一种多功能多孔材料风道测试平台

1.本发明涉及风道测试技术领域，尤其涉及一种多功能多孔材料风道测试平台。


背景技术：

2.当前，随着人们对美好生活的追求，尤其对居住环境空气质量的要求也越来越高。然而，城市化水平和工业生产智能升级的发展趋势不仅没有暂缓，反而更加迅速；工业生产过程中化石燃料的大量燃烧使大气污染问题愈发严峻，尤其是大气中细颗粒物浓度逐年增高，可入肺尺度的颗粒物浓度的升高严重威胁着人们的呼吸系统安全与身体健康。研究表明大气污染物(包括气态和颗粒污染物)与居民肺部疾病有直接关联。此外，人们的生活环境离不开大气环境，无论在室内还是室外都需要呼吸新鲜的空气，因此大气(空气)质量直接关系着人们的生活品质和身体健康。
3.此外，随着工业生产规模的日益增大以及城市地区机动车保有量的持续增加，排放的大气污染物(包括气态和颗粒污染物)的浓度也日益升高、且种类也变得更加复杂；以pm2.5(雾霾粒子)为代表的细颗粒物有着超强的悬浮滞空能力，可以在大气环境中长时间悬浮扩散，尤其在冬季逆温天气条件更加加重了这一过程；大气环境中细颗粒物不能及时扩散，并且在其表面发生复杂的表面化学反应，进一步加剧大气污染程度。并且，大气污染物可以随着大气流动实现跨区域传播，这更加加重了当地大气污染的复杂程度。因此，在源头上控制大气污染物的排放，采用有效的技术手段控制并去除燃烧废气中的大气污染物，尤为重要。
4.多孔材料在去除大气污染过程中有重要应用，比如滤网对不同粒径颗粒物的拦截作用、活性炭过滤材料对气态污染的吸附作用等。多孔材料风道测试平台是用来研究多孔材料对不同粒径、含湿度颗粒物的吸附过滤特性及气态污染物吸收性能的重要测试平台。但是通过相关文献的查阅发现，相关实验平台还少有报道。申请号为201710104952.1的中国专利文献公开了一种空气过滤材料过滤性能测试装置，包括主机架、上管腔、下管腔等，但是仅能测试过滤材料对不同粒径微细颗粒物的过滤效率和过滤阻力，不能同时满足探究多孔材料对不同粒径、含湿度颗粒物的吸附过滤特性及气态污染物吸收性能的研究。因此，开发一种多功能多孔材料风道测试平台进行评价研究，非常有现实意义和应用价值。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种适用范围广、测试精度高、成本低的多功能多孔材料风道测试平台。
6.一种多功能多孔材料风道测试平台，包括测试管道，所述测试管道内沿气流流动方向依次设置有测试平台入口段、发展段、测试段和动力段；
7.所述测试平台入口段的内部设有过滤调节单元，所述过滤调节单元用于对气流进行过滤和温湿度调节；
8.所述发展段的内部设有粒子及示踪气体发生单元，所述粒子及示踪气体发生单元
用于在所述气流中加入干粉粒子、油雾粒子和气态示踪气体；
9.所述测试段的内部设有分析单元，所述分析单元用于对所述气流进行测试分析；
10.所述动力段的内部设有动力单元，所述动力单元用于提供负压动力，使所述气流依次流过所述测试平台入口段、发展段和测试段。
11.在其中一个实施例中，所述过滤调节单元包括依次间隔设置的渐缩入口、第一过滤层、第二过滤层和温湿度调节器；
12.所述渐缩入口的直径为40cm，设置在所述测试管道的入口处；
13.所述温湿度调节器与温湿度控制器相连接，所述温湿度调节器能够调节所述测试平台入口段内空气温度范围为0-50度，湿度范围为10％-95％。
14.在其中一个实施例中，所述第一过滤层包括依次设置的粗过滤层、中过滤层和高效过滤层；所述第二过滤层为活性炭过滤层。
15.在其中一个实施例中，所述粒子及示踪气体发生单元包括：
16.干粉粒子发生器，用于产生干粉粒子；
17.油雾粒子发生器，用于产生油雾粒子；
18.气态示踪气体发生器，用于定量释放不同比例的氮气与示踪气体的混合气体；
19.多孔分散器，所述多孔分散器的一端与所述干粉粒子发生器、油雾粒子发生器和气态示踪气体发生器相连接，所述多孔分散器的另一端位于所述发展段的内部；
20.整流格栅，设置在所述发展段的内部，且位于所述多孔分散器的左右两侧。
21.在其中一个实施例中，所述分析单元包括：
22.采样孔管，用于采集所述发展段来流气体中的颗粒物及示踪气体；
23.粒度谱和示踪气体分析仪，用于对所述颗粒物及示踪气体进行分析；
24.压力和速度分析仪，用于对所述测试段内的气流压力、速度物理参数进行监控；
25.温湿度传感器，用于检测所述采样孔管内的气流温度；
26.三个测试窗口，间隔地设置在所述测试段上。
27.在其中一个实施例中，所述测试窗口采用长度l为70cm、高度h为20cm、宽度b为20cm的透明塑料材质制作而成。
28.在其中一个实施例中，所述动力单元包括相互连接的轴流风机和变频调节器。
29.上述多功能多孔材料风道测试平台，可模拟管道内通风环境，通过分别调节测试管道内过滤调节单元和粒子及示踪气体发生单元，创造不同实验环境或改变气流中颗粒物的某种特性，实现探究多孔材料对不同粒径、含湿度颗粒物的吸附过滤特性，及对气态污染物吸收性能的研究，其具有适用范围广、测试精度高、成本低等优点。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明的多功能多孔材料风道测试平台的结构示意图。
具体实施方式
32.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明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发明的公开内容的理解更加透彻全面。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”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，并不表示是唯一的实施方式。
34.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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。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。
35.参阅图1所示，本发明一实施例提供一种多功能多孔材料风道测试平台，包括测试管道，所述测试管道内沿气流流动方向依次设置有测试平台入口段1、发展段2、测试段3和动力段4；本实施例中，测试管道可以为圆形的pvc塑料材质。
36.所述测试平台入口段1的内部设有过滤调节单元，所述过滤调节单元用于对气流进行过滤和温湿度调节；
37.所述发展段2的内部设有粒子及示踪气体发生单元，所述粒子及示踪气体发生单元用于在所述气流中加入干粉粒子、油雾粒子和气态示踪气体；
38.所述测试段3的内部设有分析单元，所述分析单元用于对所述气流进行测试分析；
39.所述动力段4的内部设有动力单元，所述动力单元用于提供负压动力，使所述气流依次流过所述测试平台入口段1、发展段2和测试段3。
40.上述多功能多孔材料风道测试平台，可模拟管道内通风环境，通过分别调节测试管道内过滤调节单元和粒子及示踪气体发生单元，创造不同实验环境或改变气流中颗粒物的某种特性，实现探究多孔材料对不同粒径、含湿度颗粒物的吸附过滤特性，及对气态污染物吸收性能的研究，其具有适用范围广、测试精度高、成本低等优点。
41.在本发明一实施例中，所述过滤调节单元包括依次间隔设置的渐缩入口11、第一过滤层12、第二过滤层13和温湿度调节器14；
42.所述渐缩入口11设置在所述测试管道的入口处；本实施例中，所述渐缩入口11为喇叭口，其大端直径φ＝40cm，其小端直径φ＝20cm，且所述渐缩入口11的小端与测试管道的直径相同。
43.所述温湿度调节器14与温湿度控制器15相连接。本实施例中，所述温湿度调节器14与温湿度控制器15可以调节管道内空气温度范围为0-50度，湿度范围为10％-95％。
44.在本发明一实施例中，所述第一过滤层12包括依次设置的粗过滤层、中过滤层和高效过滤层；所述第二过滤层13为活性炭过滤层。本实施例中，通过粗过滤层、中过滤层、高效过滤层和活性炭过滤层的多重过滤，其过滤效果好，减少杂质等对测试结果造成影响。
45.在本发明一实施例中，所述粒子及示踪气体发生单元包括：
46.干粉粒子发生器22，用于产生干粉粒子；
47.油雾粒子发生器23，用于产生油雾粒子；
48.气态示踪气体发生器24，用于定量释放不同比例的氮气与示踪气体的混合气体；
49.多孔分散器21，所述多孔分散器21的一端与所述干粉粒子发生器22、油雾粒子发生器23和气态示踪气体发生器24相连接，所述多孔分散器21的另一端位于所述发展段2的内部；本实施例中，所述多孔分散器21用于将干粉粒子发生器22、油雾粒子发生器23发射出的粒子均匀分布在管道空间中。
50.整流格栅25，设置在所述发展段2的内部，且位于所述多孔分散器21的左右两侧。如此，能使气流在加入粒子的前后阶段均可以整流混合，以提高粒子的混合均匀度，提高最终测试的准确度。
51.在本发明一实施例中，所述分析单元包括：
52.采样孔管32，用于采集所述发展段2来流气体中的颗粒物及示踪气体；
53.粒度谱和示踪气体分析仪311，用于对所述颗粒物及示踪气体进行分析；
54.压力和速度分析仪312，用于对所述测试段3内的气流压力、速度物理参数进行监控；以保证合适的实验环境。
55.温湿度传感器33，用于检测所述采样孔管32内的气流温度；
56.三个测试窗口34，间隔地设置在所述测试段3上。
57.在本发明一实施例中，所述测试窗口34采用长度l为70cm、高度h为20cm、宽度b为20cm的透明塑料材质制作而成。
58.在本发明一实施例中，所述动力单元包括相互连接的轴流风机41和变频调节器42。具体地，轴流风机41的尺寸为45cm
×
45cm
×
25cm轴流风机，其能使测试平台达到的气流流速为0-20m/s。
59.实施例一：
60.测量不同湿度条件下绿植对颗粒物去除效率的实施情况如下：
61.设定实验所需的温、湿度初始值，开启动力单元的轴流风机41、变频调节器42及温湿度控制器15，空气进入测试平台入口段1。
62.经过粗、中、高效过滤层(第一过滤层12)及活性炭过滤层13，去除空气中颗粒物，在设定温度、湿度下，通过从温湿度传感器33得来的反馈，经温湿度调节器14、温湿度控制器15对经过的空气进行温湿度调节，空气进入测试平台发展段2。
63.由干粉粒子发生器22发射出粒子，与空气混合后经多孔分散器21作用而均匀分布到管道空间中；而后混合气体进入测试平台测试段3，部分混合气体经采样孔管32采样后进入粒度谱311、压力和速度分析仪312进行相关分析,可通过调节不同的湿度条件来探究绿植在不同温度下对不同含湿度颗粒物的吸附过滤特性。
64.实施例二：
65.测量多孔材料对某些有害气体去除效果的实施情况如下：
66.设定实验所需的温、湿度初始值，开启动力装置轴流风机41、变频调节器42及温湿度控制器15，空气进入测试平台入口段1。
67.经过粗、中、高效过滤层(第一过滤层12)及活性炭过滤层13，去除空气中颗粒物，在设定温度、湿度下，通过从温湿度传感器33得来的反馈，经温湿度调节器14、温湿度控制器15对经过的空气进行温湿度调节，空气进入测试平台发展段2。
68.由气态示踪气体发生器24定量释放不同比例的氮气与示踪气体的混合气体，与空气混合后经多孔分散器21作用而均匀分布到管道空间中；而后混合气体进入测试平台测试段3，部分混合气体经采样孔管32采样后进入示踪气体分析仪311、压力和速度分析仪312进行相关分析,可通过调节不同的温度条件来探究多孔材料在不同温度下对不同气态污染物吸收性能。
69.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
70.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。