CN106560690A - 一种外循环式车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于车载外循环式空气净化器的微粒数浓度净化效率的测试系统和分析方法。所述的装置主要包括烟雾发生器、烟雾生成箱、空气调节器、混合风扇、环境温湿度及压力测试仪、空气净化器、连接管道1、阀门、连接管道2、流量调节阀门、真空泵、以及两套颗粒物粒径谱测试仪。所述的方法是在额定流量下，测试进入和离开空气净化器两端的微粒数浓度和粒径谱，通过净化效率公式计算得出不同粒径的颗粒物净化效率。本发明试验系统清晰完整，计算分析方法正确合理，可用于定量确定车载外循环式空气净化器的微粒数浓度净化效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气污染物净化效率测试装置和方法，具体涉及一种车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率的测试系统和分析方法。
背景技术
随着我国工业化和城市化进程的加快，道路空气污染日益严重，成为影响交通出行人们健康的隐形杀手。人类68％的疾病与空气污染有关，世界卫生组织把室内空气污染列为18类致癌物质之首。全球污染最严重的20个城市，有16个在中国。随着人们环境意识的增强和生活水平的提高，越发认识到清洁空气对人身健康的重要性。
目前在我国，气溶胶颗粒物污染是绝大部分城市的首要污染物。人们根据颗粒的产生及在人体呼吸道沉积位置将颗粒分为三类：超细微粒(颗粒直径＜0.1μm)，细颗粒PM2.5(颗粒直径＜2.5μm)，粗颗粒PM10(颗粒直径＜10μm)。大多燃烧源PM2.5并非直接生成，而是由超细微粒经过凝并以及一系列大气化学反应转化而成。
细微粒由于粒径非常细小，其在大气颗粒物中所占质量比例并不高，但细微粒的数量非常多。细微粒在排放及传输过程中，往往会同时发生新生粒子生成、沉积、凝并以及稀释扩散等现象，因此很难通过直接测量细微粒浓度得到其净化效率。细微粒沉积是在布朗运动、重力、热泳力、以及静电力作用下撞击到壁面的现象，影响因素非常复杂；细微粒凝并是细微粒之间相互碰撞而团聚形成新的颗粒物的现象，稀释扩散是伴随着排放烟气的运动与外界环境的对流。这些因素是引起细微粒数量发生较大变化的主要原因，它们在细微粒排放传输过程中发生。沉积和凝并的相同点是都会引起颗粒物数量的减少，不同点是沉积会使得颗粒物总体质量的降低，凝并并不直接减少空气中颗粒物的质量，稀释扩散收到流动换气率的影响。
我国的空气净化器测试标准《GBT 18801-2015》只针对0.3μm以上的颗粒物，而实际上，亚微米、超细微粒(＜0.1μm)甚至纳米微粒(＜50nm)占据颗粒物数量的大部分比例。因此，对车载空气净化器对气溶胶细微粒的过滤效率进行量化测试和分析，不仅是评估其性能指标的重要依据，而且弥补了当前国家标准的不足。另外，外循环式车载空气净化器通常与车载空调滤芯组合安装，因此本发明也专门针对这种方式进行了设计。
发明内容
本发明的目的设计一种外循环式车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率测试系统及方法，具体技术方案如下：
一种外循环式车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率测试系统，主要包括烟雾发生器、烟雾生成箱、空气调节器、混合风扇、环境温湿度及压力测试仪、空气净化器、连接管道1、阀门、连接管道2、流量调节阀门、真空泵、颗粒物粒径谱测试仪1、采样管道1，电脑1、通讯电缆1、颗粒物粒径谱测试仪2、采样管道2，电脑2、通讯电缆2。烟雾发生器在烟雾发生箱体内产生一定浓度的颗粒物，烟雾箱体内的温度湿度由空气调节器控制、烟雾由真空泵吸入连接管道，再经过空气净化器净化处理；两台微粒数浓度测试仪分别通过采样管道连接到空气净化器的进出口进行测试；环境温湿度及压力测试仪放置在箱体内检测箱体内的温度、湿度及压力。
本发明通过烟雾发生器生成多分散的气溶胶微粒，气溶胶微粒生成数量的多少由烟雾发生器控制并通过颗粒物粒径谱测试仪监测，颗粒物粒径谱测试仪能给出带粒径分辨率的颗粒物的数浓度数据。
真空泵带有流量监控，风量按照车载空调风量大小可调节。
用于过滤进入到烟雾生成箱体的空气中的颗粒物的HEPA的过滤效率为99.99％以上。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：1)按照附图要求连接好系统；
2)开启烟雾发生器，同时启动混合风扇，当烟雾生成箱体内的烟雾浓度达到一个初始状态，开通管道阀门，开启真空泵，利用调节阀门将流量调整至汽车外循环额定流量状态，开启空气净化器，同时启动颗粒物粒径谱测试仪，每2min测定记录进气管道内的颗粒物浓度数据，连续测定20min，当初始浓度稳定后，记录试验时的温度和相对湿度，准备进行净化效率实验。
3)净化效率实验，在初始浓度稳定后，每隔2min记录空气净化器两端的颗粒物数浓度数据及粒径谱数据，连续记录5组数据。然后重复步骤2，将初始浓度调整至另外一个值，重复进行5次净化效率实验。
关闭烟雾发生器，关闭净化器，关闭真空泵，关闭各阀门，记录烟雾生成箱体内的温度和相对湿度。
按下面公式计算不同粒径段的空气净化效率。
上面公式中，η为净化效率，无量纲；下标i为粒径段标号，N为微粒数浓度，单位个/cm3，下标out表示经过空气净化器净化后，下标in表示流入空气净化器之前，j表示实验重复组数。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种汽车外循环空气净化器的颗粒物数浓度净化效率的测试装置和计算方法，首先通过在烟雾发生器在烟雾生成箱体内生成一定浓度的烟雾，让其以额定的流量经过空气净化器，通过测试计算空气净化器两侧的颗粒物数浓度，得到带粒径分辨率的过滤效率。本发明的所提供的测试系统和方法可用于车载外循环式空气净化器的实验测试和性能分析。
附图说明
图1是测试系统结构示意图。
图中1烟雾生成箱、2空气调节器、3烟雾、4烟雾发生器、5阀门、6连接管道1、7空气净化器、8连接管道2、9流量调节阀门、10真空泵、11混合风扇、12环境温湿度及压力测试仪、13、HEPA、14采样管道1、15颗粒物粒径谱测试仪1、16通讯电缆1、17电脑1、18采样管道2、19颗粒物粒径谱测试仪2、20通讯电缆2、21电脑2。
具体实施方式
下面结合附图，用实施例来进一步说明本发明。但这个实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这个实施例的限制。
如图1所示，本发明一种外循环式车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率测试系统及方法主要包括图中1烟雾生成箱、2空气调节器、3烟雾、4烟雾发生器、5阀门、6连接管道1、7空气净化器、8连接管道2、9流量调节阀门、10真空泵、11混合风扇、12环境温湿度及压力测试仪、13、HEPA、14采样管道1、15颗粒物粒径谱测试仪1、16通讯电缆1、17电脑1、18采样管道2、19颗粒物粒径谱测试仪2、20通讯电缆2、21电脑2。烟雾发生器4放置在烟雾生成箱1底部中央，释放出烟雾3；烟雾生成箱1内装有空气调节器2用于调节温度和湿度，并通过环境温湿度及压力测试仪12进行监控；烟雾生成箱1顶部吊装混合风扇11；烟雾生成箱体外空气经过HEPA过滤器13处理后由进入；烟雾生成箱1内的烟雾通过连接管道6和阀门5进入空气净化器7；抽气真空泵10通过调节阀门9和连接管道8连接空气净化器7；两台颗粒物粒径谱测试仪分别连接到管道6和8进行颗粒物数浓度和粒径谱测试，并分别通过通讯电缆16和20上传数据到电脑1和电脑2进行记录。
本发明的技术原理是：通过直接测量进入和离开空气净化器两侧的颗粒物数浓度，并测量出粒径谱数据，通过公式(1)计算出各粒径段的净化效率。在设计测试系统时通过安装混合风扇11，使得烟雾生成箱1内的烟雾均匀分布，并通过安装HEPA过滤器13将外界环境的颗粒物进行过滤，这样可以排除外界颗粒物的干扰。
本发明的操作步骤如下：
1)按照附图要求连接好系统，将阀门5和流量调节阀门9鲻鱼关闭状态阀门；
2)开启烟雾发生器4，同时启动混合风扇11，当烟雾生成箱1内的烟雾浓度达到一个初始状态，开通管道阀门1，开启真空泵10，利用流量调节阀门9将流量调整至汽车外循环额定流量状态，开启空气净化器7，同时启动颗粒物粒径谱测试仪15和19，每2min测定记录进气管道内的颗粒物浓度数据，连续测定20min，当初始浓度稳定后，记录试验时的温度和相对湿度，准备进行净化效率实验。
3)净化效率实验，在初始浓度稳定后，每隔2min记录空气净化器两端的颗粒物数浓度数据及粒径谱数据，连续记录5组数据。然后重复步骤2，将初始浓度调整至另外一个值，重复进行5次净化效率实验。
关闭烟雾发生器4，关闭空气净化器7，关闭真空泵10，关闭阀门5和流量调节阀门9，通过环境温湿度及压力测试仪12记录烟雾生成箱1内的温度和相对湿度。
按下面公式计算不同粒径段的空气净化效率。
上面公式中，η为净化效率，无量纲；下标i为粒径段标号，N为微粒数浓度，单位个/cm3，下标out表示经过空气净化器净化后，下标in表示流入空气净化器之前，j表示实验重复组数。
Claims (3)
1.一种外循环式车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率测试系统及方法，主要包括1烟雾生成箱、2空气调节器、3烟雾、4烟雾发生器、5阀门、6连接管道1、7空气净化器、8连接管道2、9流量调节阀门、10真空泵、11混合风扇、12环境温湿度及压力测试仪、13、HEPA、14采样管道1、15颗粒物粒径谱测试仪1、16通讯电缆1、17电脑1、18采样管道2、19颗粒物粒径谱测试仪2、20通讯电缆2、21电脑2。烟雾发生器4放置在烟雾生成箱1底部中央，释放出烟雾3；烟雾生成箱1内装有空气调节器2用于调节温度和湿度，并通过环境温湿度及压力测试仪12进行监控；烟雾生成箱1顶部吊装混合风扇11；烟雾生成箱体外空气经过HEPA过滤器13处理后由进入；烟雾生成箱1内的烟雾通过连接管道6和阀门5进入空气净化器7；抽气真空泵10通过调节阀门9和连接管道8连接空气净化器7；两台颗粒物粒径谱测试仪分别连接到管道6和8进行颗粒物数浓度和粒径谱测试，并分别通过通讯电缆16和20上传数据到电脑1和电脑2进行记录。
2.根据权利要求1所述本发明的测试装置，其特征在于：通过直接测量进入和离开空气净化器两侧的颗粒物数浓度，并测量出粒径谱数据，通过公式(1)计算出各粒径段的净化效率。
3.一种外循环式车载空气净化器颗粒物数量浓度净化效率测试系统及方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)按照附图要求连接好系统，将阀门5和流量调节阀门9置于关闭状态；
2)开启烟雾发生器4，同时启动混合风扇11，当烟雾生成箱1内的烟雾浓度达到一个初始状态，开通管道阀门1，开启真空泵10，利用流量调节阀门9将流量调整至汽车外循环额定流量状态，开启空气净化器7，同时启动颗粒物粒径谱测试仪15和19，每2min测定记录进气管道内的颗粒物浓度数据，连续测定20min，当初始浓度稳定后，记录试验时的温度和相对湿度，准备进行净化效率实验。
3)净化效率实验，在初始浓度稳定后，每隔2min记录空气净化器两端的颗粒物数浓度数据及粒径谱数据，连续记录5组数据。然后重复步骤2，将初始浓度调整至另外一个值，重复进行5次净化效率实验。
4)关闭烟雾发生器4，关闭空气净化器7，关闭真空泵10，关闭阀门5和流量调节阀门9，通过环境温湿度及压力测试仪12记录烟雾生成箱1内的温度和相对湿度。
5)按公式(1)计算不同粒径段的空气净化效率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170412 |