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【新闻】PM25切割器切割特性研究滑动开关

发布时间:2020-10-19 02:25:27 阅读: 来源:切墙机厂家

□陈仲辉张文阁黄星亮刘巍刘俊杰PM2.5测定过程分为颗粒物的收集和滤膜称重,颗粒物的收集需要利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开。

PM2.5切割器能将大气颗粒物中空气动力学直径小于或等于2.5pm的颗粒物分离出来。对于PM2.5切割器来说,2.5pm是一个统计值,即空气动力学当量直径为2.5pm的颗粒有50%的概率能通过切割器。PM2.5切割器是PM2.5测量仪器的核心器件,决定了收集颗粒物的大小。PM2.5切割器切割特性检测是PM2.5监测结果准确性研究的核心部分。

通常,按照分离原理不同将切割器分为:冲击式切割器、旋风式切割器和虚拟式切割器。其中,最常见的PM2.5切割器是冲击式切割器和旋风式切割器。

冲击式PM2.5切割器的工作原理是含有颗粒物的气体在抽气泵的作用下,以一定的流速(恒流速)从喷嘴内喷出后,颗粒获得一定动能,粒径大于2.5pm的粒子,因惯性大可以穿过气流而撞在捕集板上沉积下来,而粒径小于或等于2.5pm的粒子,由于惯性小,将随着气流运动,被收集在滤膜上,以进行粒子分析,从而实现颗粒物的采集。

旋风式切割器是由圆筒形料斗和锥形腔室构成的,当恒定流速的气流进入切割器,在机体内部作螺旋状运动时,在离心力的作用下,大于2.5pm的粒子被截留到沉砂池内,而粒径小于或等于2.5pm的粒子则能随着气流顺利通过,被收集在滤膜上,以进行粒子分析。

二、PM2.5切割器切割特性研究方法介绍由于PM2.5测量和研究起步较晚,针对切割器的切割特性检测方法,国内尚未出现完善的技术和标准,而国外则已经完成切割特性检测方法的分析与研究。如:美国环境保护署(EPA)规定了PM2.5切割特性检测的3种方法为洗脱法、静态箱法和分流法。

通过振荡孔板气溶胶发生器发生单分散粒子,使用荧光光度计分别检测出滤膜上收集的单分散粒子质量Mfflter、切割器内部收集的单分散粒子质量McS和切割器内壁上吸附的单分散粒子质量MwaE(?般较少),计算得到切割器对不同单分散粒子的捕集效率P,如静态箱法的具体操作步骤是将待测试切割器安装到静态箱中,在静态箱中发生单分散的气溶胶粒子,使用气溶胶检测仪检测静态箱中气溶胶浓度变化,保证箱体内的气溶胶均匀和稳定。然后利用空气动力学粒径谱仪分别测量静态箱内和切割器出口单分散气溶胶颗粒数目浓度。对于给定的空气动力学直径,切割器的捕集效率计算公式如式(2)所示。

切割器出口气溶胶颗粒的数目浓度;nref静态箱中气溶胶颗粒的数目浓度。

3.分流法分流法的具体操作步骤是通过雾化单分散的PSL悬浮液,形成单分散的气溶胶,经过气体干燥、静电中和后,经过分流器分为上、下游两个支路,其中被测切割器安装在下游支路,通过测试不通过切割器的上游的气溶胶浓度与通过切割器下游的气溶胶浓度的比值,计算出不同粒径气溶胶对应的切割效率,拟合出空气动力学直径与捕集效率的切割特性曲线,得到和几何标准偏差。

分流法的捕集率定义公式如式丨3丨所示,此种方法周期短、数据量大,得出一条完整的切割特性曲线只需两小时。

在美国EPA规定的PM2.5切割特性检测3种方法中,静态箱法设计过程中存在技术难点,如随着时间的推移,箱体很难保持均匀、稳定;洗脱法无法测量颗粒的粒度分布,颗粒的球形度无法保障,从而导致量值无法溯源,另外其测量过程时间长,操作繁琐;而分流法装置加工简单,易操作,测试时间短,是一种更为快捷和省时省力的测量方法。综合分析以上3种切割特性检测方法优劣,我们以分流法为原理,研制了一套PM2.5切割器切割特性检测装置。

我们研究的PM2.5切割特性检测装置主要由气源发生装置、雾化发生器、干燥器、静电中和器、混匀管、分流器、气溶胶粒径谱仪组成,装置结构如所示。

PM2.5切割特性检测装置的工作原理:洁净空气通过雾化发生器,形成单分散的聚苯乙烯气溶胶,经过干燥、除静电,在混匀管内稀释混匀,达到均匀稳定状态。经过分流器后分成上、下游两路,上游支路直接连接到粒径谱仪,而下游先通过装有待测的PM2.5切割器,再连接到粒径谱仪,通过切换电磁阀门,从而实现粒径谱仪交替测量两路中的气溶胶颗粒数目浓度,具体如所示。

根据不同的空气动力学粒径对应不同的捕集效PM2.5切割特性检测装置结构图率,拟合得到PM2.5切割器的特性曲线。通过分析切割特性曲线的D5.和几何标准偏差,判断PM2.5切割器性能是否符合相关标准要求。

PM2.5切割器是利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开,切割器的流量直接影响切割粒径的大小,进入切割器的流量偏离规定的流量值,造成切割点出现偏差;另外,在PM2.5切割器切割特性研究中选择合适的标准颗粒至关重要。

因此,在PM2.5切割特性检测装置设计中,还考虑了进入PM2.5切割器流量的稳定性和标准颗粒的选择。

为了验证切割器进气量是否满足标准要求,进行PM2.5切割器进气流量测试。

在采样口接入经校准的流量计,启动粒径谱仪)和旁路抽气泵,设定旁路流量为13.67L/min,记录流量计的示数。测试结果如表1所示。

表1 PM2.5切割器进气量测试结果次数流量值经计算得,进气流量的平均值为16.50L/min,相对误差为1.01%.美国EPA和我国环境保护标准要求,进入PM2.5切割器的体积流量为16.67(15%)L/min,因此可以看出进入切割器的流量符合美国EPA对PM2.5切割器流量的要求。

美国EPA和我国环境保护标准对测试所用的标准颗粒的规定是,选用空气动力学当量直径范围为U.5~ 4.5)pm的8种标准颗粒(聚苯乙烯乳胶球),如表2所示。

表2试验粒子的粒径要求及选用规定要求(!m)选用粒径(!m)规定要求(!m)选用粒径(!m)洁净干燥气体经过雾化发生器依次生成上述8种标准颗粒的单分散固态气溶胶。经过干燥、除静电,在混匀管内稀释混匀,达到稳定状态。

然后,在气路中连接待校准的切割器,通过实时气溶胶粒径谱仪交替测定切割器上、下游的气溶胶颗粒数目。记和。直至8种粒径的PM2.5雾化单分散固态气溶胶颗粒测试完毕得到和N.重复操作3次,按式(4)计算得到8组捕集效率。

器上游的固态单分散颗粒物浓度;N切割器下游的固态单分散颗粒物浓度;每个粒径点单次测量的捕集效率(=1,2,3)。

按式(5)分别计算得到8个粒径点捕集效率的平均值如表3所示。

表3不同粒径捕集效率平均值及标准偏差粒径(!m)平均捕集效率(。)平均标准偏差(,)按贝塞尔公式计算每个空气动力学粒径点的捕集效率平均标准偏差Ci,如果C超过10%,则该粒径点的捕集效率测试应重做。

由表3可以看出,计算所得的各粒径捕集效率的平均标准偏差均小于10%,说明测试结果满足要求,数据可以应用于结果分析。

将得到的捕集效率的平均值与对应的气溶胶空气动力学粒径(见表3)进行曲线拟合。

由切割曲线图(见)得出PM2.5旋风式切割器捕集效率为16%、50%、84%时对应的空气动力学当量直径Da16=2.886pm、Dfl5计PM2.5切割器标准切割特性曲线表4试验拟合曲线与标准切割特性曲线结果对比试验测试结果标准PM2.5切割器结果四、结束语1.根据美国EPA规定的3种切割特性检测方法,综合分析以上3种切割特性检测方法优劣,以分流法为原理,研制了一套PM2.5切割器切割特性检测装置。

美国EPA和我国环境保护标准要求,进入PM2.5切割器的体积流量为16.67验测试得到进入切割器的平均流量为16.50L/min,相对误差为1.01%.使用PM2.5切割特性检测装置,结合选择的8种标准颗粒对一台标准PM2.5切割器切割特性进行研究,测试结果满足:。=(2.50.2)m;几何标准偏差:ct=1.20.1.另外,将试验拟合的PM2.5切割特性曲线与标准PM2.5切割器标准特性曲线进行比较,D5.相差0.079pm,相对误差为3.21%.几何标准差一种新型膜式燃气表温度适应性装置的研究方案□高春昱一、膜式燃气表不同检定方法比较膜式燃气表属于容积式气体流量计,主要用于计量燃气的累计体积流量,被广泛应用在天然气、人工煤气等民用及工商业的燃气计量中。膜式燃气表采用柔性膜片计量室方式测量气体体积流量,在压力差的作用下,燃气经分配阀交替进入计量室,充满后排向出气口,同时推动计量室内的柔性膜片作往复式运动,通过转换机构将这一充气、排气的循环过程转换成相应的气体体积流量,再通过传动机构传递到计数器,完成燃气累计计量功能。膜式燃气表的检定主要依据G577-2012膜式燃气表检定规程进行,目前用于检定膜式燃气表比较通用的方法大致分为以下3种,其特点比较如下。

1.采用钟罩法检定特点:钟罩本身具有稳定不变的压力,不需要额外配置稳压源(当在低于零度以下时,提升钟罩需要

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