一种燃烧碳烟颗粒取样装置的制作方法

本实用新型涉及燃料燃烧控制技术领域，尤其涉及一种燃烧碳烟颗粒取样装置。

背景技术：

燃料不完全燃烧产生的碳烟颗粒是城市雾霾天气的罪魁之一，其粒径小、比表面积大，容易吸附有毒有害物质，因此必须深入研究碳烟颗粒的形成。

碳烟颗粒表面含有多种官能团，随着最高火焰温度、取样高度和颗粒粒径等参数的变化而发生变化，此外含氧官能团对碳烟的氧化活性也有一定的影响，碳烟颗粒的纳观结构以及形貌特性对其氧化活性也有很大影响，目前对碳烟颗粒进行取样，研究其微观形貌不够全面深入，还不能完全指导碳烟的排放。

现有技术中碳烟颗粒取样基本上采用火焰实验平台模拟燃烧工况获得碳烟颗粒的样品，这些方法需要较高的成本或复杂的后处理技术，限制了在碳烟颗粒物取样方面的应用。

技术实现要素：

本实用新型就是提供一种燃烧碳烟颗粒取样装置，包括控制系统、恒温水箱、气源、石英玻璃罩、位移台，控制系统与气源出口管道连接，石英玻璃罩里设燃烧器，石英玻璃罩与恒温水箱、位移台连接，石英玻璃罩通过流量计与气源相连接，其特征在于，还包括直线电缸、毛细管，直线电缸设热电偶与石英玻璃罩连接，直线电缸通过电缸控制器与控制系统连接，毛细管穿过石英玻璃罩，在穿过处跨接差压计；毛细管设有小孔，小孔对准燃烧器火焰中心线；毛细管一端与氮气源连接，另一端通过夹有滤纸的固定装置后与真空泵连接。

作为一种优选的，所述流量计为质量流量计。

作为一种优选的，所述热电偶为B型铂铑热电偶。

作为一种优选的，所述位移台为光学位移台。

作为一种优选的，所述毛细管为不锈钢材料。

更进一步的，所述毛细管外径为2.5mm，小孔直径为0.105mm。

本实用新型的优点是可以很好地控制稀释比、迅速淬灭碳烟反应，样品纯净无污染，操作简单成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是一种燃烧碳烟颗粒取样装置的结构示意图。

图中的数字分别表示：1、控制系统；2、恒温水箱；3、位移台；4、流量计；5、燃烧器； 6、石英玻璃罩；7、电缸控制器；8、毛细管；9、热电偶；10、直线电缸；11、压差计；12、小孔；13、固定装置；14、滤纸；15、真空泵；16、气源。

具体实施方式

附图1中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种燃烧碳烟颗粒取样装置，包括控制系统1、恒温水箱2、气源16、石英玻璃罩6，控制系统1与气源16出口管道连接，石英玻璃罩6内设燃烧器5，石英玻璃罩6与恒温水箱2、位移台3连接，石英玻璃罩6通过流量计4与气源16相连接，

其特征在于，还包括直线电缸10、毛细管8，所述直线电缸10设热电偶9与所述石英玻璃罩6连接，所述直线电缸10通过电缸控制器7与所述控制系统1连接，毛细管8穿过石英玻璃罩6，在穿过处跨接差压计11；

热电偶9采用B型铂铑热电偶，火焰不同高度处的温度用B型铂铑热电偶测量，结合温度仪表，实时地显示和记录被测量位置处的火焰温度，热电偶丝直径为0.3mm，焊点直径约为0.5mm，通过直线电缸10进给装置控制热电偶9的快速插入、离开火焰，降低热电偶9在火焰中的曝光时间，减少碳烟积聚，以保证温度测量结果真实、可靠，且误差不超过±30K。同时每完成一次测量，热电偶9都放置于富氧火焰中烧来去除其表面积聚的碳烟。

毛细管8为不锈钢材料，中间设有小孔12，小孔12对准燃烧器5火焰中心线，燃烧器出口温度由恒温水箱进行冷却控制，恒定在25℃；

位移台3为光学位移台，用来调节燃烧器的垂直高度（定位精度为±0.02mm），实现对火焰不同高度处碳烟颗粒的取样。

毛细管8一端与氮气源连接，另一端通过夹有滤纸14的固定装置13后与真空泵15连接。

流量计4为质量流量计，通过质量流量计进行流量控制，进行取样时，开启起气源16，控制燃空当量比2.4，C2H4流量0.33L/min，O2流量0.42L/min，Ar流量1.61L/min，冷气流量2.36L/min，通过质量流量计进入燃烧器并点启火焰。

将带小孔12的不锈钢毛细管8插入火焰中，不锈钢毛细管8的小孔12对准火焰中心线，并采用铂铑热电偶9测量火焰温度，火焰温度控制在1678K左右，同时通过光学位移台3的上下调整，以测量火焰不同高度位置的温度。

不锈钢毛细管8的下游与真空泵15连接，在真空泵15的抽负压作用下，使火焰中生成的气固两项燃烧产物经小孔12吸入取样系统，经过夹有滤纸14的固定装置13的阻挡，将其中的碳烟颗粒捕集在滤纸14上。

为了终止燃烧产物的继续反应及避免碳烟颗粒的聚集，在不锈钢毛细管8的上游通过一定量的氮气，以对毛细管8的燃烧产物进行稀释，取样毛细管8外径为2.5mm，小孔12直径为0.105mm，较小的小孔12可以很好地达到控制稀释比的目的，较迅速地淬灭碳烟的物化反应，防止对碳烟颗粒样品造成污染。

滤纸14上取得的碳烟颗粒转移烘干并密封保存以备后续分析所用。

最后应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。