专利名称：基于准单分散气溶胶的滤料计数效率检测系统及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于准单分散气溶胶的滤料计数效率检测系统，本发明还涉及利
用该检测系统对滤料计数效率进行检测的方法，检测高效过滤材料的计数过滤效率可达
99. 99999%。
背景技术：
随着高效过滤材料在各个领域的广泛应用，对高效过滤材料过滤效果的要求也越 来越高，与之相应，对高效过滤材料的检测标准也提出了更加严格的检测方法，从检测计重 效率发展到在不同流速下对不同粒径气溶胶的计数效率进行检测。国内标准中采用的高 效过滤材料的检测方法为钠焰法和油雾法，该两种方法检测的均是高效过滤材料的计重效 率。由于计重效率无法反映滤料对某一特定粒径气溶胶的过滤效率，已经无法满足国内各 行业发展的要求。 高效过滤材料对不同粒径气溶胶的过滤效率存在一定的差异，一般而言，气溶胶 的粒径在100 300nm区间内，高效过滤材料的过滤效率达到最低点，该过滤效率最低点所 对应的气溶胶的粒径，即为过滤材料的最易穿透粒径(MPPS)。 近年来，欧洲、美国和日本等国家和地区分别在标准中将粒子计数法作为高效过 滤材料的标准检测方法。现有计数法采用单分散或多分散气溶胶，通过激光粒子计数器 (OPC)采样读取100nm 300nm之间七个区间的粒子数，或者采用微分迁移率粒径分级器 (DMA)将粒子分级后，通过凝结核粒子计数器(CPC)检测得到不同粒径的粒子数量，从而得 到滤料对不同粒径气溶胶的过滤效率，并得到滤料的最易穿透粒径(MPPS)效率。
现有应用于计数法滤料检测方法的检测系统有1)采用激光粒子计数器的检测 系统，其维护成本高、可测浓度低，同时，在抽样检测前需要通过稀释器对气溶胶进行稀释， 而该稀释器的精度很难达到要求，导致测试误差；2)采用差分迁移率粒径分级器和凝结核 粒子计数器的检测系统，该检测系统需要对不同粒径的气溶胶进行分级检测，检测周期长， 无法满足工业生产需求，同时设备中需要使用Kr85放射源，在国内使用时存在一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于准单分散气溶胶的滤料计数效率检测系统，不需使 用放射源，检测周期短。 本发明的另一 目的是提供一种利用上述检测系统对滤料计数效率进行检测的方 法，具有检测精度高、速度快、成本低的特点。 本发明所采用的技术方案是，基于准单分散气溶胶的滤料计数效率检测系统，包 括分别设置且相通的准单分散气溶胶发生器11和混合箱12，准单分散气溶胶发生器11还 依次与第一阀门8、气溶胶发生流量计6、第一过滤器3和第一高压气源1相通，混合箱12 依次与第二阀门9、稀释流量计7、第二过滤器4和第二高压气源2相通，混合箱12还依次 与第三阀门10和第三过滤器5相通，混合箱12分别与滤料夹14的进口和第四阀门15相
4通，滤料夹14的出口分别与第五阀门17和过滤流量计19相通，第四阀门15和第五阀门17 分别与粒子计数器18相通。 本发明所采用的另一技术方案是，一种利用上述检测系统对过滤材料计数效率进 行检测的方法，按以下步骤进行 步骤1 :采用检测系统，该检测系统包括分别设置且相通的难单分散气溶胶发生 器11和混合箱12，准单分散气溶胶发生器11还依次与第一阀门8、气溶胶发生流量计6、第 一过滤器3和第一高压气源1相通，混合箱12依次与第二阀门9、稀释流量计7、第二过滤 器4和第二高压气源2相通，混合箱12还依次与第三阀门10和第三过滤器5相通，混合箱 12侧壁上固接有一端伸入混合箱12内的温湿度计13，混合箱12分别与滤料夹14的进口 和第四阀门15相通，滤料夹14的出口分别与第五阀门17和过滤流量计19相通，第四阀门 15和第五阀门17分别与粒子计数器18相通。
取待检测过滤材料，将该过滤材料固接于滤料夹14内； 步骤2 :启动第一高压气源l，第一高压气源l产生高压空气，并将该高压空气送入 第一过滤器3，第一过滤器3对送入的高压空气进行过滤，经过滤后的高压空气送入气溶胶 发生流量计6，气溶胶发生流量计6对送入的高压空气进行计量，并将计量后的高压空气通 过第一阀门8送入准单分散气溶胶发生器ll，通过第一阀门8调节进入准单分散气溶胶发 生器11的高压空气的流量，使准单分散气溶胶发生器11内产生液态准单分散气溶胶，将该 准单分散气溶胶从准单分散气溶胶发生器11的出口输出； 步骤3 :启动第二高压气源2，第二高压气源2产生高压空气，并将该高压空气送入 第二过滤器4，第二过滤器4对送入的高压空气进行过滤，经过滤后的高压空气送入稀释流 量计7，稀释流量计7对送入的高压空气进行计量，并将计量后的高压空气通过第二阀门9 送入混合箱12，通过第二阀门9调节进入混合箱12的高压空气流量， 将步骤2中准单分散气溶胶发生器11输出的准单分散气溶胶送入混合箱12，进入 混合箱12的高压空气和进入混合箱12的准单分散气溶胶相混合，形成稀释准单分散气溶 胶，将该稀释准单分散气溶胶从混合箱12顶部出口输出； 步骤4 :关闭第五阀门17，开启第四阀门15，步骤3中混合箱12输出的稀释准单 分散气溶胶分成两路，其中一路依次通过第四阀门15和粒子计数器18，粒子计数器18对通 过的稀释准单分散气溶胶的浓度进行测量，得到过滤前气溶胶的浓度，另一路依次通过滤 料夹14和过滤流量计19，通过第三阀门IO调节流过滤料夹14的稀释准单分散气溶胶的流 步骤5 :关闭第四阀门15，开启第五阀门17，步骤3中混合箱12输出的稀释准单 分散气溶胶进入滤料夹14，并通过步骤1中固接于滤料夹14内的待检测过滤材料，该过滤 材料对流过的稀释准单分散气溶胶进行过滤，形成滤后气溶胶，该滤后气溶胶分为两路，其 中一路依次通过第五阀门17和粒子计数器18，粒子计数器18对通过的气溶胶浓度进行检 测，得到过滤后气溶胶的浓度，另一路通过过滤流量计19，通过第三阀门IO调节流过滤料 夹14的稀释准单分散气溶胶的流量与步骤4中流过滤料夹14的稀释准单分散气溶胶的流 量相同； 步骤6 :根据步骤4中得到的过滤前气溶胶的浓度和步骤5中得到的过滤后气溶 胶的浓度，计算得到相应流速下待测过滤材料的过滤效率。
本发明检测系统采用准单分散气溶胶发生器，分离出粒径在100 300nm之间的 气溶胶，无需利用差分迁移率粒径分级器，检测精度高；采用凝结核粒子计数器，可以实时 快速检测气溶胶浓度，且无需使用放射源；测试过程中采用液态油滴，在通过滤料前无需进 行消电，方便耐用，便于大规模推广使用。
附图是本发明检测系统一种实施例的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 如附图所示，本发明检测系统一种实施例的结构，包括并排设置的准单分散气溶 胶发生器11和混合箱12，准单分散气溶胶发生器11和混合箱12的顶部通过管道相通，准 单分散气溶胶发生器11的顶部还通过管路依次与第一阀门8、气溶胶发生流量计6、第一过 滤器3和第一高压气源1相通。 混合箱12顶部通过管路依次与第二阀门9、稀释流量计7、第二过滤器4和第二高 压气源2相通，混合箱12顶部还通过管道依次与第三阀门10和第三过滤器5相通；混合箱 12的侧壁上固接有温湿度计13，温湿度计13的一端伸入混合箱12内；混合箱12顶部通过 管线分别与滤料夹14的进口和第四阀门15相通，滤料夹14的出口通过管路分别与第五阀 门17和过滤流量计19相通，过滤流量计19通过管道与第四高效过滤器20相通，第四阀门 15和第五阀门17分别通过管线与粒子计数器18相通；滤料夹14与压差计16并联。
第一高压气源1和第二高压气源2均采用0. lMPa 0. 9MPa的高压空气源。
第一过滤器3和第二过滤器4均采用计数过滤效率^ 99. 9%的高效过滤器。
准单分散气溶胶发生器11采用蒸发冷凝法气溶胶发生器。
滤料夹14的横截面积为100cm2。 粒子计数器18采用凝结核粒子计数器(CPC)，用于测量气溶胶的浓度，其检测范 围为1 X 10—2个/cm3 1 X 107个/cm3，与光学粒子计数器相比，可测浓度高，且仪器不易受 到污染。 第三过滤器5和第四过滤器20能避免气溶胶直接排入大气，污染环境。 图中，l.第一高压气源，2.第二高压气源，3.第一过滤器，4.第二过滤器，5.第三
过滤器，6.气溶胶发生流量计，7.稀释流量计，8.第一阀门，9.第二阀门，IO.第三阀门，
11.准单分散气溶胶发生器，12.混合箱，13.温湿度计，14.滤料夹，15.第四阀门，16.压差
计，17.第五阀门，18.粒子计数器，19.过滤流量计，20.第四高效过滤器。 本发明检测系统用于检测高效过滤材料的计数过滤效率，使用过程中不需要使用
放射源，能快速精确地对过滤材料的计数过滤效率进行检测，满足工业生产的要求。 利用上述检测系统对高效过滤材料的计数过滤效率进行检测，具体按以下步骤进
行 步骤1 :采用上述检测系统，将待检测过滤材料固接于滤料夹14内； 步骤2 :启动第一高压气源l，第一高压气源1产生高压空气，并将该高压空气送
入第一过滤器3，第一过滤器3对送入的高压空气进行过滤净化，经过滤净化后的高压空气送入气溶胶发生流量计6，气溶胶发生流量计6对送入的高压空气进行计量，并将计量后的 高压空气通过第一阀门8送入准单分散气溶胶发生器ll，通过第一阀门8调节进入准单分 散气溶胶发生器11的高压空气流量，使准单分散气溶胶发生器11内产生计数中值直径为 lOOnm 300nm、几何标准偏差小于1. 45、计数浓度为1 X 106个/cm3 5X 107个/cm3的液 态准单分散气溶胶(DEHS)，将该准单分散气溶胶从准单分散气溶胶发生器11顶部的出口 输出；准单分散气溶胶为液态油滴。 步骤3 :启动第二高压气源2，第二高压气源2产生高压空气，并将该高压空气送入 第二过滤器4，第二过滤器4对送入的高压空气进行过滤净化，经过净化滤后的高压空气送 入稀释流量计7，稀释流量计7对送入的高压空气进行计量，并将计量后的高压空气通过第 二阀门9送入混合箱12， 将步骤2中单分散气溶胶发生器11顶部出口输出的准单分散气溶胶送入混合箱 12， 通过第二阀门9调节进入混合箱12的高压空气流量，进入混合箱12的高压空气 和进入混合箱12的准单分散气溶胶相混合，形成稀释准单分散气溶胶，该稀释准单分散 气溶胶中值直径为70nm 300nm、几何标准偏差小于1. 45、计数浓度为IX 105个/cm3 1乂107个/(^3，然后，将稀释准单分散气溶胶从混合箱12顶部出口输出；
步骤4 :关闭第五阀门17，开启第四阀门15，步骤3中混合箱12顶部出口输出的 稀释准单分散气溶胶分成两路，其中一路依次通过第四阀门15和粒子计数器18，粒子计数 器18对通过的稀释准单分散气溶胶的浓度进行测量，得到过滤前气溶胶的浓度，另一路依 次通过滤料夹14和过滤流量计19，通过第三阀门IO调节流过滤料夹14的稀释准单分散气 溶胶的流量，该流量由过滤流量计19显示； 步骤5 :关闭第四阀门15，开启第五阀门17，步骤3中混合箱12输出的稀释准单 分散气溶胶进入滤料夹14，并通过步骤1中固接于滤料夹14内的待检测的过滤材料，该过 滤材料对流过的稀释准单分散气溶胶进行过滤，形成滤后气溶胶，该滤后气溶胶分为两路， 其中一路依次通过第五阀门17和粒子计数器18，粒子计数器18对通过的气溶胶浓度进行 检测，得到过滤后气溶胶的浓度，另一路通过过滤流量计19，通过第三阀门IO调节流过滤 料夹14的稀释准单分散气溶胶的流量，该流量与步骤4中流过滤料夹14的稀释准单分散 气溶胶的流量相同，压差计16显示滤料夹14进口和出口的压力差； 步骤6 :根据步骤4中得到的过滤前气溶胶的浓度和步骤5中得到的过滤后气溶 胶的浓度，计算得到相应流速下待测过滤材料的过滤效率。 本发明检测方法采用液态气溶胶作为检测待测过滤材料的介质，无需进行消电处 理和粒径分级，縮短了检测时间。
权利要求
基于准单分散气溶胶的滤料计数效率检测系统，其特征在于，包括分别设置且相通的准单分散气溶胶发生器(11)和混合箱(12)，准单分散气溶胶发生器(11)还依次与第一阀门(8)、气溶胶发生流量计(6)、第一过滤器(3)和第一高压气源(1)相通，混合箱(12)依次与第二阀门(9)、稀释流量计(7)、第二过滤器(4)和第二高压气源(2)相通，混合箱(12)还依次与第三阀门(10)和第三过滤器(5)相通，混合箱(12)分别与滤料夹(14)的进口和第四阀门(15)相通，滤料夹(14)的出口分别与第五阀门(17)和过滤流量计(19)相通，第四阀门(15)和第五阀门(17)分别与粒子计数器(18)相通。
2. 按照权利要求l所述的检测系统，其特征在于，所述滤料夹(14)与压差计(16)并联。
3. 按照权利要求l所述的检测系统，其特征在于，混合箱(12)侧壁上固接有一端伸入 混合箱(12)内的温湿度计(13)。
4. 按照权利要求l所述的检测系统，其特征在于，所述准单分散气溶胶发生器(11)采 用蒸发冷凝法气溶胶发生器。
5. 按照权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，所述滤料夹(14)的横截面积为 100cm2。
6. 按照权利要求l所述的检测系统，其特征在于，所述的粒子计数器(18)采用凝结核 粒子计数器。
7. —种利用权利要求1所述检测系统对过滤材料过滤效率进行检测的方法，其特征在 于，该方法按以下步骤进行步骤1 :采用检测系统，该检测系统包括分别设置且相通的准单分散气溶胶发生器(11)和混合箱(12)，准单分散气溶胶发生器(11)还依次与第一阀门(8)、气溶胶发生流量 计(6)、第一过滤器(3)和第一高压气源(1)相通，混合箱(12)依次与第二阀门(9)、稀释流 量计(7)、第二过滤器(4)和第二高压气源(2)相通，混合箱(12)还依次与第三阀门(10)和 第三过滤器(5)相通，混合箱(12)侧壁上固接有一端伸入混合箱(12)内的温湿度计(13)， 混合箱(12)分别与滤料夹(14)的进口和第四阀门(15)相通，滤料夹(14)的出口分别与 第五阀门(17)和过滤流量计(19)相通，第四阀门(15)和第五阀门(17)分别与粒子计数 器(18)相通，取待检测过滤材料，将该过滤材料固接于滤料夹(14)内；步骤2 :启动第一高压气源(l)，第一高压气源(1)产生高压空气，并将该高压空气送入 第一过滤器(3)，第一过滤器(3)对送入的高压空气进行过滤，经过滤后的高压空气送入气 溶胶发生流量计(6)，气溶胶发生流量计(6)对送入的高压空气进行计量，并将计量后的高 压空气通过第一阀门(8)送入准单分散气溶胶发生器(ll)，通过第一阀门(8)调节进入准 单分散气溶胶发生器(11)的高压空气的流量，使准单分散气溶胶发生器(11)内产生液态 准单分散气溶胶，将该准单分散气溶胶从准单分散气溶胶发生器(11)的出口输出；步骤3 :启动第二高压气源(2)，第二高压气源(2)产生高压空气，并将该高压空气送入 第二过滤器(4)，第二过滤器(4)对送入的高压空气进行过滤，经过滤后的高压空气送入稀 释流量计(7)，稀释流量计(7)对送入的高压空气进行计量，并将计量后的高压空气通过第 二阀门(9)送入混合箱(12)，通过第二阀门(9)调节进入混合箱(12)的高压空气流量，将步骤2中准单分散气溶胶发生器(11)输出的准单分散气溶胶送入混合箱(12)，进入混合箱(12)的高压空气和进入混合箱(12)的准单分散气溶胶相混合，形成稀释 准单分散气溶胶，将该稀释准单分散气溶胶从混合箱(12)顶部出口输出；步骤4:关闭第五阀门(17)，开启第四阀门(15)，步骤3中混合箱(12)输出的稀释准 单分散气溶胶分成两路，其中一路依次通过第四阀门(15)和粒子计数器(18)，粒子计数器 (18)对通过的稀释准单分散气溶胶的浓度进行测量，得到过滤前气溶胶的浓度，另一路依 次通过滤料夹(14)和过滤流量计(19)，通过第三阀门(10)调节流过滤料夹(14)的稀释准单分散气溶胶的流量；步骤5:关闭第四阀门(15)，开启第五阀门(17)，步骤3中混合箱(12)输出的稀释准 单分散气溶胶进入滤料夹(14)，并通过步骤1中固接于滤料夹(14)内的待检测过滤材料， 该过滤材料对流过的稀释准单分散气溶胶进行过滤，形成滤后气溶胶，该滤后气溶胶分为 两路，其中一路依次通过第五阀门(17)和粒子计数器(18)，粒子计数器(18)对通过的气 溶胶浓度进行检测，得到过滤后气溶胶的浓度，另一路通过过滤流量计(19)，通过第三阀门 (10)调节流过滤料夹(14)的稀释准单分散气溶胶的流量与步骤4中流过滤料夹(14)的稀 释准单分散气溶胶的流量相同；步骤6 :根据步骤4中得到的过滤前气溶胶的浓度和步骤5中得到的过滤后气溶胶的 浓度，计算得到相应流速下待测过滤材料的过滤效率。
8. 按照权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述步骤2中的准单分散气溶胶 为液态油滴，其计数中值直径为100nm 300nm、几何标准偏差小于1. 45、计数浓度为 IX 106个/ cm3 5X 107个/ cm3。
9. 按照权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3中稀释准单分散气溶胶 的中值直径为70nm 300nm、几何标准偏差小于1. 45、计数浓度为1 X 105个/cm3 1 X 107 个/cm3。
全文摘要
基于准单分散气溶胶的滤料计数效率检测系统及检测方法，系统包括分别设置且相通的准单分散气溶胶发生器和混合箱，准单分散气溶胶发生器依次与第一阀门、气溶胶发生流量计、第一过滤器和第一高压气源相通，混合箱依次与第二阀门、稀释流量计、第二过滤器和第二高压气源相通，还依次与第三阀门和第三过滤器相通，混合箱侧壁固接有一端伸入其内的温湿度计，混合箱分别与滤料夹的进口和第四阀门相通，滤料夹的出口分别与第五阀门和过滤流量计相通，第四阀门和第五阀门分别与粒子计数器相通；将亚微米液态准单分散气溶胶通过滤料，测量通过滤料前后的气溶胶数量浓度，得到滤料的过滤效率。本发明系统稳定性好，精度高，能满足过滤材料效率的检测要求。
文档编号G01N15/08GK101701897SQ200910218480
公开日2010年5月5日 申请日期2009年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者余涛, 叶璲生, 张振中, 江锋, 程裕兴 申请人:清华大学