:34

При рассеянии происходит поляризация света.[6]:35

Поглощение[править | править код]

Поглощение света дымом обычно носит избирательный характер и резко выделяется в определенном узком участке спектра. При этом облако дыма окрашено в дополнительный цвет к поглощенному. Возможно поглощение света в широкой области спектра. В таком случае облако выглядит черным.[6]:38

Многократное рассеивание[править | править код]

Если концентрация дыма достаточного велика, то лучистая энергия может рассеиваться много раз. Вследствие вторичного, третичного и последующего рассеяния лучи становятся белесоватыми и деполяризуются. В высокодисперсных системах это приводит к исчезновению окраски.[6]:40

Средство измерения[править | править код]

Измерение дымности отработавших газов является частью технического осмотра транспортных средств, оборудованных дизельными двигателями внутреннего сгорания. Для оценки степени дымления дизельных двигателей используются дымомеры, работающих по принципу оценки ослабления потока света, проходящего через отработавшие газы.[7]

Дымность может измерена определением сажевого числа по методу Бахараха. С помощью отсоса газов через абсорбирующую бумагу определяется их загрязненность. Сторона фильтрующего элемента, обращенная к газам, темнеет или вообще становится черной. Цвет сравнивается со шкалой, состоящей из 10 закрашенных дисков, оттенок которых меняется от 0 (белый цвет) до 9 (чёрный цвет). Номер шкалы, который совпадает с цветом фильтра и является сажевым числом по Бахараху.[8]

Сигнализатор[править | править код]

Для сигнализации появления дыма широко используются дымовые пожарные извещатели.

С аспирацией[править | править код]

В СССР в 60е годы использовался автоматический корабельный сигнализатор дыма АКСД-57 в котором контролируемый воздух поочередно отсасывался вентиляторами из помещений судна. При пожаре дым попадающий в дымомер, вызывал срабатывание сигнализации.[1] Вариант конструкции подобной установки состоял из приемных труб диаметров 15…32 мм, прокладываемых на пост контроля задымленности воздуха, в котором установлены непрерывно работающие вентиляторы. Снабженные раструбами приемные отростки труб располагались под потолком защищаемых помещений. На станции контроля задымленности трубы соединялись внутри аппарата с раструбами, срезы которых освещались электролампой. Свет от лампы проходил через призму и линзу, устанавливаемые в нижней части каждого раструба. Горизонтальная переборка не давала напрямую свету лампы проникать в область контроля задымленности. Камера контроля задымленности имела прозрачное стекло, остальные ограждающие поверхности были окрашены в чёрный цвет. До тех пор, пока из помещений засасывается чистый воздух, лучи света остаются невидимыми. При поступлении дыма в раструб, его частицы (размером 10−2…10−3 мм) окажутся в потоке света и будут производить впечатление выходящего из раструба пламени. Возможна была установка внутрь фотоэлемента, который автоматически обнаруживал рассеянный дымом свет[9].

В настоящее время ряд аспирационных пожарных извещателей для снижения вероятности ложных сигналов использует систему фильтров для очистки контролируемой воздушной среды от пыли. Фильтр установлен перед оптической камерой обнаружения дыма. Затем для предотвращения загрязнения оптических поверхностей, обеспечения стабильности калибровки и длительного срока службы на второй ступени очистки добавляется чистый воздух. Следующий фильтр установлен перед измерительной камерой, в которой происходит распознавание наличия дыма.[10]

Точечные[править | править код]

Дымовая камера пожарного извещателя

Современные конструкции точечных дымовых пожарных извещателей используют дымовые камеры.

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 Дымномер//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 1 (А – И) —М.: Советская энциклопедия, 1962
  2. Дымомер//Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов —М.:Рус.яз., 1990
  3. 1 2 Драйздел Д. Введение в динамику пожарных рисков — М.:Стройиздат, 1990
  4. Цветков В.Б., Серегин В.Ф., Ципенюк Д.Ю., Аванесов Р.Г. Исследование распространения светового сигнала от фотолюминесцентных указательных знаков в условиях задымления//Технологии техносферной безопасности № 1(35) февраль 2011
  5. Суриков А.В. Исследование оптических свойств дымов//Чрезвычайные ситуации: образование и наука Т.2 №7(7), 2012
  6. 1 2 3 4 5 Вейцер Ю.И., Лучинский Г.П. Маскирующие дымы —М, Л., 1947
  7. Кошевенко А.В., Кривцов С.Н., Кузьмин А.Е. Совершенствование измерительной части дымомера для диагностирования дизельных двигателей.//Вестник ИрГСХА/Иркут. гос. с.-х. акад.. Иркутск.-2011.-Вып. 42
  8. Цыпышев П.И. Методы обнаружения дымовых газов//Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых Т. 4 № 1, 2016
  9. Александров А. В. Судовые системы. -Л.:СУДПРОМГИЗ, 1962 С. 183
  10. В. Л. Здор, М. В. Савин Перспективные технические средства обнаружения загораний