CN106622049B - 一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统，由空气压缩机、过滤器、干燥器、空气缓冲罐、第一针型阀、第一空气流量计、空气加热器、第一文丘里管、第二针型阀、第二空气流量计、盐溶液储罐、计量泵、气溶胶生成室、控制器、在线激光粒度仪、第二文丘里管和气溶胶缓冲罐组成。通过设置空气缓冲罐，将该罐中的干燥、洁净空气输入到文丘里管与质量浓度较高的盐颗粒物气溶胶混合，从而实现盐颗粒物气溶胶的稀释。由计量泵打入的饱和盐溶液的质量浓度和流量可计算出盐颗粒物的质量流量，通过调节稀释空气的量实现对盐颗粒物气溶胶的稀释程度的控制，从而为相关的科学研究提供一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统。本发明的系统具有盐颗粒物浓度调控方便、精准的优点。

Description

一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统

技术领域

本发明涉及气溶胶发生领域，尤其涉及一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统。

背景技术

工农业生产生活过程中排放的二氧化硫（SO₂），氮氧化物（NOx）和氨气（NH₃）经过化学反应形成的硫酸盐、硝酸盐和铵盐是构成大气颗粒污染物的重要组成部分。在控制和消除大气颗粒污染物研究领域，急切需要一种能够控制盐颗粒物粒径的气溶胶发生装置。通过该装置产生的盐颗粒气溶胶可用于气体环境的模拟、测试、评估、检验等科学方面的实验研究，尤其是对硫酸盐、硝酸盐和铵盐颗粒物气溶胶的实验研究。

将饱和的盐水溶液雾化后通过热气流的干燥可以形成盐颗粒，盐颗粒物的大小受多种因素的影响，包括喷雾雾滴的粒径，饱和盐溶液的浓度，热气流的温度、湿度等。上述影响因素都可成为控制盐颗粒粒径的方法，但上述方法要么较为复杂、要么控制的滞后性较大，因此不具有实际操作的意义。声波团聚是利用高能量密度的声场，促进颗粒在短时间内相互碰撞团聚，显著增大颗粒粒径的技术，具有响应速度快、调控方便的优点。

针对上述技术现状，发明人已设计了“一种基于声波团聚的盐颗粒气溶胶发生装置，申请号：201710121895.8”。上述发明利用声波团聚作用能调控气溶胶中盐颗粒物的粒径，但气溶胶中盐颗粒物的质量浓度不可控，而在该装置的研究应用领域所需的盐颗粒物的质量浓度范围跨度较大，尤其是在大气环境研究中颗粒物质量浓度较稀，因此需要对其所生成的盐颗粒物的质量浓度进行稀释。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统，为相关的科学研究提供了一台可方便调控盐颗粒质量浓度的气溶胶发生设备，以满足气体环境模拟、测试、评估、检验等科学方面的实验研究的急切需求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统，其特征在于：所述的系统由空气压缩机1、过滤器2、干燥器3、空气缓冲罐4、第一针型阀5、第一空气流量计6、空气加热器7、第一文丘里管8、第二针型阀9、第二空气流量计10、盐溶液储罐11、计量泵12、气溶胶生成室13、控制器14、在线激光粒度仪15、第二文丘里管16和气溶胶缓冲罐17组成；所述的空气压缩机1为一往复式压缩机，设有排气口；所述的过滤器2设有进口和出口，内装填有过滤介质；所述的干燥器3设有进口和出口，内装填有干燥剂；所述的空气缓冲罐4设有进口、第一出口和第二出口；所述的空气加热器7设有进口和出口，内置电热丝；所述的第一文丘里管8和第二文丘里管16均设有进口、出口和吸入口，吸入口均设置在文丘里管的腰部管径最窄处；所述的盐溶液储罐11设置有加料口和出料口；所述的计量泵12为一柱塞泵，设置有进口和出口；所述的气溶胶生成室13的主体为一上下端具有锥形封头的圆筒形腔体，其顶部设置有带有信号输入端的声波发生器13-1，上部中心位置设置有喷头13-2，底部设置有检测管13-2；所述的控制器14设有信号输入端和输出端；所述的在线激光粒度仪15设有信号输出端，在线激光粒度仪15的探头深入到检测管13-3内；所述的气溶胶缓冲罐17设置有进口和出口；所述的空气压缩机1的排气口通过第一管路与过滤器2的进口连通，过滤器2的出口通过第二管路与干燥器3的进口连通，干燥器3的出口通过第三管路与空气缓冲罐4的进口连通，空气缓冲罐4的第一出口通过第四管路与空气加热器7的进口连通，在第四管路上从空气缓冲罐4向空气加热器7的方向依次设置有第一针型阀5和第一空气流量计6，空气加热器7的出口通过第五管路与第一文丘里管8的进口连通，第一文丘里管8的出口通过第六管路与喷头13-2连通，盐溶液储罐11的出料口通过第七管路与计量泵12的进口连通，计量泵12的出口通过第八管路与第一文丘里管8的吸入口连通，空气缓冲罐4的第二出口通过第九管路与第二文丘里管16的进口连通，在第九管路上从空气缓冲罐4向第二文丘里管16的方向依次设置有第二针型阀9和第二空气流量计10，第二文丘里管16的出口通过第十管路与气溶胶缓冲罐17进口连通，第二文丘里管16的吸入口通过第十一管路与检测管13-2连通，在线激光粒度仪15的信号输出端通过第一信号线与控制器14的信号输入端连接，控制器14的信号输出端通过第二信号线与声波发生器13-1的信号输入端连接。

作为改进，所述的空气压缩机1的排气口的压力设置在0.1~0.8 MPa。

作为改进，所述的过滤器2内的过滤介质为无纺布材质的HEPA滤网。

再改进，所述的干燥器3内的干燥剂为无水氯化钙。

进一步改进，所述的第一空气流量计6和第二空气流量计10均为涡街气体流量计。

本发明的有益效果是：通过设置空气缓冲罐，将该罐中的干燥、洁净空气通过文丘里管与质量浓度较高的盐颗粒物气溶胶混合，从而实现盐颗粒物气溶胶的稀释。由计量泵打入的饱和盐溶液的质量浓度和流量可计算出盐颗粒物的质量流量，通过调节稀释空气的量实现对盐颗粒物气溶胶的稀释程度的控制，从而为相关的科学研究提供一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统。本发明的系统具有盐颗粒物浓度调控方便、精准的优点。

附图说明

图1是本发明的一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统的示意图。

其中：1为空气压缩机， 2为过滤器，3为干燥器，4为空气缓冲罐，5为第一针型阀，6为第一空气流量计，7为空气加热器，8为第一文丘里管，9为第二针型阀，10为第二空气流量计，11为盐溶液储罐，12为计量泵，13为气溶胶生成室，14为控制器，15为在线激光粒度仪，16为第二文丘里管，17为气溶胶缓冲罐，13-1为声波发生器，13-2为喷头，13-3检测管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1通过实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明的一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统由空气压缩机1、过滤器2、干燥器3、空气缓冲罐4、第一针型阀5、第一空气流量计6、空气加热器7、第一文丘里管8、第二针型阀9、第二空气流量计10、盐溶液储罐11、计量泵12、气溶胶生成室13、控制器14、在线激光粒度仪15、第二文丘里管16和气溶胶缓冲罐17组成；所述的空气压缩机1为一往复式压缩机，设有排气口，排气口的压力设置在0.1 MPa；所述的过滤器2设有进口和出口，内装填有过滤介质，过滤介质为无纺布材质的HEPA滤网；所述的干燥器3设有进口和出口，内装填有干燥剂，干燥剂为无水氯化钙；所述的空气缓冲罐4设有进口、第一出口和第二出口；所述的空气加热器7设有进口和出口，内置电热丝；所述的第一文丘里管8和第二文丘里管16均设有进口、出口和吸入口，吸入口均设置在文丘里管的腰部管径最窄处；所述的盐溶液储罐11设置有加料口和出料口；所述的计量泵12为一柱塞泵，设置有进口和出口；所述的气溶胶生成室13的主体为一上下端具有锥形封头的圆筒形腔体，其顶部设置有带有信号输入端的声波发生器13-1，上部中心位置设置有喷头13-2，底部设置有检测管13-2；所述的控制器14设有信号输入端和输出端；所述的在线激光粒度仪15设有信号输出端，在线激光粒度仪15的探头深入到检测管13-3内；所述的气溶胶缓冲罐17设置有进口和出口；所述的空气压缩机1的排气口通过第一管路与过滤器2的进口连通，过滤器2的出口通过第二管路与干燥器3的进口连通，干燥器3的出口通过第三管路与空气缓冲罐4的进口连通，空气缓冲罐4的第一出口通过第四管路与空气加热器7的进口连通，在第四管路上从空气缓冲罐4向空气加热器7的方向依次设置有第一针型阀5和第一空气流量计6，第一空气流量计6为涡街气体流量计，空气加热器7的出口通过第五管路与第一文丘里管8的进口连通，第一文丘里管8的出口通过第六管路与喷头13-2连通，盐溶液储罐11的出料口通过第七管路与计量泵12的进口连通，计量泵12的出口通过第八管路与第一文丘里管8的吸入口连通，空气缓冲罐4的第二出口通过第九管路与第二文丘里管16的进口连通，在第九管路上从空气缓冲罐4向第二文丘里管16的方向依次设置有第二针型阀9和第二空气流量计10，第二空气流量计10为涡街气体流量计，第二文丘里管16的出口通过第十管路与气溶胶缓冲罐17进口连通，第二文丘里管16的吸入口通过第十一管路与检测管13-2连通，在线激光粒度仪15的信号输出端通过第一信号线与控制器14的信号输入端连接，控制器14的信号输出端通过第二信号线与声波发生器13-1的信号输入端连接。

本发明的装置的工作过程如下：空气被空气压缩机1输送进入过滤器2过滤掉空气中所含的颗粒物，后进入干燥器3中脱除湿份，再进入空气缓冲罐4，空气缓冲罐4中的一部分空气通过第四管路输送至空气加热器7加热至70℃，第四管路中空气的流量通过第一针型阀5调节，再进入文丘里管8，空气在通过文丘里管8的喉径处加快了流速具有了较高的剪切力；盐溶液储罐11内装入了一定量的水，再往盐溶液储罐11内加入过量的盐，得到的盐溶液处于饱和状态；计量泵12将盐溶液储罐11内的饱和盐溶液输送至文丘里管的喉径处高速空气的剪切作用将饱和盐溶液雾化，后经喷头13-2喷入气溶胶生成室13内部；由于热空气的干燥作用盐溶液雾滴中的水不断蒸发进入热空气中，析出的盐形成颗粒，此时声波发生器13-1所产生的声波场促进了盐颗粒的团聚提高了盐颗粒的粒径，不同的频率的声波能产生不同粒度的盐颗粒；所形成的盐颗粒气溶胶从检测管13-3排出，此时在线激光粒度仪10可检测盐颗粒气溶胶中颗粒的粒度是否达到要求，并将相关信息传递给控制器9进行判读、输出调频指令，迅速调整声波发生器8-1的频率，直至盐颗粒气溶胶中颗粒的粒度达到要求；空气缓冲罐4另一部空气通过第九管路进入第二文丘里管16，并在第二文丘里管16的喉径处加速，检测管13-3排出的盐颗粒物气溶胶通过第十一管路进入第二文丘里管16的喉径处被高速气流分散稀释，稀释的盐颗粒气溶胶进入气溶胶缓冲罐17，再从气溶胶缓冲罐17的出口排出。

实施例2

本实施例中，空气压缩机1的排气口的压力设置在0.8 MPa，其余与实施例1一致。

实施例3

本实施例中，空气压缩机1的排气口的压力设置在0.5 MPa，其余与实施例1一致。

实施例4

本实施例中，空气压缩机1的排气口的压力设置在0.3 MPa，其余与实施例1一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浓度可调的盐颗粒气溶胶发生系统，其特征在于：所述的系统由空气压缩机、过滤器、干燥器、空气缓冲罐、第一针型阀、第一空气流量计、空气加热器、第一文丘里管、第二针型阀、第二空气流量计、盐溶液储罐、计量泵、气溶胶生成室、控制器、在线激光粒度仪、第二文丘里管和气溶胶缓冲罐组成；所述的空气压缩机为一往复式压缩机，设有排气口；所述的过滤器设有进口和出口，内装填有过滤介质；所述的干燥器设有进口和出口，内装填有干燥剂；所述的空气缓冲罐设有进口、第一出口和第二出口；所述的空气加热器设有进口和出口，内置电热丝；所述的第一文丘里管和第二文丘里管均设有进口、出口和吸入口，吸入口均设置在文丘里管的腰部管径最窄处；所述的盐溶液储罐设置有加料口和出料口；所述的计量泵为一柱塞泵，设置有进口和出口；所述的气溶胶生成室的主体为一上下端具有锥形封头的圆筒形腔体，其顶部设置有带有信号输入端的声波发生器，上部中心位置设置有喷头，底部设置有检测管；所述的控制器设有信号输入端和输出端；所述的在线激光粒度仪设有信号输出端，在线激光粒度仪的探头深入到检测管内；所述的气溶胶缓冲罐设置有进口和出口；所述的空气压缩机的排气口通过第一管路与过滤器的进口连通，过滤器的出口通过第二管路与干燥器的进口连通，干燥器的出口通过第三管路与空气缓冲罐的进口连通，空气缓冲罐的第一出口通过第四管路与空气加热器的进口连通，在第四管路上从空气缓冲罐向空气加热器的方向依次设置有第一针型阀和第一空气流量计，空气加热器的出口通过第五管路与第一文丘里管的进口连通，第一文丘里管的出口通过第六管路与喷头连通，盐溶液储罐的出料口通过第七管路与计量泵的进口连通，计量泵的出口通过第八管路与第一文丘里管的吸入口连通，空气缓冲罐的第二出口通过第九管路与第二文丘里管的进口连通，在第九管路上从空气缓冲罐向第二文丘里管的方向依次设置有第二针型阀和第二空气流量计，第二文丘里管的出口通过第十管路与气溶胶缓冲罐进口连通，第二文丘里管的吸入口通过第十一管路与检测管连通，在线激光粒度仪的信号输出端通过第一信号线与控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端通过第二信号线与声波发生器的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的空气压缩机的排气口的压力设置在0.1~0.8 MPa。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的过滤器内的过滤介质为无纺布材质的HEPA滤网。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的干燥器内的干燥剂为无水氯化钙。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的第一空气流量计和第二空气流量计均为涡街气体流量计。

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