УДК: 533.72 533.735 535.243

Численное моделирование термических и газодинамических процессов в двустадийном атомизаторе для аналитической спектрометрии

Нагулин К.Ю., Цивильский И.В., Назмиев Р.И., Гильмутдинов А.Х.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Нагулин К.Ю., Цивильский И.В., Назмиев Р.И., Гильмутдинов А.Х. Численное моделирование термических и газодинамических процессов в двустадийном атомизаторе для аналитической спектрометрии // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 12. С. 46–55.

Nagulin K. Yu., Tsivil’skiĭ I. V., Nazmiev R. I., Gil’mutdinov A. Kh. Numerical modelling of thermal and gas-dynamic processes in a two-stage atomizer for analytical spectrometry [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2012. V. 79. № 12. P. 46–55.

Ссылка на англоязычную версию:

K. Yu. Nagulin, I. V. Tsivil’skiĭ, R. I. Nazmiev, and A. Kh. Gil’mutdinov, "Numerical modelling of thermal and gas-dynamic processes in a two-stage atomizer for analytical spectrometry," Journal of Optical Technology. 79(12), 781-788 (2012). https://doi.org/10.1364/JOT.79.000781

Аннотация:

На основе численного решения уравнений Навье-Стокса и молекулярной кинетики разработана полная компьютерная модель двухстадийного атомизатора для аналитической спектрометрии, состоящего из графитового тигельного испарителя и спирального атомизатора. Модель корректно учитывает нагрев атомизатора электрическим током, газовую динамику, нестационарные процессы теплообмена, а также испарение и конденсацию атомов исследуемого вещества. Проведена экспериментальная апробация разработанной модели. Результаты моделирования хорошо согласуются с данными эксперимента.

Ключевые слова:

вычислительная газовая динамика, терморазложение веществ, атомно-абсорбционная спектроскопия, электротермическая атомизация

Коды OCIS: 020.1335, 300.1030, 300.6210

Список источников:

1. Львов Б.В. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Наука, 1966. 274 с.
2. Grinshtein I.L., Vil’pan Y.A., Vasilieva L.A., Kopeikin V.A. Reduction of matrix interference during the atomic absorption determination of lead and cadmium in strongly interfering matrix samples using a two-step atomizer with vaporizer purging // Spectrochim. Acta Part B. 1999. V. 54. P. 745–752.
3. Орешкин В.Н., Цизин Г.И., Внуковская Г.Л. Сорбционно-атомно-абсорбционное определение следов металлов (Ag, Bi, In, Cd, Pb и Tl) в природных водах с применением двухкамерного атомизатора порошков // Журн. аналит. химии. 1994. Т. 49. № 6. С. 755–759.
4. Holcombe J.A., Sheehan M.T. Graphite Furnace Modification for Second Surface Atomization // Appl. Spectrosc. 1982. V. 36. P. 631–636.
5. Захаров Ю.А., Кокорина О.Б. Способ спектрального анализа // Патент России № 2274848. 2004.
6. Gilmutdinov A.Kh. Elecrothermal atomizalion means for analytical spectrometry // United States Patent № 5981912. 1999.

7. Нагулин K.Ю., Гильмутдинов А.Х., Гришин Л.A. Двухстадийный атомизатор для электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии. Динамика пространственных распределений температуры // Журн. аналит. химии. 2003. Т. 58. С. 439–446.
8. Гильмутдинов А.Х., Нагулин К.Ю. Способ элементного анализа вещества и устройство, его реализующее // Патент России № 2370755. 2007.
9. Araslanov Sh.F., Gilmutdinov A.Kh., Sperling M. 3D Numerical Simulation of Gas Flows in Transversely Heated Graphite Tube Atomizers // CD-proceedings of European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. Barcelona, ECCOMAS 2000. Р. 20.
10. Gilmutdinov A., Araslanov Sh., Ibragimov R., Staroverov A., Salakhov M. Fundamental description of spectroanalytical inductively coupled plasmas // 3-d Nordic Conference on Plasma Spectrochemistry. Loen, Norway, 2006. P. 17.
11. Самарский А. А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М.: Наука, 1980. 351 c.
12. Флетчер К. Вычислительные методы в механике жидкости. В 2х томах. М.: Мир, 1991. Т. 1. 505 c.
13. Гильмутдинов А.Х., Волошин А.В., Нагулин К.Ю. Атомно-абсорбционная спектрометрия с пространственным разрешением // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 4. С. 339–353.
14. Queiroz Z., Oliveira P., Nobrega J., Silva C., Rufini I., Sousa S., Krug F. Surface and gas phase temperatures of a tungsten coil atomizer // Spectrochimica Acta Part B. 2002. V. 57. P. 1789–1799.
15. Нагулин К.Ю., Гильмутдинов А.Х. Система регистрации с пространственным разрешением для атомноабсорбционных спектрофотометров // Оптический журнал. 1999. Т. 66. № 7. C. 99–105.
16. Gilmutdinov A.Kh., Nagulin K.Yu., Sperling M. Spatially resolved atomic absorption analysis // J. Anal. At. Spectrom. 2000. V.15. P.1375-1382.
17. Hou X., Levine K.E., Salido A., Jones B.T., Ezer M., Elwood S., Simeonsson J.B. Tungsten coil devices in atomic spectrometry: absorption, fluorescence and emission // Analytical Science. 2001. V. 17. P. 175–180.
18. Donati G.L., Gonzales M.H., Nobrega J.A., Jones B.T. Multi-wavelength determination of cobalt by tungsten coil atomic emission spectrometry // Analytical Letters. 2010. V. 43. P. 1723–1733.