Advanced

Sampling Cyclones for Respirable Dust

Lidén, Göran (1996)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling baseras på studier av de provtagningscykloner vilka används vid yrkeshygienisk provtagning av respirabelt damm i Sverige och andra andra länder i Europa. Målsättningen för arbetet har varit att avgöra huruvida cyklonernas mätvärden är valida relativt internationella provtagningskonventioner för respirabelt damm, samt eventuellt förbättra deras överensstämmelse med provtagningskonventionera.



Testmetoder för att experimentellt bestämma cyklonpenetrationen har utformats och validerats. Penetrationskurvor för den provtagningscyklon som för närvarande används i Sverige, samt en horisontalelutriator som används i brittiska kolgruvor, har uppmätts. De två provtagarnas... (More)
Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling baseras på studier av de provtagningscykloner vilka används vid yrkeshygienisk provtagning av respirabelt damm i Sverige och andra andra länder i Europa. Målsättningen för arbetet har varit att avgöra huruvida cyklonernas mätvärden är valida relativt internationella provtagningskonventioner för respirabelt damm, samt eventuellt förbättra deras överensstämmelse med provtagningskonventionera.



Testmetoder för att experimentellt bestämma cyklonpenetrationen har utformats och validerats. Penetrationskurvor för den provtagningscyklon som för närvarande används i Sverige, samt en horisontalelutriator som används i brittiska kolgruvor, har uppmätts. De två provtagarnas överensstämmelse med tre internationella provtagnings- konventioner har bestämts. Överensstämmelsen utvärderades dels med hjälp av publicerade test baserade på "acceptansband" för penetrationskurvan, och dels med hjälp av ev ett föreslaget statistiskt test baserat på "tolerans"- intervall för den uppskattade masskoncentrationen. Den idag använda cyklonen optimerades gentemot den inter- nationella provtagnings- konventionen för respirabelt damm, i ett experiment i vilket cyklonflödet och vortexrörets dimensioner varierades enligt en statistisk försöksplan. Publicerade undersökningar av fyra cyklonfamiljers avskiljningskaraktäristik studerades med hjälp av regressionsanalys för att bestämma en semi-empirisk relation mellan cyklonernas avskiljningskaraktäristik och cyklondesign respektive aktuella processförhållanden.



Detta arbete har visat att krav på överensstämmelse mellan en cyklons penetration och en provtagningskonvention, baserade på acceptansband är sämre än de som baseras på skattade fel i provtagna masskoncentrationer. Dessutom har det visats att det är möjligt att erhålla en god överensstämmelse mellan en cyklons penetrationskurva och provtagningskonventionen genom att modifiera cyklonens inre geometri. Det skattade kvarvarande felet i provtagna masskoncentrationer relativt 1993 års internationella provtagningskonvention för respirabelt damm var i allmänhet mindre än 4%. För ett stort antal cykloner och processförhållanden har det visats att cyklonavskiljningens karaktäristiska diameter främst beror av cyklonens yttre vortex, medan avskiljningskurvans lutning främst beror på kvoten mellan cyklondiametern och vortexrörets innediameter. (Less)
Abstract
The performance of cyclones used in occupational hygiene for sampling respirable dust was studied. Test methods for experimental determination of cyclone penetration have been designed and validated. The penetration curve for a sampling cyclone presently used in Europe was measured. The sampler's performance relative to three sampling conventions for respirable dust was determined. The cyclone was optimised to the 1993 international sampling convention for respirable dust, by varying the cyclone flow rate and the dimensions of the vortex tube. Published investigations on the collection characteristics for four cyclone designs were analysed with regression analysis, in order to derive a semi-empirical relationship between the cut-off size... (More)
The performance of cyclones used in occupational hygiene for sampling respirable dust was studied. Test methods for experimental determination of cyclone penetration have been designed and validated. The penetration curve for a sampling cyclone presently used in Europe was measured. The sampler's performance relative to three sampling conventions for respirable dust was determined. The cyclone was optimised to the 1993 international sampling convention for respirable dust, by varying the cyclone flow rate and the dimensions of the vortex tube. Published investigations on the collection characteristics for four cyclone designs were analysed with regression analysis, in order to derive a semi-empirical relationship between the cut-off size and the steepness of a cyclone's collection efficiency, and operating conditions and cyclone design. This work has shown that performance requirements based on acceptance band along the sampling convention are inferior to those based on estimated errors in sampled mass concentrations, and by modifying a cyclone's internal dimensions, it is possible to achieve a good emulation of a sampling convention over the whole particle size range. The estimated resulting bias in sampled mass concentrations for the optimised cyclone was generally within ±4% relative to the 1993 international sampling convention for respirable dust. It has been shown for a wide range of cyclones and operating conditions that the cyclone's cut-off size is mainly determined by the annular vortex, whereas the steepness of the collection efficiency seems to primarily depend on the ratio of the cyclone body diameter to the vortex tube inner diameter. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • prof Leith, David, Dept. of Environmental Sciences and Engineering, University of North Carolina, Chapel Hill, USA
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Collection efficiency, Aerosol, Cyclone, Dust, Exposure, Optimisation, Penetration, Performance, Respirable dust, Sampling, Environmental technology, Standardisation, pollution control, Miljöteknik, kontroll av utsläpp
pages
33 pages
publisher
Göran Lidén, National Institute for Working Life, S-171 84 Solna, Sweden,
defense location
Room M:B at the Dept. of Industrial Engineering, Lund University, Lund
defense date
1996-03-28 10:15
external identifiers
  • other:ISRN: LUTMDN/TMAT--1002--SE
ISSN
1104-1080
language
English
LU publication?
no
id
441be503-4234-4fd2-9d0c-48a74fc3090d (old id 28322)
date added to LUP
2007-06-11 15:58:10
date last changed
2016-09-19 08:44:56
@phdthesis{441be503-4234-4fd2-9d0c-48a74fc3090d,
  abstract     = {The performance of cyclones used in occupational hygiene for sampling respirable dust was studied. Test methods for experimental determination of cyclone penetration have been designed and validated. The penetration curve for a sampling cyclone presently used in Europe was measured. The sampler's performance relative to three sampling conventions for respirable dust was determined. The cyclone was optimised to the 1993 international sampling convention for respirable dust, by varying the cyclone flow rate and the dimensions of the vortex tube. Published investigations on the collection characteristics for four cyclone designs were analysed with regression analysis, in order to derive a semi-empirical relationship between the cut-off size and the steepness of a cyclone's collection efficiency, and operating conditions and cyclone design. This work has shown that performance requirements based on acceptance band along the sampling convention are inferior to those based on estimated errors in sampled mass concentrations, and by modifying a cyclone's internal dimensions, it is possible to achieve a good emulation of a sampling convention over the whole particle size range. The estimated resulting bias in sampled mass concentrations for the optimised cyclone was generally within ±4% relative to the 1993 international sampling convention for respirable dust. It has been shown for a wide range of cyclones and operating conditions that the cyclone's cut-off size is mainly determined by the annular vortex, whereas the steepness of the collection efficiency seems to primarily depend on the ratio of the cyclone body diameter to the vortex tube inner diameter.},
  author       = {Lidén, Göran},
  issn         = {1104-1080},
  keyword      = {Collection efficiency,Aerosol,Cyclone,Dust,Exposure,Optimisation,Penetration,Performance,Respirable dust,Sampling,Environmental technology,Standardisation,pollution control,Miljöteknik,kontroll av utsläpp},
  language     = {eng},
  pages        = {33},
  publisher    = {Göran Lidén, National Institute for Working Life, S-171 84 Solna, Sweden,},
  title        = {Sampling Cyclones for Respirable Dust},
  year         = {1996},
}