Aerodynamischer Durchmesser

Der aerodynamische Durchmesser ist als abstrakte Größe[1] zur Beschreibung des Verhaltens eines gasgetragenen Partikels eine Hilfsgröße in der Partikelmesstechnik. Er ist definiert als der Durchmesser eines kugelförmigen Partikels mit der Dichte 1 g/cm³, der dieselbe Sinkgeschwindigkeit aufweist wie das zu betrachtende Partikel.[2][3][4] In der Standardisierung wird häufig noch erwähnt, dass die Sinkgeschwindigkeit des zu betrachtenden Partikels auf ruhende Luft zu beziehen ist.[2][3] Mithilfe des aerodynamischen Durchmessers wird nicht nur die geometrische Größe des Partikels berücksichtigt, sondern auch dessen Dichte und Form,[5] da nur bei der Kondensation aus der Gasphase von sphärischen Partikeln ausgegangen werden kann.[6] Für Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 0,5 µm empfiehlt die Norm DIN ISO 7708:1996-01 die Verwendung des Partikeldiffusionsdurchmessers, der den Durchmesser einer Kugel beschreibt, die den gleichen Diffusionskoeffizienten aufweist wie das betrachtete Partikel.[2] Diese Einschränkung muss vorgenommen werden, da das Gesetz von Stokes von der Modellvorstellung ausgeht, dass die Relativgeschwindigkeit eines Fluids am Rand eines Partikels gleich Null ist. Diese Annahme gilt jedoch nicht für Partikel, deren Größe sich in der mittleren freien Weglänge des sie umgebenden Gases bewegt.[7][8]

Der aerodynamische Durchmesser findet unter anderem bei den Konventionen über einatembare, thorakale und alveolengängige Fraktion Anwendung.[2] Ebenso werden die Feinstaubkorngrößenklassen für PM10 bzw. PM2.5 über den aerodynamischen Durchmesser definiert.[7] Messtechnisch werden aerodynamische Durchmesser über Flugzeitspektrometer[9] oder elektrische Niederdruckimpaktoren (ELPI)[10] erfasst.

Einzelnachweise

  1. Sheldon Kay Friedlander: Smoke, Dust, and Haze - Fundamentals of Aerosol Dynamics. John Wiley & Sons, New York, ISBN 0-471-01468-0, S. 164.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 DIN ISO 7708:1996-01 Luftbeschaffenheit - Festlegung von Partikelgrößenverteilungen für die gesundheitsbezogene Schwebstaubprobenahme (ISO 7708:1995). Beuth Verlag, Berlin, S. 3.
  3. 3,0 3,1 VDI 3867 Blatt 1:2009-09 Messen von Partikeln in der Außenluft - Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration und Anzahlgrößenverteilung von Aerosolen - Grundlagen (Measurement of particulate matter in ambient air - Determination of the particle number concentration and number size distribution of aerosols - Fundamentals). Beuth Verlag, Berlin. S. 3.
  4. James H. Vincent: Aerosol Sampling - Science, Standards, Instrumentation and Applications. John Wiley & Sons, Chichester, ISBN 978-0-470-02725-7, S. 27.
  5. James H. Vincent: Aerosol Sampling - Science, Standards, Instrumentation and Applications. S. 4.
  6. Sheldon Kay Friedlander: Smoke, Dust, and Haze - Fundamentals of Aerosol Dynamics. S. 6.
  7. 7,0 7,1 DIN EN ISO 23210:2009-12 Emissionen aus stationären Quellen - Ermittlung der Massenkonzentration von PM10/PM2,5 im Abgas - Messung bei niedrigen Konzentrationen mit Impaktoren (ISO 23210:2009); Deutsche Fassung EN ISO 23210:2009. Beuth Verlag, Berlin. S. 6.
  8. William C. Hinds: Aerosol Technology. John Wiley & Sons, New York 1982, ISBN 0-471-08726-2, S. 43.
  9. VDI 3867 Blatt 5:2013-11 Messen von Partikeln in der Außenluft - Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration und Anzahlgrößenverteilung von Aerosolen - Flugzeitspektrometer (Measurement of particles in ambient air - Determination of the particle number concentration and particle size distribution of aerosols - Time-of-flight spectrometer). Beuth Verlag, Berlin. S. 3.
  10. VDI 3867 Blatt 6:2012-12 Messen von Partikeln in der Außenluft - Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration und Anzahlgrößenverteilung von Aerosolen - Elektrischer Niederdruckimpaktor (ELPI) (Measurement of particles in ambient air - Determination of the particle number concentration and number size distribution of aerosols - Electrical Low Pressure Impactor (ELPI)). Beuth Verlag, Berlin. S. 3.
en:Aerosol#Aerodynamic diameter