Определение концентрации аэрозольных частиц. Часть 1

В этой статье мы с вами рассмотрим, как определить количество аэрозольных частиц.

Самым важным тестом, результат которого свидетельствует о том, что чистое помещение функционирует нормально, является определение количества взвешенных в воздухе частиц. Прежде чем приступить к измерению количества частиц, нужно провести тесты, в такой последовательности:

• определение величины расхода воздуха,
• определение величины перепада давления,
• определение направления движения воздушных потоков внутри и между чистыми помещениями,
• контроль целостности фильтров.

Все эти испытания должны дать удовлетворительные результаты. Только после этого следует проводить заключительные измерения, чтобы убедиться в том, что концентрация аэрозольных частиц не превышает предельно допустимого значения для соответствующего состояния чистого помещения.

Счетчики аэрозольных частиц

Для определения размеров и количества частиц в воздухе чистых помещений используются приборы, называемые счетчиками аэрозольных частиц. Довольно, часто в литературе применяется термин "счетчик отдельных частиц", чтобы указать на его отличие от фотометра, который используется для обнаружения дефектов воздушных фильтров. Счетчик частиц определяет количество и размер взвешенных в воздухе частиц, тогда как показания фотометра пропорциональны массе частиц.

Счетчик частиц — основной прибор, необходимый для контроля и эксплуатации чистого помещения. Этот прибор должен быть в каждом чистом помещении. Приборы данного типа измеряют размер частиц в диапазоне 0,3÷10 мкм. Счетчики аэрозольных частиц обычно рассчитаны на скорость пробоотбора 28 л/мин (1 куб.фут/мин) и могут иметь несколько модификаций — для измерения частиц размером более 0,3 мкм или более 0,5 мкм. Некоторые модели с высокой чувствительностью могут измерять частицы размером более 0,1 мкм, но чаще всего такие приборы имеют меньшую скорость пробоотбора.

Есть в продаже и ручные модели счетчиков частиц. Из-за ограничений, налагаемых аккумуляторным электропитанием, ручные модели имеют скорость пробоотбора только 2,8 л/мин. (01 куб. фут/мин) и нижний предел измеряемых частиц 0,5 мкм по диаметру.

Устройства для непрерывного мониторинга аэрозольных частиц

Для контроля отклонений от заданного уровня чистоты в чистых помещениях высокого класса, где изделия очень чувствительны к аэрозольным загрязнениям, используется непрерывный мониторинг чистоты воздуха. В то же время в чистых помещениях более низких классов необходимости в непрерывных измерениях нет; контрольные замеры может проводить специалист-техник, перемещаясь со счетчиком частиц по чистому помещению. Однако затрачиваемое на это специалистами время стоит слишком дорого, к тому же их присутствие в чистом помещении повышает уровень аэрозольного загрязнения воздуха. По этой причине иногда и в этом случае целесообразнее организовать
непрерывный мониторинг концентрации частиц.

Существуют два основных метода непрерывного пробоотбора, чаше всего называемых «последовательным» и «одновременным». В системе для последовательных измерений, чистое помещение оснащается пробоотборными трубками, и отбор проб осуществляется по очереди из каждой точки. Далее воздух проходит через пробоотборные трубки и коллектор иа вход счетчика частиц, где и производятся измерения. С целью повышения эффективности этой операции обычно рекомендуется систематизация
результатов измерений.

В системе для одновременных измерений для непрерывного определения размеров и измерения концентрации аэрозольных частиц в различных точках чистого помещения используется необходимое количество миниатюрных датчиков.

Информация о количестве и размерах аэрозольных частиц, измеренных датчиком, передается по кабелю в виде электрических сигналов на компьютер, где она и анализируется.

В обеих системах мониторинга для анализа результатов измерений используются специальные компьютерные программы. С их помощью можно определить среднее число зарегистрированных частиц в различных размерных диапазонах как для всего чистого помещения, так и для каждой точки пробоотбора. Программам можно задать величины концентраций частиц, соответствующих «уровню тревоги» и «уровню действия», и в случае их превышения компьютер будет соответствующим образом реагировать. В программах возможны и другие дополнительные функции.

Обычно считается, что система одновременного мониторинга является наилучшим решением, поскольку отбор проб производится в выбранных точках пробоотбора непрерывно, и факт превышения заданного уровня концентрации пропустить невозможно. В то же время это и самая дорогостоящая система. Недостатком последовательного мониторинга является осаждение частиц не только на внутренних поверхностях пробоотборных трубок, но и внутри коллектора. Однако потери в пробоотборных трубках можно уменьшить, если учесть данный фактор ещё на стадии проектирования системы. При измерении небольших частиц (⩽ 5 мкм) потери, обусловленные осаждением,
невелики и, как правило, ими можно пренебречь. Кроме того, целью мониторинга обычно является регистрация изменений концентрации частиц, а не абсолютных значений.

Статья подготовлена по материалам: В. Уайт "Технология чистых помещений"