一種氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及篩選設(shè)備，具體涉及一種氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備在大氣監(jiān)測(cè)和研究中有著廣泛地應(yīng)用。因此，可以說(shuō) 氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備是大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)研究的重要設(shè)備。
[0003] 目前應(yīng)用最為廣泛的顆粒物粒徑篩選裝置為差分電迀移率分析儀（Differential Mobility Analyzer，簡(jiǎn)稱(chēng)DMA)，其利用不同粒徑的帶電氣溶膠粒子在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度 的差異篩選準(zhǔn)單一粒徑的氣溶膠粒子。此類(lèi)裝置存在的主要問(wèn)題是，在篩選一定粒徑的粒 子時(shí)，一部分帶多個(gè)電荷的粒徑更大的粒子也不可避免地會(huì)被篩選出來(lái)。另外，DM的篩選 效率較低，篩選出的粒子濃度遠(yuǎn)低于樣本中此粒徑粒子的濃度。在利用DM檢測(cè)氣溶膠粒 徑譜分布時(shí)，還需要中和器使樣本粒子達(dá)到一定的帶電分布，中和器中含有放射性物質(zhì)，限 制了裝置的應(yīng)用范圍。另一類(lèi)裝置利用帶電粒子電場(chǎng)力和離心力平衡的方法篩選氣溶膠粒 子，例如氣溶膠粒子質(zhì)量分析儀（Aerosol Particle Mass Analyzer，簡(jiǎn)稱(chēng)APM)和離心式粒 子質(zhì)量分析儀（Centrifugal Particle Mass Analyzer，簡(jiǎn)稱(chēng)CPMA)。由于此類(lèi)裝置也基于 帶電氣溶膠粒子在電場(chǎng)中的受力，所以存在和DM相同的上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種低成本、易推廣、高效率、低粒徑誤差的 氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0006] -種氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備，具有這樣的特征，包括：一氣流導(dǎo)入導(dǎo)出部件， 用以引導(dǎo)氣流方向，包括第一部件和第二部件，所述第一部件設(shè)有鞘氣流入口、樣氣流入 口，所述第二部件設(shè)有鞘氣流出口、樣氣流出口；一旋轉(zhuǎn)部件，用以篩選氣溶膠顆粒物，包 括相互剛性連接的外殼、內(nèi)膽，所述外殼、內(nèi)膽的上下兩端分別連通所述第一部件和第二部 件，并且所述內(nèi)膽和外殼以相同角速度繞中心軸旋轉(zhuǎn)，所述外殼和內(nèi)膽的間隔形成管狀環(huán) 路，所述管狀環(huán)路一端連通鞘氣流入口，另一端連通鞘氣流出口，所述內(nèi)膽內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣狹 縫，所述進(jìn)氣狹縫的一端連通樣氣流入口，另一端連通管狀環(huán)路，所述外殼的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有 連通樣氣流出口的出氣狹縫。
[0007] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述進(jìn)氣狹縫連通樣氣流入口的端口設(shè)置在內(nèi)膽端面的中心位置。
[0008] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：還包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部件、控制電路，所述控制電路連接電動(dòng)機(jī)并調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所 述電動(dòng)機(jī)連接傳動(dòng)部件，所述傳動(dòng)部件連接旋轉(zhuǎn)部件并帶動(dòng)內(nèi)膽旋轉(zhuǎn)。
[0009] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述鞘氣流出口經(jīng)送風(fēng)機(jī)、散熱器和過(guò)濾器，最后連通鞘氣流入口并形成閉合循環(huán)回 路。
[0010] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述過(guò)濾器和鞘氣流入口之間還設(shè)有流量監(jiān)測(cè)器，以監(jiān)控鞘氣流入流量。
[0011] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述樣氣流入口處外接有流量監(jiān)測(cè)器，以監(jiān)控樣氣流入流量。
[0012] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述內(nèi)膽和外殼的橫截面均是圓形。
[0013] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述外殼的上端與內(nèi)膽的上端通過(guò)密封軸承固定。
[0014] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備中，還可以具有這樣的特 征：所述外殼的下端與內(nèi)膽的下端也通過(guò)密封軸承固定。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1、本發(fā)明基于氣溶膠粒子離心力和空氣阻力平衡的原理篩選一定粒徑的粒子，粒 徑篩選誤差遠(yuǎn)小于現(xiàn)有的基于粒子電場(chǎng)力和空氣阻力平衡或電場(chǎng)力與離心力平衡的方法。
[0017] 2、本發(fā)明的粒子篩選效率高于現(xiàn)有的基于粒子電場(chǎng)力和空氣阻力平衡或電場(chǎng)力 與離心力平衡的方法，目標(biāo)粒徑粒子的通過(guò)率接近100%。
[0018] 3、本發(fā)明不需要對(duì)氣溶膠樣氣進(jìn)行預(yù)處理，避免了現(xiàn)有技術(shù)中必要的含有放射性 物質(zhì)的中和器，使用范圍更大。
[0019] 4、本發(fā)明不包含高電壓部件，和現(xiàn)有技術(shù)相比安全性更高。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的氣體中氣溶膠粒子篩選方法俯視狀態(tài)下的原理示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的篩選粒徑Dp與旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)速ω的關(guān)系；
[0022] 圖3為實(shí)施例中的氣溶膠顆粒物粒徑篩選設(shè)備的流程示意圖；
[0023] 圖4為實(shí)施例中的旋轉(zhuǎn)部件的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理、工作過(guò)程及【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0025] 圖1為本發(fā)明的氣體中氣溶膠粒子篩選方法俯視狀態(tài)下的原理示意圖（圖1陰影 部分也可理解為圖4所示的旋轉(zhuǎn)部件10的部分剖面圖）。在進(jìn)行氣溶膠粒子粒徑篩選時(shí)， 將不含粒子的空氣以恒定流量Qs通入由同軸的圓柱形內(nèi)膽1和管狀外殼2構(gòu)成的環(huán)形柱 狀管路5內(nèi)以作為鞘氣。內(nèi)膽1半徑為R，內(nèi)膽1和外殼2之間的間距為d。內(nèi)膽1和外 殼2剛性連接并以相同角速度ω繞中心軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)之間的鞘氣以相同角速度旋轉(zhuǎn)。含 氣溶膠粒子的樣氣以恒定流量Qa經(jīng)樣氣入口 4流入，并由內(nèi)膽1上的進(jìn)氣狹縫6匯入鞘 氣。樣氣中的氣溶膠粒子在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到與鞘氣相同的轉(zhuǎn)速ω。氣溶膠粒子所受離 心力為Fc= πιω 2R，其中m為氣溶膠粒子的質(zhì)量。氣溶膠粒子在離心力作用下由內(nèi)膽1向 外殼2運(yùn)動(dòng)，所受空氣阻力為
，其中η為空氣的動(dòng)力粘滯系數(shù)，Dp為氣溶膠 粒子的粒徑，uR為氣溶膠粒子的徑向運(yùn)動(dòng)速度，C (；為Cunningham校正系數(shù)，僅與粒徑D ρ有 關(guān)。氣溶膠粒子所受離心力Fe與空氣阻力F D平衡，可計(jì)算得到氣溶膠粒子徑向運(yùn)動(dòng)速度
>對(duì)大部分氣溶膠粒子：
因此
，即氣溶膠粒子 的徑向運(yùn)動(dòng)速度僅取決于粒子密度P和粒徑DP。氣溶膠粒子從內(nèi)膽1運(yùn)動(dòng)到外殼2所需時(shí) 間即為
《氣溶膠粒子的軸向運(yùn)動(dòng)速度