專(zhuān)利名稱(chēng)：一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散性亞微米氣溶膠的發(fā)生裝置，發(fā)生氣溶膠計(jì)數(shù)中值 直徑在0.08pm 0.5pm，幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差<1.3,計(jì)數(shù)濃度在1><104 1><108/cm3。
背景技術(shù)：
氣溶膠是液體或固體以直徑為0.002 100nm的顆粒分散在氣體介質(zhì)中形成的分散體系。 發(fā)生穩(wěn)定且符合一定粒徑分布的氣溶膠是一項(xiàng)重要的氣溶膠技術(shù)，它主要用于標(biāo)定測(cè)量?jī)x器、 進(jìn)行氣溶膠實(shí)驗(yàn)研究以及開(kāi)發(fā)和測(cè)試空氣凈化與采樣設(shè)備等研究和應(yīng)用領(lǐng)域。 一般按顆粒直 徑劃分，氣溶膠主要有微米級(jí)和亞微米兩類(lèi)微米級(jí)氣溶膠通常指大多數(shù)氣溶膠的粒徑大于 lpm，而亞微米級(jí)氣溶膠則指大多數(shù)氣溶膠的粒徑小于lpm。
單分散性是氣溶膠粒徑一致程度的表征，用幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差GSD表示，GSD越小，表示 氣溶膠單分散性越好。準(zhǔn)單分散性表示GSD〈1.45的氣溶膠。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活質(zhì)量的提高，對(duì)于各類(lèi)過(guò)濾材料以及過(guò)濾設(shè)備的凈化效 率性能要求都有了大幅度的提升，與之相對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)外檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中在測(cè)試氣溶膠的粒徑分布 和濃度方面也提出了更加嚴(yán)格的要求。
目前實(shí)驗(yàn)室比較先進(jìn)的氣溶膠發(fā)生方法是蒸發(fā)冷凝法，現(xiàn)有的蒸發(fā)冷凝法氣溶膠發(fā)生裝 置未專(zhuān)門(mén)針對(duì)亞微米級(jí)別，氣源只能采用高壓氮?dú)?，因此不方便使用，并且成本很高，尤?在應(yīng)用于過(guò)濾材料及過(guò)濾設(shè)備效率檢測(cè)時(shí)因耗氣量大成本尤其昂貴。另外，現(xiàn)有發(fā)生裝置再 熱器和冷凝管均采用玻璃管，這種結(jié)構(gòu)在使用中極易破碎，給應(yīng)用造成了諸多不便。
氣溶膠單分散性是氣溶膠的重要參數(shù)，氣溶膠單分散性越好，在各種應(yīng)用中均是有利的。 現(xiàn)有的發(fā)生裝置在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)亞微米氣溶膠的單分散性考慮不多，有待通過(guò)進(jìn)一步改善亞微米 氣溶膠的單分散性。

發(fā)明內(nèi)容
為克服目前蒸發(fā)冷凝法氣溶膠發(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、 氣溶膠單分散性有待提高的不足，本發(fā)明的目的是提供一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶 膠發(fā)生裝置，使其方便耐用，成本低廉，同時(shí)進(jìn)一歩改善亞微米氣溶膠的單分散性。
本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，該裝置依次含有高壓氣源，第一過(guò)濾
器2，噴霧器4，設(shè)置在噴霧器頂部出口處的擴(kuò)散干燥器5，與擴(kuò)散干燥器的出口依次相連的 第二過(guò)濾器9、飽和器12、再熱器13和冷凝管15，以及分別用于調(diào)節(jié)第二過(guò)濾器和飽和器 流量的第一閥門(mén)6和第二閥門(mén)7，其特征在于所述的高壓氣源采用高壓空氣源l，所述的再 熱器13和冷凝管15采用金屬管。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在噴霧器4的噴嘴出口處設(shè)有擋板3，在冷凝管15的入口設(shè) 有篩網(wǎng)或擋圈14。
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高壓空氣源后，大大方 便了裝置應(yīng)用，并節(jié)約了成本；再熱器和冷凝管采用金屬管，裝置不易損壞；在噴霧器的噴 嘴出口處設(shè)擋板，在冷凝管的入口設(shè)篩網(wǎng)或擋圈，二者均改善了最后氣溶膠的單分散性。由 于上述改進(jìn)，本發(fā)明方便耐用，運(yùn)行成本低廉，發(fā)生氣溶膠計(jì)數(shù)中值直徑在0.08^im 0.5pm， 幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差<1.3，計(jì)數(shù)濃度在lxl(^ lxlOVcm3，發(fā)生的穩(wěn)定性和可重復(fù)性好，完全能滿 足各種設(shè)備檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究的需要。


圖1是本發(fā)明所提供的蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2發(fā)生所得氣溶膠粒度分布圖。
圖中l(wèi)一高壓氣源；2 —第一過(guò)濾器；3 —擋板；4一噴霧器；5 —擴(kuò)散干燥器；6 —第一 閥門(mén)；7 —第二閥門(mén)；8 —第一流量計(jì)；9一第二過(guò)濾器；IO —第二流量計(jì)；ll一第三流量計(jì)； 12 —飽和器；13 —再熱器；14一篩網(wǎng)或擋圈；15 —冷凝管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程及具體實(shí)施方式
作進(jìn)一歩的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明所提供的蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝
置依次包括高壓空氣源l，第一過(guò)濾器2，噴霧器4，設(shè)置在噴霧器頂部出口處的擴(kuò)散干燥器 5，與擴(kuò)散干燥器的出口相連的第二過(guò)濾器9，發(fā)生蒸氣的飽和器12，對(duì)凝結(jié)核和蒸氣進(jìn)行混 合加熱的再熱器13，冷凝管15，以及分別用于調(diào)節(jié)第二過(guò)濾器和飽和器流量的第一闊門(mén)6和 第二閥門(mén)7，所述的高壓氣源l采用高壓空氣源，所述的再熱器13和冷凝管15采用金屬管。 所述的噴霧器4含有NaCl溶液、克里松(collison)噴嘴的出口處設(shè)有擋板3，其中NaCl 溶液的濃度一般為0.1 10g/L， collison噴嘴的噴孔直徑一般為0.1 0.3mm;所述的飽和器 12由加熱棒和控溫裝置組成，其中的有機(jī)溶劑為癸二酸二辛酯(DEHS)或油酸；通過(guò)調(diào)節(jié) 飽和器的溫度，進(jìn)而調(diào)節(jié)飽和器內(nèi)的有機(jī)溶劑的蒸氣濃度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝管15的蒸氣量， 飽和器溫度控制在100°C 170°C，溫控誤差士rC;所述的再熱器13由加熱帶和控溫裝置組 成，再熱器溫度控制在100°C 300°C，溫控誤差士rC;所述的冷凝管15為金屬長(zhǎng)管，長(zhǎng)20 50cm，內(nèi)徑l 3cm，其入口設(shè)有篩網(wǎng)或擋圈14，以紊亂氣流從而改善氣溶膠單分散性。另 外，高壓空氣源提供0.1 0.5MPa的高壓空氣，第一過(guò)濾器2用于過(guò)濾高壓空氣源所含的雜 質(zhì)；擴(kuò)散干燥器5可以對(duì)噴霧器4霧化后得到的NaCl液滴進(jìn)行干燥；第一閥門(mén)6調(diào)節(jié)與之并 聯(lián)的用于過(guò)濾所在支路凝結(jié)核的第二過(guò)濾器9的流量，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝管15的凝結(jié)核量； 第二閥門(mén)7調(diào)節(jié)與之并聯(lián)的用于產(chǎn)生蒸氣的飽和器12的流量，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入冷凝管15的蒸 氣量；在擴(kuò)散干燥器5出口設(shè)有第一流量計(jì)8，可計(jì)量裝置總流量，在第二過(guò)濾器9下游設(shè) 有第二流量計(jì)10，可計(jì)量通過(guò)第二過(guò)濾器9的流量從而間接計(jì)量進(jìn)入冷凝管15的凝結(jié)核量，在飽和器12上游設(shè)有第三流量計(jì)11，可計(jì)量通過(guò)飽和器12的流量從而間接計(jì)量進(jìn)入冷凝管 15的蒸氣量，這三個(gè)流量均為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，體積流量計(jì)量范圍為0.06 0.6m3/11。
本發(fā)明中飽和器12的溫度低于17(TC，空氣進(jìn)入飽和器12后，不致于因溫度較高使飽 和器內(nèi)的有機(jī)溶劑氧化，因此氣源可以采用高壓空氣代替氮?dú)?，這一技術(shù)方案大大方便了該 裝置的應(yīng)用，并節(jié)約了成本。
本發(fā)明再熱器13和冷凝管15均采用金屬管，與傳統(tǒng)的玻璃管相比，金屬管不易損壞， 發(fā)生氣溶膠效果經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明未見(jiàn)下降。
本發(fā)明在噴霧器4內(nèi)collison噴嘴出口增設(shè)擋板3，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該裝置改進(jìn)可將凝結(jié)核GSD 值從1.76下降至1.56，從而有效改善凝結(jié)核冷凝生長(zhǎng)后得到的氣溶膠的單分散性。
本發(fā)明在冷凝管15入口處增設(shè)篩網(wǎng)或擋圈14，該設(shè)置可有效地?cái)_動(dòng)冷凝管15內(nèi)氣流的 速度場(chǎng)，改善冷凝管15內(nèi)凝結(jié)核冷凝生長(zhǎng)的蒸氣環(huán)境的均勻性，從而改善氣溶膠的單分散性。
本發(fā)明工作原理如下來(lái)自高壓空氣源的高壓空氣經(jīng)第一過(guò)濾器2過(guò)濾后通入噴霧器4， 高壓空氣將噴霧器4內(nèi)的NaCl溶液霧化形成NaCl液滴后通入設(shè)置在噴霧器頂部出口處的擴(kuò) 散干燥器5，得到NaCl晶核作為凝結(jié)核，這部分凝結(jié)核與飽和器12內(nèi)的有機(jī)溶劑在高溫下 產(chǎn)生的蒸氣一起通入再熱器13，在再熱器高溫作用下凝結(jié)核與蒸氣充分混合均勻后的混合物 進(jìn)入冷凝管15，蒸氣由于溫度降低過(guò)飽和度增大而在凝結(jié)核上冷凝生長(zhǎng)，并最終得到所需的 準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠。
權(quán)利要求
1. 一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，該裝置包括高壓氣源(1)，第一過(guò)濾器(2)，將NaCl溶液吸出并霧化的噴霧器(4)，設(shè)置在噴霧器頂部出口處的擴(kuò)散干燥器(5)，與擴(kuò)散干燥器的出口相連的第二過(guò)濾器(9)，發(fā)生蒸氣的飽和器(12)，對(duì)凝結(jié)核和蒸氣進(jìn)行混合加熱的再熱器(13)，冷凝管(15)，以及分別用于調(diào)節(jié)第二過(guò)濾器和飽和器流量的第一閥門(mén)(6)和第二閥門(mén)(7)，其特征在于所述的高壓氣源(1)采用高壓空氣源，所述的再熱器(13)和冷凝管(15)采用金屬管。
2. 按照權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于在 噴霧器(4)的噴嘴出口處設(shè)有擋板(3)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于 在冷凝管(15)的入口設(shè)有篩網(wǎng)或擋圈(14)。
全文摘要
一種蒸發(fā)冷凝法準(zhǔn)單分散性亞微米氣溶膠的發(fā)生裝置，該裝置含有高壓氣源，第一過(guò)濾器，噴霧器，擴(kuò)散干燥器，第二過(guò)濾器，飽和器，再熱器，冷凝管以及分別用于調(diào)節(jié)第二過(guò)濾器和飽和器流量的第一閥門(mén)和第二閥門(mén)，所述的高壓氣源采用高壓空氣源，再熱器和冷凝管采用金屬管，并在噴霧器的噴嘴出口處設(shè)有擋板，在冷凝管的入口設(shè)有篩網(wǎng)或擋圈。本發(fā)明方便耐用，運(yùn)行成本低廉，發(fā)生氣溶膠計(jì)數(shù)中值直徑在0.08μm～0.5μm，幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差＜1.3，計(jì)數(shù)濃度在1×10⁴～1×10⁸/cm³，發(fā)生的穩(wěn)定性和可重復(fù)性好，完全能滿足各種設(shè)備檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究的需要。
文檔編號(hào)G01N15/00GK101284220SQ20081011450
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者葉璲生, 尉繼英, 張振中, 鋒 江, 程裕興, 范桂芳, 亮 陳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)