一種超聲波水霧去除超細(xì)顆粒物測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空氣污染物測(cè)試裝置和方法，具體涉及一種超聲波水霧除去顆粒 物的測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，近年來(lái)全國(guó)各地霧霾 天氣頻發(fā)，范圍之大，持續(xù)時(shí)間之長(zhǎng)，已經(jīng)對(duì)我們的生活工作構(gòu)成了極大的威脅，給人們交 通出行和身體健康都帶來(lái)了嚴(yán)重影響。隨著人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)和生活水平的提高，越發(fā) 認(rèn)識(shí)到清潔空氣對(duì)人身健康的重要性。
[0003] 目前在我國(guó)，氣溶膠顆粒物污染是絕大部分城市的首要污染物。顆粒物質(zhì)(PM)是 由酸類(lèi)、有機(jī)化學(xué)、金屬、和土壤或塵埃粒子組成的顆粒和液滴。人們根據(jù)顆粒的產(chǎn)生及在 人體呼吸道沉積位置將顆粒分為3類(lèi):超細(xì)顆粒物（顆粒直徑< =0. Ιμπι)，亞微米顆粒PM1 (0· 1μηι< =顆粒直徑<1μηι)，粗顆粒(顆粒直徑> = 1μπι)。
[0004] 大氣污染物中的顆粒物直徑越小，對(duì)人體的危害越大，細(xì)顆粒物中，絕大部分都是 直徑在一個(gè)微米以下的顆粒物，即超細(xì)顆粒物。超細(xì)顆粒物分散度高、比表面積大、所以化 學(xué)活性、吸附能力等也大大增強(qiáng)，更易吸附C0、氮氧化合物等有毒有害氣體。超細(xì)顆粒由于 其極小的顆粒直徑能輕易進(jìn)入肺泡、血液、神經(jīng)系統(tǒng)等人體組織，給人體機(jī)能的正常運(yùn)行造 成極大危害。有研究表明其和白血病、心血管疾病的發(fā)生有一定關(guān)聯(lián)。因此，研究如何有效 去除超細(xì)顆粒物對(duì)于改善大氣環(huán)境污染和保護(hù)人體健康具有非常重要的意義。對(duì)于任何凈 化除塵裝置來(lái)說(shuō)，超細(xì)顆粒物都是除塵的難點(diǎn)。由于其粒徑太小，目前常規(guī)的凈化除塵過(guò)濾 器的孔徑太大以至于對(duì)于空氣中超細(xì)顆粒物的去除效率極低。因此，研究超細(xì)顆粒物的凈 化機(jī)理，對(duì)分析霧霾天氣的預(yù)防應(yīng)對(duì)措施以及設(shè)計(jì)新型空氣凈化裝置具有重要意義。
[0005] 凝并是細(xì)微顆粒物之間相互碰撞而團(tuán)聚形成新的顆粒物的現(xiàn)象。超聲波水霧是采 用超聲波技術(shù)使水霧化成微小的水滴漂浮在空氣中，與超細(xì)顆粒物的直徑相比，超聲波霧 化水滴粒徑較大，其粒徑在1-1〇μπι之間，容易與粉塵顆粒結(jié)合而使顆粒物粒徑變大。從目前 的研究來(lái)看，要想有效去除超細(xì)顆粒物，傳統(tǒng)的除塵技術(shù)如慣性碰撞、攔截、過(guò)濾以及靜電 作用效果都不大?？梢钥紤]采取的一個(gè)有效思路是通過(guò)引入超聲波霧化水滴與空氣中的超 細(xì)顆粒物碰撞而凝并形成新的顆粒物，增加顆粒物的粒徑，再結(jié)合常規(guī)的除塵技術(shù)就可以 大幅度提高常規(guī)除塵器的工作效率。在引入超聲波霧化器改變其粒徑譜的過(guò)程中，需要評(píng) 估凝并作用的大小，主要指標(biāo)就是平均粒徑大小，這是超聲波霧化器的安裝、數(shù)量的設(shè)計(jì)依 據(jù)，對(duì)于設(shè)計(jì)新型空氣凈化器來(lái)說(shuō)非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種超聲波水霧去除超細(xì)顆粒物測(cè)試系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如 下：
[0007] -種超聲波水霧除去超細(xì)顆粒物測(cè)試系統(tǒng)，主要包括氣溶膠發(fā)生器、Kr-85中和 器、超聲波霧化器、凝并發(fā)生箱、真空栗、粒徑譜測(cè)試儀、電腦、通訊電纜、環(huán)境溫濕度及壓力 測(cè)試儀、各種連接管道及閥門(mén)。真空栗通過(guò)一個(gè)閥門(mén)連接到凝并發(fā)生箱，產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)的流 動(dòng)壓力。氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的氣溶膠顆粒物，通過(guò)管道進(jìn)入Kr-85中和器進(jìn)行電荷中和化處 理;處理后的氣流進(jìn)入凝并發(fā)生箱，凝并發(fā)生箱上部氣溶膠入口處安裝了超聲波霧化器，利 用超聲波霧化器產(chǎn)生的水霧與氣溶膠顆粒物產(chǎn)生碰撞凝并效應(yīng)，增大顆粒體積，提高過(guò)濾 效率。粒徑譜測(cè)試儀通過(guò)閥門(mén)切換可以測(cè)量超聲波水霧作用前后的顆粒物粒徑分布，所測(cè) 得數(shù)據(jù)通過(guò)通訊電纜傳輸?shù)诫娔X;環(huán)境溫濕度及壓力測(cè)試儀放置在箱體內(nèi)檢測(cè)箱體內(nèi)的溫 度、濕度及壓力。
[0008] 本發(fā)明通過(guò)氣溶膠發(fā)生器生成多分散的氣溶膠顆粒物，氣溶膠顆粒物生成數(shù)量的 多少可由氣溶膠發(fā)生器控制。
[0009] 所述的氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的顆粒物數(shù)濃度范圍在0~108個(gè)/cm3。
[0010] 所述的粒徑譜測(cè)試儀測(cè)量的細(xì)微顆粒物濃度范圍在0~108個(gè)/cm3,測(cè)量的顆粒物 粒徑范圍在5nm~Ιμπι，粒徑譜分段數(shù)在32個(gè)以上。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：1)凝并發(fā)生箱潔凈：關(guān)閉氣溶膠發(fā)生 器及通道閥門(mén)，打開(kāi)ΗΕΡΑ閥門(mén)，啟動(dòng)真空栗，并啟動(dòng)粒徑譜測(cè)試儀監(jiān)測(cè)凝并箱體內(nèi)顆粒物數(shù) 濃度的同時(shí)，從外部進(jìn)入的空氣經(jīng)過(guò)ΗΕΡΑ凈化后進(jìn)入箱體內(nèi)，當(dāng)粒徑譜測(cè)試儀監(jiān)測(cè)到箱體 內(nèi)數(shù)濃度接近于零的時(shí)候，可以認(rèn)為密閉箱體已經(jīng)被凈空，這時(shí)關(guān)閉真空栗以及連接閥門(mén)， 關(guān)閉ΗΕΡΑ通道閥門(mén)，關(guān)閉粒徑譜測(cè)試儀。
[0012] 2)無(wú)超聲波水霧去除效率測(cè)試:啟動(dòng)氣溶膠發(fā)生器，打開(kāi)閥門(mén)，同時(shí)啟動(dòng)粒徑譜測(cè) 試儀，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝并發(fā)生箱上部細(xì)顆粒物數(shù)濃度值達(dá)到1〇 6個(gè)/cm3級(jí)別時(shí)，開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，每間 隔5秒切換監(jiān)測(cè)凝并發(fā)生箱入口處和出口處的顆粒物數(shù)濃度，持續(xù)3分鐘左右，確定GMD(幾 何平均直徑），按照下面公式計(jì)算超聲波水霧作用下的去除效率m。 ^ι= - C2
[0013] 上面公式中，^為無(wú)超聲波水霧作用時(shí)凝并發(fā)生箱上部入口處顆粒物總數(shù)濃度， 單位個(gè)/cm3;c2為無(wú)超聲波水霧作用時(shí)凝并發(fā)生箱下部出口處顆粒物總數(shù)濃度，單位個(gè)/ cm3。
[0014] 重復(fù)步驟1，潔凈凝并發(fā)生箱。
[0015] 超聲波水霧去除效率測(cè)試：?jiǎn)?dòng)氣溶膠發(fā)生器，打開(kāi)閥門(mén)，同時(shí)啟動(dòng)粒徑譜測(cè)試 儀，當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝并發(fā)生箱上部細(xì)顆粒物數(shù)濃度值達(dá)到1〇 6個(gè)/cm3級(jí)別時(shí)，啟動(dòng)超聲波發(fā)射器，開(kāi) 始記錄數(shù)據(jù)，每間隔5秒切換監(jiān)測(cè)凝并發(fā)生箱入口處和出口處的顆粒物數(shù)濃度，持續(xù)3分鐘 左右，確定GMD(幾何平均直徑），同樣按照下面公式計(jì)算超聲波水霧作用下的去除效率112。 h =- C4
[0016] 上面公式中，C3為有超聲波水霧作用時(shí)凝并發(fā)生箱上部入口處顆粒物總數(shù)濃度， 單位個(gè)/cm3;c 4為有超聲波水霧作用時(shí)凝并發(fā)生箱下部出口處顆粒物總數(shù)濃度，單位個(gè)/ cm3。
[0017] 讓氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生不同濃度和不同分布的氣溶膠，或者改變超聲波霧化器參 數(shù)，比如安裝個(gè)數(shù)和位置，超聲波水霧的數(shù)量，單個(gè)水霧的體積等，可以測(cè)試得到各種情況 的去除效率，對(duì)比有無(wú)超聲波水霧作用下的去除效率ru和取就可以得出超聲波水霧對(duì)于去 除效率的影響情況。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種超聲波水霧去除超細(xì)顆粒物測(cè)試系統(tǒng)， 裝置簡(jiǎn)單，處理成本低廉，運(yùn)行維護(hù)容易，節(jié)能環(huán)保，由效率公式計(jì)算出有、無(wú)超聲波水霧作 用的氣溶膠超細(xì)顆粒物去除效率，并通過(guò)測(cè)試儀器得到經(jīng)過(guò)超聲波水霧作用后GMD的變化。 本發(fā)明所提供的測(cè)試系統(tǒng)和方法可用于設(shè)計(jì)超聲波水霧除塵設(shè)計(jì)以及新型空氣凈化器潔 凈效率分析。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖中1氣溶膠發(fā)生器、2閥門(mén)a、3K-85中性器、4閥門(mén)b、5水槽、6超聲波霧化器、7凝并 發(fā)生箱、8閥門(mén)c、9干燥管a、10ΗΕΡΑ過(guò)濾器a、11三通閥門(mén)、12粒徑譜測(cè)試儀、13電腦、14真空 栗、15閥門(mén)d、16干燥管a、17HEPA過(guò)濾器b、18環(huán)境溫濕度及壓力測(cè)試儀。
【具體實(shí)施方式】<