本发明涉及一种过滤材料的测试装置，尤其涉及一种防雾霾窗纱过滤效果的测试装置。
同时本发明还涉及一种过滤材料的测试方法，尤其涉及一种防雾霾窗纱过滤效果的测试方法。
背景技术：
随着我国工业化程度的不断发展，工业烟气和汽车尾气等对大气环境造成严重污染，人们的环保意识也越来越强。雾霾天气、PM2.5成为人们关注的热点问题，PM2.5可以通过呼吸道进入肺泡，严重危害人体健康。在雾霾天气，人们不敢开窗透气，一旦开窗，细颗粒物等有害物质很容易进入室内，对人体健康造成危害。随着对优良空气质量的追求，防雾霾窗纱材料越来越多地出现在我们的生活中。在家里安装防雾霾窗纱的人群越来越多，防雾霾窗纱材料作为一种气体过滤材料，通过空气流动，将空气中的颗粒物截留下来，可以净化家里的空气质量。
目前市场上防雾霾窗纱材料越来越多，并且均宣称具有极高的过滤细颗粒物能力，如对细颗粒物的阻隔效率达到98％甚至更高。但是目前我国并没有测量防雾霾窗纱材料过滤性能的测试装置及测试方法，因此宣称的过滤效率也无法得到技术支持。对于市场上质量良莠不齐的防雾霾窗纱材料的阻隔颗粒物的能力无法进行检测评价，不能够对不同种类的防雾霾窗纱材料的过滤效果进行比较，使得消费者无法选用到真正能够防雾霾的窗纱材料。
随着雾霾天气越来越多，越来越严重，市场上的防雾霾窗纱材料种类和数量也急剧增多，防雾霾窗纱材料的过滤性能检测评价需求随着增多。设计相应的过滤效果测试装置和测试方法，用于评价防雾霾窗纱材料的过滤性能，显得越来越重要。急需相应的测试装置和测试方法，对市场上的防雾霾窗纱产品进行检测评价，不同产品性能对比等，有助于产品的开发。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种结构简单、易于安装更换测试样品、可同时或选择性进行固态/液体气溶胶测试的防雾霾窗纱过滤效果测试装置及测试方法。
本发明所述的一种防雾霾窗纱过滤效果测试装置，其特征在于，包括：一面敞开设有内腔的管状本体、两面敞开的喇叭形扩散部、固态气溶胶发生器、液体气溶胶发生器、计算机单元、上游颗粒物浓度检测仪和下游颗粒物浓度检测仪；
所述的扩散部较大的端口与管状本体的敞开口连接、较小的端口为进气口；所述的管状本体中部设有夹持部，所述的夹持部用于夹持固定测试样品，所述的测试样品将管状本体内腔分隔成靠近敞开口的上游空间和远离敞开口的下游空间；所述的管状本体远离扩散部的一端设置负压单元，所述的负压单元通过第一流量计连通管状本体内腔；所述的管状本体还设有压力计用于检测测试样品两侧的气压，所述的压力计一端连接上游空间、另外一端连接下游空间；
所述的固态气溶胶发生器通过管道串接加热单元、第一颗粒物粒径切割器和静电中和器后连接到进气口；所述的液体气溶胶发生器通过管道串接第二颗粒物粒径切割器后连接到进气口；所述的计算机单元分别与固态气溶胶发生器、液体气溶胶发生器、上游颗粒物浓度检测仪和下游颗粒物浓度检测仪电性连接；所述的上游颗粒物浓度检测仪通过管道连接上游空间；所述的下游颗粒物浓度检测仪通过管道连接下游空间。
优选的，所述的固态气溶胶发生器与进气口的连接管道、液体气溶胶发生器与进气口的连接管道、管状本体的上游空间分别各设置一组气溶胶浓度控制单元；所述的气溶胶浓度控制单元用于监控所在点的气溶胶浓度。
优选的，所述的气溶胶浓度控制单元包括抽气泵和第二流量计；所述的抽气泵串接第二流量计后通过气管接入监控点。
优选的，所述的上游空间靠近扩散部的位置设有分散孔板；所述的分散孔板与管状本体垂直，分散孔板的边缘封闭连接管状本体内腔的内壁面；所述的分散孔板均匀分布多个通孔，用于使气溶胶在管状本体内腔的分布更加均匀。
优选的，所述的防雾霾窗纱过滤效果测试装置还包括上游颗粒物浓度稀释单元，所述的上游颗粒物浓度稀释单元设置于上游颗粒物浓度检测仪连接上游空间的管道上，上游颗粒物浓度稀释单元与计算机单元电性连接。
优选的，所述的防雾霾窗纱过滤效果测试装置还包括下游颗粒物浓度稀释单元，所述的下游颗粒物浓度稀释单元设置于下游颗粒物浓度检测仪连接下游空间的管道上，下游颗粒物浓度稀释单元与计算机单元电性连接。
优选的，所述的下游空间靠近负压单元的一端设有下游过滤器；所述的下游过滤器与管状本体垂直，下游过滤器的边缘封闭连接管状本体内腔的内壁面。
优选的，所述的进气口在固态气溶胶发生器的连接管道与液体气溶胶发生器的连接管道之间的设有空气进入口，在所述的空气进入口设置上游过滤器。
本发明所述的一种防雾霾窗纱过滤效果测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据测试要求开启固态气溶胶发生器和/或液体气溶胶发生器；利用高压喷雾产生固态和/或液态气溶胶；开启负压单元，使含有气溶胶的气体从上游空间向下游空间运动；
S2、若启动固态气溶胶发生器，则开启加热单元和静电中和器；使进入管状本体内的固体气溶胶足够干燥和电中性；
S3、开启第一颗粒物粒径切割器和/或第二颗粒物粒径切割器，控制进入管状本体内腔的气溶胶颗粒物粒径；
S4、在气溶胶颗粒物浓度达到稳定时，将测试样品安装于夹持部上进行测试；
S5、计算机单元记录上游颗粒物浓度检测仪、下游颗粒物浓度检测仪和压力计的数值，计算出测试样品对应的过滤效果。
优选的，一种防雾霾窗纱过滤效果测试方法，在步骤S4将测试样品安装于夹持部前先对测试样品进行称重获取第一重量值；在步骤S5中，所述的压力计检测上游空间和下游空间的压力差，当压力差到达阈值时，将测试样品进行称重获取第二重量值；第二重量值与第一重量值的差值为对应测试样品的容尘量。
本发明所述的一种防雾霾窗纱过滤效果测试装置及测试方法，其优点在于，装置结构简单，通过计算机单元对个功能单元的控制和数据读取，使测试过程简单方便。可以实现固态气溶胶、液态气溶胶、固液气溶胶混合三种测试方式，且固液气溶胶混合比例可控。测试样品的安装和更换也快捷方便，可以在不关闭或重启其他功能单元的状态下更换测试样品，连续进行多批次的产品检测。全面检测测试样品的各项过滤性能，排出的废气也预先经过高效的过滤处理，不会污染环境。测试的时候，气溶胶颗粒物的浓度可调，可以采用很高或很低的气溶胶颗粒物浓度模拟不同空气质量，进行防雾霾窗纱过滤效果检测。其次气溶胶颗粒物的粒径可调，通过第一颗粒物粒径切割器和/或第二颗粒物粒径切割器实现对粒径分散的气溶胶颗粒物进行分离，获得需要的气溶胶颗粒物粒径大小和分布。分散孔板的设置使气溶胶颗粒物的分布更加均匀，使测试样品的测试更加准确可靠。
附图说明
图1是本发明防雾霾窗纱过滤效果测试装置的结构示意图。
附图标记：101-管状本体、102-扩散部、103-进气口、110-夹持部、111-测试样品、120-分散孔板、131-下游过滤器、132-上游过滤器、140-压力计、151-负压单元、152-第一流量计；210-固态气溶胶发生器、220-第一颗粒物粒径切割器、230-加热单元、240-静电中和器；310-液态气溶胶发生器、320-第二颗粒物粒径切割器；400-计算机单元；511-上游颗粒物浓度检测仪、512-上游颗粒物浓度稀释单元、521-下游颗粒物浓度检测仪、522-下游颗粒物浓度稀释单元；600-气溶胶浓度控制单元、610-抽气泵、620-第二流量计。
具体实施方式
本实施例给出一种最佳的实施方式，如图1所示，一种防雾霾窗纱过滤效果测试装置，主要包括：一面敞开设有内腔的管状本体101、两面敞开的喇叭形扩散部102、夹持部110、分散孔板120、下游过滤器131、上游过滤器132、固态气溶胶发生器210、第一颗粒物粒径切割器220、加热单元230、静电中和器240、液体气溶胶发生器310、第二颗粒物粒径切割器320、计算机单元400、上游颗粒物浓度检测仪511、上游颗粒物浓度稀释单元512、下游颗粒物浓度检测仪521、下游颗粒物浓度稀释单元522和三组气溶胶浓度控制单元600。
所述的扩散部102较大的端口与管状本体101的敞开口连接、较小的端口为进气口103。所述的管状本体101中部设有夹持部110，所述的夹持部110用于夹持固定测试样品111，所述的测试样品111将管状本体101内腔分隔成靠近敞开口的上游空间和远离敞开口的下游空间。所述的夹持部110包括夹持架主体和固定框，夹持固定测试样品111部位黏贴有橡胶材质密封条，并带有支撑杆，能够有效夹持固定测试样品，保证在风力作用下不至于滑脱和出现较大变形，样品夹持架方便安装和拆卸。
所述的管状本体101远离扩散部102的一端设置负压单元151，所述的负压单元151通过第一流量计152连通管状本体101内腔。通过负压单元151的设置使测试装置形成一个负压系统，使得气流能够稳定地通过测试样品111，通过调整气体流量，可以测量防雾霾窗纱材料在不同风力时的过滤效果。所述的下游空间靠近负压单元151的一端设有下游过滤器131；所述的下游过滤器131与管状本体101垂直，下游过滤器131的边缘封闭连接管状本体101内腔的内壁面。由于经过测试样品111的气体，依旧含有少量气溶胶，根据测试样品111过滤效果而定。为了不污染环境，因此在负压单元151和第一流量计152前端安装高效的下游过滤器131。使得排放到空气中的实验气体是干净的，不对空气质量造成影响，不危害实验人员身体健康。
所述的管状本体101还设有压力计140用于检测测试样品111两侧的气压，所述的压力计140一端连接上游空间、另外一端连接下游空间，可以计算得到测试样品111对应的过滤阻力。所述的上游空间靠近扩散部102的位置设有分散孔板120。所述的分散孔板120与管状本体101垂直，分散孔板120的边缘封闭连接管状本体101内腔的内壁面。所述的分散孔板120均匀分布多个通孔，用于使气溶胶在管状本体101内腔的分布更加均匀。
所述的固态气溶胶发生器210通过管道串接加热单元230、第一颗粒物粒径切割器220和静电中和器240后连接到进气口103。所述的液体气溶胶发生器310通过管道串接第二颗粒物粒径切割器320后连接到进气口103。所述的进气口103在固态气溶胶发生器210的连接管道与液体气溶胶发生器310的连接管道之间的设有空气进入口，在所述的空气进入口设置上游过滤器132；用于过滤进入到内腔的空气。上游过滤器132使进入内腔的空气更加纯净，使检测数据的可信度进一步提高。所述的固态气溶胶发生器210用于产生固态的气溶胶，可以采用蒸馏水和氯盐，例如氯化钠或氯化钾等，配置一定浓度的氯盐溶液，通过高压喷雾产生固态气溶胶。所述的液体气溶胶发生器310用于产生液态的气溶胶，可以采用邻苯二甲酸二辛酯DOP、石蜡油、癸二酸二异辛酯DEHS等试剂直接高压喷雾产生。当过滤测试介质使用固态气溶胶时，采用加热单元230对固态气溶胶中的固态颗粒物含有的水分进行干燥，得到干燥固态气溶胶颗粒物，即NaCl晶体或KCl晶体。然后通过静电中和器240中和固态气溶胶颗粒物上的电子，使固态气溶胶颗粒物呈现电中性。所述的第一颗粒物粒径切割器220和第二颗粒物粒径切割器320能够对由固态气溶胶发生器210和液体气溶胶发生器310产生的粒径范围分散的颗粒物进行粒径切割，获得需要的颗粒物大小和分布，用于后续实验。
所述的计算机单元400分别与固态气溶胶发生器210、液体气溶胶发生器310、上游颗粒物浓度检测仪511和下游颗粒物浓度检测仪521等各功能单元电性连接，用于读取各功能单元的数据以及控制各功能单元的开闭。所述的上游颗粒物浓度检测仪511通过管道连接上游空间，所述的上游颗粒物浓度稀释单元512设置于上游颗粒物浓度检测仪511连接上游空间的管道上，上游颗粒物浓度稀释单元512与计算机单元400电性连接。所述的下游颗粒物浓度检测仪521通过管道连接下游空间，所述的下游颗粒物浓度稀释单元522设置于下游颗粒物浓度检测仪521连接下游空间的管道上，下游颗粒物浓度稀释单元522与计算机单元400电性连接。所述的上游颗粒物浓度检测仪511和下游颗粒物浓度检测仪521选择型号一致、可以选择检测颗粒物数量浓度或者颗粒物质量浓度的仪器，并经过一致性校正。所述的上游颗粒物浓度稀释单元512和下游颗粒物浓度稀释单元522的作用在于，当模拟极度污染空气时，可能气溶胶颗粒物的浓度会超出上游颗粒物浓度检测仪511和下游颗粒物浓度检测仪521的正常工作上限。因此需要分别前置所述的两个颗粒物浓度稀释单元进行浓度稀释，并将稀释比例发送至计算机单元400。例如，计算机单元400在收到稀释比例为100倍时，将从上游颗粒物浓度检测仪511和下游颗粒物浓度检测仪521处获取的数值进行100倍放大再进行后续的计算处理。
所述的固态气溶胶发生器210与进气口103的连接管道、液体气溶胶发生器310与进气口103的连接管道、管状本体101的上游空间分别各设置一组气溶胶浓度控制单元600；所述的气溶胶浓度控制单元600用于监控所在点的气溶胶浓度。所述的气溶胶浓度控制单元600包括抽气泵610和第二流量计620；所述的抽气泵610串接第二流量计620后通过气管接入监控点。设置上述三组气溶胶浓度控制单元600后，可以对实验所需要气溶胶颗粒物浓度进行控制。通过抽气泵610和第二流量计620搭配使用，分别在气溶胶通过的位置控制液体气溶胶颗粒物浓度或固态气溶胶颗粒物浓度，以及在上游空间中进一步控制两者的浓度。通过浓度控制，可以模拟不同空气污染程度的情况进行防雾霾窗纱材料的过滤性能检测评价。
同时为了方便整个防雾霾窗纱过滤效果测试装置的移动，可以在管状本体101下方设置多组万向轮辅助运动。也可以外置天平等称量工具进行测试样品111的测试前后称重，获取测试样品111对应的容尘量。
可以利用上述的一种防雾霾窗纱过滤效果测试装置实现对应的测试方法，包括以下步骤：
S1、首先根据测试要求，将2％的NaCl或KCl溶液倒入固态气溶胶发生器210，或将预调比例的邻苯二甲酸二辛酯DOP、石蜡油、癸二酸二异辛酯DEHS等试剂倒入液体气溶胶发生器310中。设置计算机单元400的各种工作参数，例如采样时间。计算机单元400控制固态气溶胶发生器210和/或液体气溶胶发生器310的开启，利用高压喷雾产生固态和/或液态气溶胶；计算机单元400控制负压单元151开启，根据预设的流速与第一流量计152的数值进行比较并实时控制负压单元151的功率，使含有气溶胶的气体按照预定的流速从上游空间向下游空间运动。单种或按比例混合后的气溶胶经过内腔的分散孔板120进行分散，使其在内腔中均匀分散。
S2、若启动固态气溶胶发生器210，则计算机单元400控制加热单元230和静电中和器240开启；使进入管状本体101内的固体气溶胶足够干燥和电中性。若没有启动固态气溶胶发生器210则直接进入下一步。
S3、计算机单元400控制第一颗粒物粒径切割器220和/或第二颗粒物粒径切割器320开启，控制进入管状本体101内腔的气溶胶颗粒物粒径。
S4、将测试样品111剪成规定尺寸，对测试样品111进行称重获取第一重量值；然后安装在样品夹持架上。根据各组气溶胶浓度控制单元600中的第二流量计620数值，判断气溶胶颗粒物的浓度是否达到稳定状态。在气溶胶颗粒物浓度达到稳定时，将样品夹持架连同测试样品111一起安装到测试装置上进行测试。
S5、计算机单元400记录上游颗粒物浓度检测仪511、下游颗粒物浓度检测仪521和压力计140的数值，根据上游颗粒物浓度稀释单元512和下游颗粒物浓度稀释单元522的稀释倍数计算出测试样品111对应的过滤效率和过滤阻力。所述的压力计140检测上游空间和下游空间的压力差，当压力差到达阈值时，将测试样品111进行称重获取第二重量值；第二重量值与第一重量值的差值为对应测试样品111的容尘量。所述的阈值可以为测试技术领域中的“失效压差”。
所述的压力计140可以为数字式微压计；所述的测试样品111称重可以使用电子天平。
本发明所述的防雾霾窗纱过滤效果测试装置及测试方法有益效果在于：采用负压单元151抽气使得整套测试装置中内腔呈现负压，达到输送空气，控制气体流量的目的。用上游颗粒物浓度检测仪511、下游颗粒物浓度检测仪521和压力计140测试防雾霾窗纱对规定颗粒物粒径大小和颗粒物浓度的过滤效率和过滤阻力；用电子天平称重确定其容尘量。强大的气溶胶浓度控制单元600，能够有效控制所需要的气溶胶颗粒物浓度用于样品检测，可以模拟不同环境污染时防雾霾窗纱的过滤效果。分散孔板120使得实验前气溶胶颗粒物均匀分布在内腔中，保证了测量结果的有效性和重复性。样品夹持架保证能够牢固夹持测试样品并提供支撑作用，防止样品在实验过程中滑脱或出现较大变形。提供的测试方法能够有效测试不同防雾霾窗纱产品，不同产品测量结果具有可比性等。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。