一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于單分散氣溶膠發(fā)生儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)如光學(xué)電子、IXD液晶制造，生物醫(yī)藥、精密儀器、飲料食品等行業(yè)的發(fā)展和PM2.5環(huán)境污染問題使得人們對(duì)室內(nèi)空氣顆粒物的控制日趨嚴(yán)格，這也使得對(duì)空氣凈化系統(tǒng)的核心部件高效空氣過濾器的性能要求也越來越高，與之對(duì)應(yīng)就需要更加先進(jìn)和精確的測試方法來保證高效過濾器的過濾性能，從而保障室內(nèi)空氣的潔凈度。目前廣泛使用的過濾效率檢測方法為最易穿透粒徑檢測法。由于過濾過程中不同粒徑顆粒物所受的慣性碰撞、截留和擴(kuò)散等作用的制約，會(huì)導(dǎo)致過濾器對(duì)顆粒物的過濾存在一個(gè)最易穿透粒徑，即MPPS，按照這個(gè)最大穿透率點(diǎn)來定義過濾器的過濾效率的檢測方法即為最易穿透粒徑檢測法。MPPS檢測法需要使用穩(wěn)定發(fā)生的氣溶膠用于檢測，氣溶膠的單分散性，粒度分布和濃度將直接決定效率檢測的準(zhǔn)確度和可信度。
[0003]目前實(shí)驗(yàn)室比較先進(jìn)的氣溶膠發(fā)聲方法是蒸發(fā)冷凝法，發(fā)明人前期的發(fā)明專利“一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置”(專利號(hào):ZL200810114502.1)重點(diǎn)解決了發(fā)生0.08-0.511 μπι準(zhǔn)單分散氣溶膠的問題，有效地改善了傳統(tǒng)蒸發(fā)冷凝法發(fā)生裝置在發(fā)生亞微米粒徑氣溶膠時(shí)應(yīng)用不便、成本較高、氣溶膠單分散性不好等問題。但是對(duì)于有些特殊用途的過濾器來說，例如美國Pall公司生產(chǎn)的Model⑶00973F2型號(hào)的V型過濾器，其最易穿透粒徑(簡稱MPPS)在0.055 μπι左右。前期專利以不能勝任該過濾器的效率檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，具有方便耐用、成本低廉、顆粒物單分散性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，包括空氣過濾器1，空氣過濾器I的入口和潔凈干燥空氣連接，空氣過濾器I的出口分成三路，分別和第一質(zhì)量流量計(jì)2、第二質(zhì)量流量計(jì)3、第三質(zhì)量流量計(jì)12的入口連接，第一質(zhì)量流量計(jì)2的出口和陶瓷殼體4的入口連接，陶瓷殼體4內(nèi)嵌有金屬絲5，陶瓷殼體4的出口和冷凝器6的第一入口連接，第二質(zhì)量流量計(jì)3的出口和冷凝器6的第二入口連接，第三質(zhì)量流量計(jì)12的出口和飽和器11的入口連接，飽和器11的出口和冷凝器6的出口連通后和再熱器7的入口連接，再熱器7的出口和層流冷凝器8的入口連接，層流冷凝器8的排氣管10排出多分散氣溶膠，層流冷凝器8內(nèi)部設(shè)有的輸送管9排出準(zhǔn)單分散氣溶膠。
[0007]所述的陶瓷殼體4、冷凝器6、再熱器7、層流冷凝器8、飽和器11均安裝有獨(dú)立的溫控裝置。
[0008]所述的飽和器11采用的有機(jī)溶劑為癸二酸二辛酯(DHlS)或油酸，飽和器11溫度控制在 100C —170°Co
[0009]所述的冷凝器6、層流冷凝器8以及再熱器7使用金屬管或者外面裝有抗震材料的玻璃管。
[0010]所述的再熱器7的溫度控制在100°C —3000°C。
[0011]所述的潔凈干燥空氣的壓力為0.1—0.5MPa。
[0012]所述的第一質(zhì)量流量計(jì)2、第二質(zhì)量流量計(jì)3、第三質(zhì)量流量計(jì)12均為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，體積流量計(jì)量范圍為0.06—0.6m3/h。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:氣源采用潔凈空氣源，不再使用高壓氮?dú)?，?jié)省了成本，金屬絲氧化物用作第二級(jí)蒸發(fā)冷凝過程的凝結(jié)核，第二級(jí)使用對(duì)人體無害的酯類工質(zhì)作為飽和蒸汽，飽和蒸汽冷凝在凝結(jié)核上形成最終的準(zhǔn)單分散氣溶膠，產(chǎn)生氣溶膠的CMD在0.02-1 μ m之間，并且粒徑可以調(diào)節(jié)，GSD〈1.4，數(shù)量濃度>104/cm3,穩(wěn)定性和可重復(fù)性好，完全滿足各種設(shè)備檢測和實(shí)驗(yàn)研宄的要求。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明所得氣溶膠粒度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]參照圖1，一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，包括空氣過濾器1，空氣過濾器I的入口和潔凈干燥空氣連接，空氣過濾器I的出口分成三路，分別和第一質(zhì)量流量計(jì)2、第二質(zhì)量流量計(jì)3、第三質(zhì)量流量計(jì)12的入口連接，第一質(zhì)量流量計(jì)2的出口和陶瓷殼體4的入口連接，陶瓷殼體4內(nèi)嵌有金屬絲5，陶瓷殼體4的出口和冷凝器6的第一入口連接，第二質(zhì)量流量計(jì)3的出口和冷凝器6的第二入口連接，第三質(zhì)量流量計(jì)12的出口和飽和器11的入口連接，飽和器11的出口和冷凝器6的出口連通后和再熱器7的入口連接，第一質(zhì)量流量計(jì)2、第二質(zhì)量流量計(jì)3、陶瓷殼體4連接構(gòu)成一級(jí)蒸發(fā)裝置，第三質(zhì)量流量計(jì)12、飽和器11連接構(gòu)成二級(jí)蒸發(fā)裝置，再熱器7的出口和層流冷凝器8的入口連接，層流冷凝器8的排氣管10排出多分散氣溶膠，層流冷凝器8內(nèi)部設(shè)有的輸送管9排出準(zhǔn)單分散氣溶膠，輸送管9用于采樣單分散性好的氣溶膠，廢氣則從排氣管10排出。
[0018]所述的陶瓷殼體4、冷凝器6、再熱器7、層流冷凝器8、飽和器11均安裝有獨(dú)立的溫控裝置。
[0019]所述的飽和器11采用的有機(jī)溶劑為癸二酸二辛酯(DHlS)或油酸，通過溫控裝置調(diào)節(jié)飽和器11的溫度，進(jìn)而調(diào)節(jié)飽和器11內(nèi)的有機(jī)溶劑的蒸氣濃度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入層流冷凝器8的蒸氣量，飽和器11溫度控制在100°C -170°c，溫控誤差士 1°C。
[0020]所述的冷凝器6、層流冷凝器8以及再熱器7使用金屬管或者外面裝有抗震材料的玻璃管，保證使用的可靠性。
[0021]所述的再熱器7的溫度控制在100°C -3000°C，溫控誤差士 1°C。
[0022]所述的潔凈干燥空氣的壓力為0.1—0.5MPa。
[0023]所述的第一質(zhì)量流量計(jì)2、第二質(zhì)量流量計(jì)3、第三質(zhì)量流量計(jì)12均為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，體積流量計(jì)量范圍為0.06—0.6m3/h。
[0024]本發(fā)明工作原理為:來自高壓空氣源的潔凈干燥空氣經(jīng)過空氣過濾器I過濾后分別進(jìn)入第二質(zhì)量流量計(jì)3的旁通氣道、第一質(zhì)量流量計(jì)2的金屬絲發(fā)生器氣道和第三質(zhì)量流量計(jì)12的工質(zhì)飽和器氣道，金屬絲5被加熱至高溫遇到空氣后形成金屬氧化物的極細(xì)顆粒物進(jìn)入空氣，金屬氧化物粒徑范圍在0.001-0.0lym之間，飽和器11蒸發(fā)產(chǎn)生油酯蒸氣，金屬氧化物和飽和器11中產(chǎn)出的油酯類蒸氣充分混合通過再熱器7進(jìn)入層流冷凝器8，油酯類蒸氣凝結(jié)在金屬氧化物，是氣溶膠長大，由于小粒徑的氣溶膠凝結(jié)生長速度快，大粒徑的生長速度慢，最終形成粒徑較為單一的氣溶膠，通過輸送管9的氣溶膠的單分散最好，通過排氣管10排出的氣溶膠的單分散稍差些，過濾后排放到大氣環(huán)境中，通過設(shè)計(jì)兩級(jí)蒸發(fā)，通過質(zhì)量流量計(jì)調(diào)節(jié)流量比控制氣溶膠最終的生長狀況。
[0025]本裝置采用潔凈空氣源，不再使用高壓氮?dú)猓?jié)省了成本；采用陶瓷殼體4，具有耐高溫的特性，保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安全運(yùn)行。本裝置可以很好地完成設(shè)計(jì)預(yù)期，參照圖2，圖2為該裝置發(fā)生所得的氣溶膠粒度分布圖，CMD = 0.095 μm，GSD = 1.295，數(shù)量濃度為3.82 X 106/cm3o
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，包括空氣過濾器(I)，其特征在于:空氣過濾器(I)的入口和潔凈干燥空氣連接，空氣過濾器(I)的出口分成三路，分別和第一質(zhì)量流量計(jì)(2)、第二質(zhì)量流量計(jì)(3)、第三質(zhì)量流量計(jì)(12)的入口連接，第一質(zhì)量流量計(jì)(2)的出口和陶瓷殼體(4)的入口連接，陶瓷殼體(4)內(nèi)嵌有金屬絲(5)，陶瓷殼體(4)的出口和冷凝器(6)的第一入口連接，第二質(zhì)量流量計(jì)(3)的出口和冷凝器(6)的第二入口連接，第三質(zhì)量流量計(jì)(12)的出口和飽和器(11)的入口連接，飽和器(11)的出口和冷凝器(6)的出口連通后和再熱器(7)的入口連接，再熱器(7)的出口和層流冷凝器⑶的入口連接，層流冷凝器(8)的排氣管(10)排出多分散氣溶膠，層流冷凝器(8)內(nèi)部設(shè)有的輸送管(9)排出準(zhǔn)單分散氣溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于:所述的陶瓷殼體(4)、冷凝器(6)、再熱器(7)、層流冷凝器(8)、飽和器(11)均安裝有獨(dú)立的溫控裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于:所述的飽和器(11)采用的有機(jī)溶劑為癸二酸二辛酯(DHlS)或油酸，飽和器(11)溫度控制在 100C —170°Co
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于:所述的冷凝器￠)、層流冷凝器(8)以及再熱器(7)使用金屬管或者外面裝有抗震材料的玻璃管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于:所述的再熱器(7)的溫度控制在100°C -3000°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于:所述的潔凈干燥空氣的壓力為0.1—0.5MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于:所述的第一質(zhì)量流量計(jì)(2)、第二質(zhì)量流量計(jì)(3)、第三質(zhì)量流量計(jì)(12)均為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，體積流量計(jì)量范圍為0.06—0.6m3/h。
【專利摘要】一種兩級(jí)蒸發(fā)冷凝式準(zhǔn)單分散氣溶膠發(fā)生裝置，包括空氣過濾器，空氣過濾器的入口和潔凈干燥空氣連接，空氣過濾器的出口分別和第一、第二、第三質(zhì)量流量計(jì)連接，第一質(zhì)量流量計(jì)和陶瓷殼體連接，陶瓷殼體內(nèi)嵌有金屬絲，陶瓷殼體和冷凝器連接，第二質(zhì)量流量計(jì)和冷凝器連接，第三質(zhì)量流量計(jì)和飽和器連接，飽和器和冷凝器的出口連通后和再熱器連接，再熱器和層流冷凝器連接，層流冷凝器的排氣管排出多分散氣溶膠，層流冷凝器內(nèi)部設(shè)有的輸送管排出準(zhǔn)單分散氣溶膠，本發(fā)明設(shè)有兩級(jí)蒸發(fā)，并通過質(zhì)量流量計(jì)調(diào)節(jié)流量比控制氣溶膠最終的生長狀況，具有方便耐用、成本低廉、顆粒物單分散性好的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B01J13-00
【公開號(hào)】CN104826561
【申請?zhí)枴緾N201510156114
【發(fā)明人】張振中, 陳慧, 江鋒
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月3日