A tubulação de amostra e a perda de partículas é afetada pelos seguintes mecanismos:
- Difusão
- Termoforese
- Sedimentação
- Deposição inercial turbulenta
- Deposição inercial nas dobras do tubo
- Diâmetro do tubo de amostra
- Perda de partículas carregadas
- Tamanho da amostra
Como você pode ver, existem muitos mecanismos! A boa notícia é que todos foram bem estudados e modelados para melhor nos ajudar a entender como eles podem ser um fator significativo de variação entre os esquemas de amostragem ou transporte. Leia mais sobre cada mecanismo abaixo.
Difusão
A difusão é quando partículas extremamente pequenas (≤ 100 nm de diâmetro) se movem através das linhas de fluxo em massa a granel com o que parece ser um movimento aleatório do tipo browniano. Geralmente, o movimento é de uma área de alta concentração para menor concentração. As paredes do tubo se tornam um pia para essas pequenas partículas, onde se acumulam, levando a baixos volumes de pequenas concentrações de partículas próximas às paredes de tubulação. A prevenção da deposição da parede do tubo da difusão envolve o uso de tubulação levemente aquecida.
Termoforese: gradientes térmicos na tubulação
Sempre que houver um gradiente de temperatura na tubulação, haverá um fluxo líquido de partículas de aerossol das áreas quentes para as áreas frias devido à diferença no momento da molécula de ar em diferentes temperaturas. Se as paredes da tubulação estiverem mais frias que a amostra de ar, as partículas são conduzidas às paredes e, se as paredes da tubulação estiverem mais quentes que a amostra de ar, as partículas serão repelidas das paredes da tubulação. As perdas de partículas devido à termoforese são insignificantes para a maioria dos sistemas com um diferencial de temperatura <40 ° C entre as paredes e o aerossol.
Sedimentação
A sedimentação pode ser significativa para partículas ≥ 2 – 3 μm, que têm maior probabilidade de depositar em superfícies horizontais do tubo. As forças gravitacionais geralmente causam essa deposição de partículas e podem ser minimizadas, orientando toda a tubulação de amostra verticalmente sempre que possível.
Deposição Inercial Turbulenta
Partículas grandes terão maior probabilidade de depositar nas paredes do tubo se o fluido (ar) fluir através da tubulação não for laminar. Os fluxos turbulentos têm mais correntes de Foucault, causando partículas de todos os tamanhos a impactar as paredes do tubo. Partículas maiores impactarão com forças cinéticas relativamente mais altas e seus depósitos levam à amostragem desses tamanhos. Uma vez depositados nas paredes do tubo da amostra, o fluxo turbulento também promove a reentrada para o fluxo de ar a granel de partículas maiores anteriormente depositadas posteriormente, possivelmente levando a superamostragem e uma deturpação da distribuição do tamanho de partículas no tempo de amostragem.
Deposição Inercial nas dobras do tubo de amostra
A deposição inercial ocorrerá sempre que um tubo dobrar direcionalmente; portanto, todas as dobras de tubos de amostra devem ser eliminadas ou minimizadas tanto em número quanto em graus de curva em cada curva. As linhas de fluxo de ar mudam de direção nas dobras e a inércia de partículas grandes pode ser muito grande para segui -las, causando uma maior probabilidade de deposição inercial nas paredes do tubo na curva.
Diâmetro do Tubo de amostra aumenta e diminui
As perdas de partículas ocorrem sempre que há um aumento ou diminuição do diâmetro interno do diâmetro do tubo. Isso se deve a impactação e deposição. Quando o diâmetro da tubulação aumenta, a área da seção transversal aumenta e as correntes de Foucault se formam como resultado de linhas de fluxo de ar curvas em direção à parede da tubulação. Isso pode causar depositar partículas grandes devido à sua inércia. Quando o diâmetro da tubulação contrata, há uma alteração na direção das linhas de fluxo de ar e as grandes partículas podem não seguir devido à sua alta inércia. Eles podem depositar nas paredes da tubulação em frente à contração da tubulação.
Perda de Partículas Carregadas
As perdas de partículas carregadas podem ser significativas se a tubulação não for condutora (por exemplo, PTFE). As perdas de partículas carregadas são insignificantes para a tubulação condutora impregnada com fibras condutivas ou dissipativas (por exemplo, fibras de carbono em bev-a-line) ou se o diâmetro da partícula for muito menor que o diâmetro da tubulação. Portanto, diâmetros maiores de tubo e tubos de transporte projetados para serem digitativos eletrostaticamente ajudam a reduzir as perdas que levam a variações de contagem quando as partículas carregam um viés de carga.
Considerações de Tamanho de Amostra
A ISO 14644-1 afirma que uma amostra estatisticamente significativa deve capturar pelo menos 20 partículas no canal de tamanho usado para fins de certificação. Freqüentemente, isso significa que os canais de tamanho de partícula maiores não terão partículas suficientes em uma amostra de 1 minuto se a taxa de fluxo for relativamente baixa (por exemplo, 0,1 CFM) e recomenda-se coletar um volume de amostra maior. Os tempos de coleta de amostra mais baixos também aumentam a probabilidade de que uma fonte de partículas transitória seja capturada pelo contador, que pode distorcer a distribuição do tamanho das partículas para contagens superiores do que o normal. Aumentar os tempos de amostra de coleta pode ajudar a normalizar esses eventos e reduzir a contagem média total por volume para ser mais representativa da distribuição de tamanho normal.
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