及分析方法主要包括 1气溶胶发生器、2阀门a、3K-85中性器、4阀门b、5超声波发射器、6凝并发生箱、7阀门c、 8HEPA过滤器、9三通阀门、10粒径谱测试仪、11电脑、12真空栗、13阀门d、14环境温湿度及 压力测试仪。真空栗12通过阀门d连接到凝并发生箱6,产生整个系统的流动压力。气溶 胶发生器1产生亚微米级的气溶胶微粒，通过管道进入Kr-85中和器3进行电荷中和化处 理；处理后的气流进入凝并发生箱6,上部安装了超声波发射器5,产生超声波促凝并效应。 粒径谱测试仪10通过三通阀门9切换可以测量超声波效应前后的颗粒物粒径分布，所测得 数据通过通讯电缆传输到电脑11 ;环境温湿度及压力测试仪14接入凝并发生箱箱6检测 箱体内的温度、湿度及压力。
[0022] 本发明的技术原理是：根据亚微米微粒由凝并带来的衰减率与超细微粒数浓度有 二次方的关系，而与沉积率的关系是一次方线性关系。在浓度较高而且沉积时间较短时，可 以忽略沉积效应的影响。因此，本发明通过简化的Bernouli方程可以独立求解出平均凝并 系数。
[0023] 本发明在对凝并发生箱5的测试过程中，考虑了两个因素对测试结果准确度的影 响，第一个是气溶胶发生器1产生的颗粒物带有静电，会对凝并效率的计算带来干扰；第二 个因素是粒径谱测试仪10本身的采样抽气会带来凝并发生箱6内微粒的减少。对第一个 因素通过增加Kr-85中和器3进行电荷中和化处理，将气溶胶初始电荷分布中和到一个单 峰的正态分布；对第二个因素是将粒径谱测试仪10的抽气量加上真空栗12抽气量，作为换 气率引α入到公式（1)。
[0024] 本发明的操作步骤如下：
[0025] 1)凝并发生箱体6洁净：关闭气溶胶发生器1及通道阀门2,打开ΗΕΡΑ阀门7,打 开真空栗通道阀门13,启动真空栗12,并启动粒径谱测试仪10监测凝并发生箱6内颗粒物 数浓度的同时，从外部进入的空气经过ΗΕΡΑ8净化后进入凝并发生箱6内，当粒径谱测试仪 10监测到箱体内数浓度接近于零的时候，可以认为箱体内已经被净空，这时关闭真空栗通 道阀门13及真空栗12,关闭ΗΕΡΑ通道阀门7,关闭粒径谱测试仪10。
[0026] 2)无超声波效应凝并效率测试：启动气溶胶发生器1，打开阀门2,同时启动粒径 谱测试仪10,当发现凝并发生箱6上部细微粒数浓度值达到10 6个/cm3级别时，开始记录 数据，每间隔5秒切换监测凝并发生箱6上下部位，持续3分钟左右，确定GMD(几何平均直 径），按照下面公式计算平均凝并率k。。
(1)
[0027] 上面公式中，第一行是超细微粒同时发生通风和凝并的微分方程，是一个典型的 Bernouli方程，第二行的为求解结果。其中，N为超细微粒总数浓度，单位个/cm3;k。为平 均凝并系数，无量纲。
[0028] 重复步骤1，洁净凝并箱体发生器6。
[0029] 超声波促进凝并效率测试：启动气溶胶发生器1，打开阀门2,同时启动粒径谱测 试仪10,当发现凝并发生箱6上部细微粒数浓度值达到10 6个/cm3级别时，启动超声波发 射器5,开始记录数据，每间隔5秒切换监测凝并发生箱上下部位，持续3分钟左右，确定 GMD(几何平均直径），同样按照下面公式计算增强平均凝并率k。。
(2)
[0030] 让气溶胶发生器1产生不同浓度和不同分布的气溶胶，或者改变超声波发射器5 参数，比如安装个数和位置，超声波发射功率，发射频率等，可以测试得到各种情况的凝并 效率。
【主权项】
1. 一种亚微米微粒超声波增强凝并效应测试系统及分析方法，主要包括1气溶胶发生 器、2阀门a、3K-85中性器、4阀门b、5超声波发射器、6凝并发生箱、7阀门c、8HEPA过滤器、 9三通阀门、10粒径谱测试仪、11电脑、12真空栗、13阀门d、14环境温湿度及压力测试仪。 真空栗12通过阀门d连接到凝并发生箱6,产生整个系统的流动压力。气溶胶发生器1产 生亚微米级的气溶胶微粒，通过管道进入Kr-85中和器3进行电荷中和化处理；处理后的气 流进入凝并发生箱6,上部安装了超声波发射器5,产生超声波促凝并效应。粒径谱测试仪 10通过三通阀门9切换可以测量超声波效应前后的颗粒物粒径分布，所测得数据通过通讯 电缆传输到电脑11 ;环境温湿度及压力测试仪14接入凝并发生箱箱6检测箱体内的温度、 湿度及压力。2. 根据权利要求1所述本发明的测试装置，其特征在于：通过气溶胶发生器1生成亚 微米颗粒物，经过K-85中性器中和后，在超声波发射器5作用下，流过凝并发生箱6,由粒径 谱测试仪5记录实验数据，根据方程（1)计算超声波增强效应凝并系数。3. -种亚微米微粒超声波增强凝并效应测试系统及分析方法，其特征在于，包括下述 步骤，本发明的操作步骤如下： 1) 凝并发生箱体6洁净：关闭气溶胶发生器1及通道阀门2,打开HEPA阀门7,打开真 空栗通道阀门13,启动真空栗12,并启动粒径谱测试仪10监测凝并发生箱6内颗粒物数浓 度的同时，从外部进入的空气经过HEPA8净化后进入凝并发生箱6内，当粒径谱测试仪10 监测到箱体内数浓度接近于零的时候，可以认为箱体内已经被净空，这时关闭真空栗通道 阀门13及真空栗12,关闭HEPA通道阀门7,关闭粒径谱测试仪10。 2) 无超声波效应凝并效率测试：启动气溶胶发生器1，打开阀门2,同时启动粒径谱测 试仪10,当发现凝并发生箱6上部细微粒数浓度值达到10 6个/cm3级别时，开始记录数据， 每间隔5秒切换监测凝并发生箱6上下部位，持续3分钟左右，确定GMD(几何平均直径）， 按照公式（1)计算平均凝并率k。； 3) 重复步骤1，洁净凝并箱体发生器6 4) 超声波促进凝并效率测试：启动气溶胶发生器1，打开阀门2,同时启动粒径谱测试 仪10,当发现凝并发生箱6上部细微粒数浓度值达到10 6个/cm3级别时，启动超声波发射器 5,开始记录数据，每间隔5秒切换监测凝并发生箱上下部位，持续3分钟左右，确定GMD(几 何平均直径），按照公式（2)计算增强平均凝并率k。。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于空气净化领域的气溶胶亚微米微粒超声波增强凝并效应的测试系统和分析方法。所述的装置主要包括气溶胶发生器、K-85中性器、超声波发射器、凝并发生箱、HEPA过滤器、粒径谱测试仪、电脑、真空泵、环境温湿度及压力测试仪。所述的方法是通过将测试数据代入Bernouli方程分别求解出有无超声波效应的平均凝并系数。本发明试验系统清晰完整，计算分析方法正确合理，对于设计新型空气净化器具有重要价值。
【IPC分类】G01N15/02, G01N15/00, G01N15/06
【公开号】CN105334143
【申请号】CN201510853423
【发明人】孙在, 汪晗, 蔡志良, 王威威
【申请人】中国计量学院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月27日