一种空气滤清器测试用气态污染物发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，装置包括恒流泵，所述恒流泵与雾化喷嘴液体进口连接，雾化喷嘴空气进口连接浮子流量计，经雾化的液体进入蒸发室，所述蒸发室外部设有电加热带，电加热带上连接有温控器，电加热带外部设有保温层，蒸发室出口连接净化器测试系统。本实用新型的气态污染物发生器，原理简单，成本低廉，且适用于多种由液体蒸发，发生气体的污染物，经济实用。可以通过计算机远程控制恒流泵转速，控制与调节污染物发生量，调节电加热带的温度，即可发生一定量的气态污染物，操作简便。
【专利说明】一种空气滤清器测试用气态污染物发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于空气净化器性能检测的气态污染物发生器，具体为用于道路车辆滤清器测试系统中，气态污染物的发生装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的迅速发展，我国汽车保有量正在迅速增加。截止2011年末，我国私人拥有车辆共计7326.77万辆，是2002年的7.5倍之多，十年来以25%的年复合增长率增加。在汽车排放的污染物成为人们日益关注的问题时，车内环境也越来越引起公众的关注。2012年3月起国家标准GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》开始实施，该标准中规定了对车内空气中苯(< 0.llmg/m3)、甲苯(< 1.10mg/m3)、二甲苯(< 1.50mg/m3)、乙苯(< 1.50mg/m3)、苯乙烯(< 0.26mg/m3)> 甲醒(^ 0.10mg/m3)、乙醒(^ 0.05mg/m3)、丙烯醛((0.05mg/m3)的浓度要求。
[0003]汽车车内的气态污染物主要有CO，CO2, NO2, NH3,以及苯系物和甲醛等挥发性有机物。据统计，现代社会中，人们在交通工具内停留的时间约占5%，仅次于在室内停留时间。车内污染对人体健康的危害越来越明显。这些污染物一部分来自车内装饰材料的散发，一部分来自汽车外部环境，尤其在交通高峰期，道路其他车辆排放的尾气会严重影响车内的空气质量。气态污染物对人体危害巨大，以苯系物为例，苯是强致癌物质，会在肝脏和骨髓内代谢， 长期接触会造成骨髓与遗传损害；甲苯会刺激呼吸道与眼睛，引起恶心、头痛、胸闷等症状，长期吸入甲苯可导致神经衰弱等症状；二甲苯可经呼吸道以及皮肤进入人体，会抑制中枢神经，过量或长期接触会造成运动失调，感官错乱以及记忆减退等神经失常行为，同时也具有刺激性，可导致眼睛干涩，咳嗽等不舒适症状。
[0004]目前大部分汽车通风系统中都装有滤清器，对送入车内的空气进行过滤，汽车滤清器的过滤效率，会直接影响到车内空气的品质。我国汽车行业标准QC/T 795.2-2007对道路车辆乘驾室用空气滤清器气体过滤测试给出了相关标准。该标准中，规定了对滤清器对空气中气态污染物去除效率的检测方法，检测所必须使用的一种气态污染物是甲苯。标准中规定，测试所需气态甲苯浓度为80±8ppm，在测试过程中，污染物发生浓度偏差为±3%。计算得出，在滤清器测试系统中滤清器测试台，测试过滤风量为100-800m3/h时，甲苯用量为0.58-4.67g/min。一般的鼓泡器，只能产生几毫克到几十毫克的气态甲苯，远远不能满足要求；而用标准气瓶提供的气态甲苯，则消耗巨大，不经济，且频繁更换标准气瓶非常繁杂。因此，传统的气态甲苯产生方法，不能为汽车滤清器测试台，以及类似的需要较多气态甲苯的测试系统稳定、持续提供气态甲苯，需要一种经济、方便，且能稳定、持续提供足量气态甲苯的发生装置。若检测过滤器对其他苯系物(如苯或二甲苯)的过滤效率，在相近的测试风量与污染物浓度下，苯与二甲苯的用量与甲苯用量接近，每分钟约需要几克的液态污染物完全气化，才能满足发生足够的气体目标污染物的要求，而这是传统的鼓泡器或标准气瓶供气方式不能满足的。目前国内还没有对于气态甲苯发生的相关专利与设备，在该领域目前处于空白状态。实用新型内容
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于空气净化器性能检测的气态污染物发生器，可以为空气滤清器测试系统提供符合国际标准(IS0/TS11155-2“Road vehicles—Air filters for passenger compartments—Part 2:Test forgaseous filtration”)的气态甲苯污染物，以及与其性质相似的污染物如苯、二甲苯的发生，克服现有技术中传统的标准气瓶提供气态污染物消耗巨大，不经济，且频繁更换标准气瓶繁杂的问题。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]—种空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，包括恒流泵，所述恒流泵与雾化喷嘴液体进口连接，雾化喷嘴空气进口连接浮子流量计，经雾化的液体进入蒸发室，所述蒸发室外部设有电加热带，电加热带上连接有温控器，电加热带外部设有保温层，蒸发室出口连接净化器测试系统。
[0008]所述蒸发室内部设有均流板。所述均流板为两个，分别为设置于蒸发室中上部的均流板A和中下部均流板B。所述均流板A设置于雾化喷嘴出口处2/5蒸发室长度处，均流板B设置于蒸发室出口 1/5处。所述均流板A上设有八个Φ IOmm的圆孔，所述均流板B上设有四个Φ20πιπι的圆孔。
[0009]所述蒸发室出口为弧形结构。
[0010]所述雾化喷嘴和蒸发室均为不锈钢材料。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012]通过恒流泵可以精确控制液态污染物的输送量，从而精确控制气态污染物的发生量，满足标准中的要求。该实用新型对于污染物发生量的控制属于主动控制，根据所需工况计算，控制恒流泵输液量即可控制污染物的发生量，与反馈调节相比，可以节省大量的调试时间，同时可以方便、快速改变测试中污染物的浓度，适用工况广泛；
[0013]雾化喷嘴采用不锈钢制作，不会与污染物发生化学反应。调节喷嘴进口压缩空气的压力与流量，可以保证液态污染物的完全雾化，增大与蒸发室的接触面积；
[0014]蒸发室采用不锈钢制作，不会与污染物发生化学反应，保证了污染物发生的纯度。蒸发室内两道不同结构的均流板，保证了雾化后的污染物与蒸发室加热面的充分接触，以使污染物彻底气化；
[0015]蒸发室外的电加热带对蒸发室加热，利用温控器调节加热带的加热温度，满足不同的蒸发温度要求，可以用于多种气态污染物的发生；
[0016]该气态污染物发生器，原理简单，成本低廉，且适用于多种由液体蒸发，发生气体的污染物，经济实用。可以通过计算机远程控制恒流泵转速，控制与调节污染物发生量，调节电加热带的温度，即可发生一定量的气态污染物，操作简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型气态污染物发生装置结构示意图；
[0018]图2为本实用新型气态污染物发生装置中雾化喷嘴雾化原理示意图；
[0019]图3为本实用新型气态污染物发生装置蒸发室结构示意图；[0020]图4为图3A-A截面均流板A结构示意图；
[0021]图5为图3B-B截面均流板B结构示意图；
[0022]图6为气态污染物发生器甲苯发生测试数据图；
[0023]其中I—污染物液瓶；2--〖亘流泵；3—保温层；4—电加热带；5——蒸
发室；6——雾化喷嘴；7——均流板A ；8——均流板B ；9——温控器；10——加热开关；11—感温包；12—浮子流量计；13—气态污染物出口 ；14—不锈钢管箍；15——聚四氟乙烯密封垫；16——内螺纹接口 ；17——内螺纹；18——螺纹接口 ；19——螺丝连接孔。
【具体实施方式】 [0024]下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
[0025]如图1-5所示，打开加热开关10，通过温控器9设定加热温度，温度设定好后，电加热带4开始对蒸发室进行加热，进入预热过程，等待8-10分钟。温控器通过感温包11反馈的温度，控制电加热带的启停，维持设定的加热温度。电加热带最高使用温度为250°C，甲苯沸点为110°C，在保证雾状甲苯与蒸发室内壁面有充分接触时间条件下，保证蒸发室内壁面温度高于甲苯沸点。若用于发生苯或二甲苯，则根据苯沸点为80°C，二甲苯沸点约140°C的物理性质，用稍低于或高于甲苯发生的温度设置，即可保证苯或二甲苯的气化。甲苯最大用量下，气化所需加热功率约30W，考虑蒸发室的蓄热与保温层的热量损失以及加热压缩空气所需热量，选择电加热带功率为160W，满足甲苯气化，以及快速完成预热。
[0026]在等待预热的过程中，将恒流泵泵管接入甲苯液瓶1，然后将压力约为4.0-4.5bar的压缩空气接入浮子流量计12进气口，调节浮子流量计流量约为1.6-1.9m3/h。若用于苯或二甲苯的发生时，根据所用液体的粘性，对压缩空气压力和流量进行微调，即可实现最佳的雾化效果。
[0027]预热结束后，启动恒流泵2，根据所测试风量以及气态甲苯浓度，计算甲苯液体用量，调节恒流泵转速，从而控制甲苯液体的输送量。所采用的恒流泵，泵头有三根不锈钢滚轴，呈120°分布，将泵管放入滚轴之间压紧，开启恒流泵后，滚轴转动，挤压泵管，管内形成负压，液体被吸入泵管，并在管内流动。在使用一定直径的泵管时，通过调节恒流泵转速，即可调节液体的输送量。根据计算甲苯用量0.58-4.67ml/min,使用内径1.6mm,外径
4.8mm的泵管，在使用该泵管时，恒流泵的输送量为0.027-27ml/min,因此在测试风量范围(100-800m3/h)内，恒流泵转速调节范围为2.2-17.3转/min，若进行苯或二甲苯的发生，则转速调节范围分别为1.9-14.7转/min，与2.6-19.9转/min。转速与输送量为线性关系，输送流量误差< 3%，可以满足国家标准(QC/T795.2-2007)中，发生过程中污染物浓度偏差±3%。在实际应用中，根据测试风量与污染物目标浓度，计算得出恒流泵转速，再根据实测所得浓度对恒流泵进行微调，以达到目标浓度。
[0028]约半分钟后，液态甲苯达到雾化喷嘴6的液体进口，压缩空气与液态甲苯经过雾化喷嘴6，喷成雾状甲苯。如图2所示，喷嘴采用外混式雾化喷嘴，通过改变压缩空气压力，而不改变液体流率来控制雾化。
[0029]在蒸发室5内，雾状甲苯，被均流板以及内壁面加热，气化为气态甲苯。根据所选喷嘴的喷雾形状尺寸，以及实验中检测到的喷雾形状尺寸，蒸发室内径为92mm。在距离喷嘴出口处约2/5蒸发室长度处，雾化直径约80_，在该位置设计均流板A，均流板A有8个Φ IOmm的圆孔,对雾状甲苯进行加热与均流。在蒸发室出口 1/5处,设计均流板B,均流板B有4个Φ20_的圆孔，再次残留的雾状甲苯进行加热与均流。蒸发室出口设计为弧形，防止出现气体滞留区，保证蒸发后的气态甲苯全部送入测试系统。
[0030]在发生装置出口 13连接聚四氟乙烯管，将气态甲苯送入滤清器测试系统。
[0031]依据测试风量以及气态甲苯浓度，计算所需液态甲苯的用量；在测试过程中，可以调节恒流泵转速，调节液态甲苯的输送量，从而控制气态甲苯的发生量。
[0032]测试条件为23°C，101.3KPa时，液态甲苯用量计算公式:
[0033]V=PXHXF/ P /60
[0034]式中:
[0035]V-甲苯液体体积用量，ml/min ;
[0036]P-气态甲苯浓度，ppm;
[0037]H-测试风量，m3/h ；
[0038]F-23°C, 101.3KPa 时，浓度转换因子，3.79，即甲苯 lppm=3.79mg/m3 ；
[0039]p——液态甲苯密度，0.867，g/ml。
[0040]气态甲苯发生器甲苯发生测试数据如图6所示:
[0041]
【权利要求】
1.一种空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，包括恒流泵，所述恒流泵与雾化喷嘴液体进口连接，雾化喷嘴空气进口连接浮子流量计，经雾化的液体进入蒸发室，所述蒸发室外部设有电加热带，电加热带上连接有温控器，电加热带外部设有保温层，蒸发室出口连接净化器测试系统。
2.根据权利要求1所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述蒸发室内部设有均流板。
3.根据权利要求2所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述均流板为两个，分别为设置于蒸发室中上部的均流板A和中下部均流板B。
4.根据权利要求3所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述均流板A设置于雾化喷嘴出口处2/5蒸发室长度处，均流板B设置于蒸发室出口 1/5处。
5.根据权利要求3或4所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述均流板A上设有八个Φ IOmm的圆孔,所述均流板B上设有四个Φ 20mm的圆孔。
6.根据权利要求1-4任意一项所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述蒸发室出口为弧形结构。
7.根据权利要求5所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述蒸发室出口为弧形结构。
8.根据权利要求6所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述雾化喷嘴和蒸发室均为不锈钢材料。
9.根据权利要求7所述空气滤清器性能检测用气态污染物发生器，其特征在于，所述雾化喷嘴和蒸发室均为不锈钢材料。
【文档编号】G01M17/007GK203502232SQ201320529834
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】裴晶晶, 陆义, 任生雄, 刘俊杰, 安璐 申请人:天津大学