一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于单分散气溶胶发生仪器技术领域，具体涉及一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置。
【背景技术】
[0002]现代工业如光学电子、IXD液晶制造，生物医药、精密仪器、饮料食品等行业的发展和PM2.5环境污染问题使得人们对室内空气颗粒物的控制日趋严格，这也使得对空气净化系统的核心部件高效空气过滤器的性能要求也越来越高，与之对应就需要更加先进和精确的测试方法来保证高效过滤器的过滤性能，从而保障室内空气的洁净度。目前广泛使用的过滤效率检测方法为最易穿透粒径检测法。由于过滤过程中不同粒径颗粒物所受的惯性碰撞、截留和扩散等作用的制约，会导致过滤器对颗粒物的过滤存在一个最易穿透粒径，即MPPS，按照这个最大穿透率点来定义过滤器的过滤效率的检测方法即为最易穿透粒径检测法。MPPS检测法需要使用稳定发生的气溶胶用于检测，气溶胶的单分散性，粒度分布和浓度将直接决定效率检测的准确度和可信度。
[0003]目前实验室比较先进的气溶胶发声方法是蒸发冷凝法，发明人前期的发明专利“一种蒸发冷凝法准单分散亚微米气溶胶发生装置”(专利号:ZL200810114502.1)重点解决了发生0.08-0.511 μπι准单分散气溶胶的问题，有效地改善了传统蒸发冷凝法发生装置在发生亚微米粒径气溶胶时应用不便、成本较高、气溶胶单分散性不好等问题。但是对于有些特殊用途的过滤器来说，例如美国Pall公司生产的Model⑶00973F2型号的V型过滤器，其最易穿透粒径(简称MPPS)在0.055 μπι左右。前期专利以不能胜任该过滤器的效率检测。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，具有方便耐用、成本低廉、颗粒物单分散性好的优点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，包括空气过滤器1，空气过滤器I的入口和洁净干燥空气连接，空气过滤器I的出口分成三路，分别和第一质量流量计2、第二质量流量计3、第三质量流量计12的入口连接，第一质量流量计2的出口和陶瓷壳体4的入口连接，陶瓷壳体4内嵌有金属丝5，陶瓷壳体4的出口和冷凝器6的第一入口连接，第二质量流量计3的出口和冷凝器6的第二入口连接，第三质量流量计12的出口和饱和器11的入口连接，饱和器11的出口和冷凝器6的出口连通后和再热器7的入口连接，再热器7的出口和层流冷凝器8的入口连接，层流冷凝器8的排气管10排出多分散气溶胶，层流冷凝器8内部设有的输送管9排出准单分散气溶胶。
[0007]所述的陶瓷壳体4、冷凝器6、再热器7、层流冷凝器8、饱和器11均安装有独立的温控装置。
[0008]所述的饱和器11采用的有机溶剂为癸二酸二辛酯(DHlS)或油酸，饱和器11温度控制在 100C —170°Co
[0009]所述的冷凝器6、层流冷凝器8以及再热器7使用金属管或者外面装有抗震材料的玻璃管。
[0010]所述的再热器7的温度控制在100°C —3000°C。
[0011]所述的洁净干燥空气的压力为0.1—0.5MPa。
[0012]所述的第一质量流量计2、第二质量流量计3、第三质量流量计12均为转子流量计，体积流量计量范围为0.06—0.6m3/h。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果:气源采用洁净空气源，不再使用高压氮气，节省了成本，金属丝氧化物用作第二级蒸发冷凝过程的凝结核，第二级使用对人体无害的酯类工质作为饱和蒸汽，饱和蒸汽冷凝在凝结核上形成最终的准单分散气溶胶，产生气溶胶的CMD在0.02-1 μ m之间，并且粒径可以调节，GSD〈1.4，数量浓度>104/cm3,稳定性和可重复性好，完全满足各种设备检测和实验研宄的要求。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图2是本发明所得气溶胶粒度分布图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0017]参照图1，一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，包括空气过滤器1，空气过滤器I的入口和洁净干燥空气连接，空气过滤器I的出口分成三路，分别和第一质量流量计2、第二质量流量计3、第三质量流量计12的入口连接，第一质量流量计2的出口和陶瓷壳体4的入口连接，陶瓷壳体4内嵌有金属丝5，陶瓷壳体4的出口和冷凝器6的第一入口连接，第二质量流量计3的出口和冷凝器6的第二入口连接，第三质量流量计12的出口和饱和器11的入口连接，饱和器11的出口和冷凝器6的出口连通后和再热器7的入口连接，第一质量流量计2、第二质量流量计3、陶瓷壳体4连接构成一级蒸发装置，第三质量流量计12、饱和器11连接构成二级蒸发装置，再热器7的出口和层流冷凝器8的入口连接，层流冷凝器8的排气管10排出多分散气溶胶，层流冷凝器8内部设有的输送管9排出准单分散气溶胶，输送管9用于采样单分散性好的气溶胶，废气则从排气管10排出。
[0018]所述的陶瓷壳体4、冷凝器6、再热器7、层流冷凝器8、饱和器11均安装有独立的温控装置。
[0019]所述的饱和器11采用的有机溶剂为癸二酸二辛酯(DHlS)或油酸，通过温控装置调节饱和器11的温度，进而调节饱和器11内的有机溶剂的蒸气浓度，从而调节进入层流冷凝器8的蒸气量，饱和器11温度控制在100°C -170°c，温控误差士 1°C。
[0020]所述的冷凝器6、层流冷凝器8以及再热器7使用金属管或者外面装有抗震材料的玻璃管，保证使用的可靠性。
[0021]所述的再热器7的温度控制在100°C -3000°C，温控误差士 1°C。
[0022]所述的洁净干燥空气的压力为0.1—0.5MPa。
[0023]所述的第一质量流量计2、第二质量流量计3、第三质量流量计12均为转子流量计，体积流量计量范围为0.06—0.6m3/h。
[0024]本发明工作原理为:来自高压空气源的洁净干燥空气经过空气过滤器I过滤后分别进入第二质量流量计3的旁通气道、第一质量流量计2的金属丝发生器气道和第三质量流量计12的工质饱和器气道，金属丝5被加热至高温遇到空气后形成金属氧化物的极细颗粒物进入空气，金属氧化物粒径范围在0.001-0.0lym之间，饱和器11蒸发产生油酯蒸气，金属氧化物和饱和器11中产出的油酯类蒸气充分混合通过再热器7进入层流冷凝器8，油酯类蒸气凝结在金属氧化物，是气溶胶长大，由于小粒径的气溶胶凝结生长速度快，大粒径的生长速度慢，最终形成粒径较为单一的气溶胶，通过输送管9的气溶胶的单分散最好，通过排气管10排出的气溶胶的单分散稍差些，过滤后排放到大气环境中，通过设计两级蒸发，通过质量流量计调节流量比控制气溶胶最终的生长状况。
[0025]本装置采用洁净空气源，不再使用高压氮气，节省了成本；采用陶瓷壳体4，具有耐高温的特性，保证实验台的安全运行。本装置可以很好地完成设计预期，参照图2，图2为该装置发生所得的气溶胶粒度分布图，CMD = 0.095 μm，GSD = 1.295，数量浓度为3.82 X 106/cm3o
【主权项】
1.一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，包括空气过滤器(I)，其特征在于:空气过滤器(I)的入口和洁净干燥空气连接，空气过滤器(I)的出口分成三路，分别和第一质量流量计(2)、第二质量流量计(3)、第三质量流量计(12)的入口连接，第一质量流量计(2)的出口和陶瓷壳体(4)的入口连接，陶瓷壳体(4)内嵌有金属丝(5)，陶瓷壳体(4)的出口和冷凝器(6)的第一入口连接，第二质量流量计(3)的出口和冷凝器(6)的第二入口连接，第三质量流量计(12)的出口和饱和器(11)的入口连接，饱和器(11)的出口和冷凝器(6)的出口连通后和再热器(7)的入口连接，再热器(7)的出口和层流冷凝器⑶的入口连接，层流冷凝器(8)的排气管(10)排出多分散气溶胶，层流冷凝器(8)内部设有的输送管(9)排出准单分散气溶胶。
2.根据权利要求1所述的一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，其特征在于:所述的陶瓷壳体(4)、冷凝器(6)、再热器(7)、层流冷凝器(8)、饱和器(11)均安装有独立的温控装置。
3.根据权利要求1所述的一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，其特征在于:所述的饱和器(11)采用的有机溶剂为癸二酸二辛酯(DHlS)或油酸，饱和器(11)温度控制在 100C —170°Co
4.根据权利要求1所述的一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，其特征在于:所述的冷凝器￠)、层流冷凝器(8)以及再热器(7)使用金属管或者外面装有抗震材料的玻璃管。
5.根据权利要求1所述的一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，其特征在于:所述的再热器(7)的温度控制在100°C -3000°C。
6.根据权利要求1所述的一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，其特征在于:所述的洁净干燥空气的压力为0.1—0.5MPa。
7.根据权利要求1所述的一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，其特征在于:所述的第一质量流量计(2)、第二质量流量计(3)、第三质量流量计(12)均为转子流量计，体积流量计量范围为0.06—0.6m3/h。
【专利摘要】一种两级蒸发冷凝式准单分散气溶胶发生装置，包括空气过滤器，空气过滤器的入口和洁净干燥空气连接，空气过滤器的出口分别和第一、第二、第三质量流量计连接，第一质量流量计和陶瓷壳体连接，陶瓷壳体内嵌有金属丝，陶瓷壳体和冷凝器连接，第二质量流量计和冷凝器连接，第三质量流量计和饱和器连接，饱和器和冷凝器的出口连通后和再热器连接，再热器和层流冷凝器连接，层流冷凝器的排气管排出多分散气溶胶，层流冷凝器内部设有的输送管排出准单分散气溶胶，本发明设有两级蒸发，并通过质量流量计调节流量比控制气溶胶最终的生长状况，具有方便耐用、成本低廉、颗粒物单分散性好的优点。
【IPC分类】B01J13-00
【公开号】CN104826561
【申请号】CN201510156114
【发明人】张振中, 陈慧, 江锋
【申请人】清华大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月3日