CN108786938B - 雾霾颗粒形成模拟仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雾霾颗粒形成模拟仪，包括燃烧炉、控制台、模拟生长室、遮光罩、抽气泵、流量计、带截止阀三通阀、雾霾颗粒采集器和空气净化器，模拟生长室固定在控制台上；抽气泵把燃烧炉、模拟生长室与空气净化器连接成一个系统，带截止阀三通阀实现烟尘源供应和雾霾颗粒采集两个通道的独立运行；模拟生长室设有多个进料口及排气阀，装备了温度、湿度、风速、光强探测传感器，以及光源、风扇、增压气球；控制台内装备了控温装置、加湿器和压强计。通过探测和调控模拟生长室内温度、压强、湿度、风速、光强，模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究，对于大气环境治理有显著的价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种大气实验分析仪器，特别是涉及一种雾霾实验分析仪器，应用于气象分析和生态大气环境治理技术领域。
背景技术
近些年来，雾霾天气出现频率越来越高，造成空气质量下降，恶化了生态环境，给人体健康和生活带来较大危害和影响。一方面，由于能见度降低等因素，雾霾对道路交通、航空运输、供电系统、农作物生长等均产生重要影响；另一方面，它会随着呼吸侵入人体，从而引起呼吸系统、心血管系统、血液系统、生殖系统等疾病。雾霾的成分中固体颗粒物占比大、组成复杂，并且容易携带病菌，侵入人体后在人体内的渗透扩散能力较强，比如PM2.5，因此，雾霾颗粒的研究特别值得关注。
目前，关于雾霾颗粒的研究已有为数不多相关报道，其大多研究工作是在雾霾天发生时进行室外取样，然后运用分析仪器对收集到的样品进行形貌、组成等分析，然后给出一些统计结果。关于雾霾颗粒的成因研究，大多是根据雾霾天气发生时气象及其他相关部门提供的大气组成参数，从可能发生的化学反应等层面进行分析推断，缺乏直接实验数据，不能有效研究雾霾颗粒形成及结构和组成演化过程。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种雾霾颗粒形成模拟仪，能进行雾霾颗粒形成及结构和组成演化模拟实验，其模拟雾霾颗粒形成的室外环境，实现在实验室模拟雾霾颗粒形成及其结构和组成的演化。本发明能针对特定类型的雾霾颗粒，输入相应的雾霾颗粒起源组分，主要包括起源颗粒、特定气体；然后根据雾霾事件室外采集样品前，一定时间段的天气预报及相关检测报告，设定模拟时间周期，在模拟箱中模拟雾霾天的大气环境，主要包括气温、气压、湿度、风速，培育雾霾颗粒，并不定期取样分析，探究雾霾颗粒的形成及其结构和组成随时间、大气条件因素的演化过程。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种雾霾颗粒形成模拟仪，包括燃烧炉、控制台、模拟生长室、抽气泵、空气净化器和雾霾颗粒采集器；燃烧炉通过可控通断的第一专用管路与模拟生长室连通，燃烧炉还通过可控通断的第二专用管路与空气净化器连通，空气净化器还通过可控通断的第三专用管路与燃烧炉连通；
在第一专用管路、第二专用管路和第三专用管路的连通节点位置设置带截止阀的三通阀作为流体输送控制装置，控制对应管路的可控通断状态，用于改变介质流向；控制台内的设备舱内安装有控温装置、加湿器和压强计；
在三通阀的第一流道进出口和空气净化器之间的管路上设置抽气泵、流量计和流量控制阀，流量计向操作控制台实时反馈流量信息，使用者通过操作控制台抽气泵和流量控制阀，来输送和控制进出空气净化器的流体介质的流量；
模拟生长室设置在控制台上方，模拟生长室采用透明腔体装置，以实现透光及实验现象的观察；在模拟生长室内上方设置日光灯和吊装调速风扇，在模拟生长室箱体顶部设置上进料口，通过日光灯控制调节模拟生长室的光照强度，通过上进料口将气体或固体超细粉末充入模拟生长室内，实现对模拟生长室内的排气除杂或控制雾霾颗粒源物质的添加，通过吊装调速风扇能加速上进料口充入物质材料的扩散，以及调节模拟生长室内的风速；在模拟生长室的一个侧面设有侧进料口和侧装风扇，并在临近侧进料口下方设置加热片，通过侧进料口将挥发性液体加入模拟生长室内，并通过加热片对挥发性液体加热和侧装风扇对挥发性液体表面气流运动加速，使挥发性液体在模拟生长室内加速挥发和扩散；在模拟生长室的另一个侧面装有增压气球，增压气球，通过向增压气球充气及排气阀排气，使增压气球在模拟生长室内进行体积涨缩调控，对模拟生长室内压强进行辅助调节，可以实现不改变气体组成的前提下，使模拟生长室内压强的增大；在模拟生长室的侧面还设置温度传感器、风速传感器分体探头、湿度计和排气阀，能进行模拟生长室内温度、风速和湿度检测，排气阀与在三通阀的第二流道进出口连通，通过排气阀经抽气泵连接空气净化器，实现模拟生长室内净化排放或压强降低，调节模拟生长室内进行大气模拟实验所需压强；在模拟生长室外部设置数显温度计和风速显示屏，温度传感器与数显温度计信号连接，风速传感器分体探头与风速显示屏信号连接；在模拟生长室上还设置照度计，能显示输出模拟生长室内光照强度，配合日光灯调节旋钮调控，实现模拟生长室内光照强度的调节；模拟生长室的底表面设有加湿器出气口和冷热出风口；通过控温装置和加湿器通过加湿器出气口输出水蒸气，调节在模拟生长室内进行实验模拟所需温度和湿度；压强计实时测定模拟生长室内压强，通过增压气球充放气或排气阀进行排气，调节模拟生长室内进行实验模拟所需压强；
燃烧炉的烟气出口与在三通阀的第三流道进出口连通，通过控制三通阀的不同流道进出口的开合，实现介质流向的切换；燃烧炉是烟尘组分提供的装置，通过导管、抽气泵能分别与模拟生长室和空气净化器连接，带截止阀的三通阀能控制烟尘充入模拟生长室或经空气净化器净化排放；
在控制台的面板上设置有总开关、压强计表盘、日光灯调节旋钮、加热片开关、加湿器调节旋钮、微调风扇调节旋钮、风速显示屏、温控调节旋钮和数显温度计，对模拟仪总电源控制、实验模拟压强显示、实验模拟光照强度调控、挥发液体温度调控、加湿调控、实验模拟气流运动调控、实验模拟风速显示、实验模拟温度调控和显示进行控制，使模拟生长室内环境模拟天气实况，进行雾霾颗粒的培育和生长；
雾霾颗粒采集器设置于排气阀和空气净化器之间，实验模拟所需雾霾颗粒的取样是通过雾霾颗粒采集器，以抽气泵结合流量计和流量控制阀，在实验模拟所需的流速下进行雾霾颗粒取样；完成雾霾颗粒取样后的尾气经空气净化器净化后排放。
作为本发明优选的技术方案，在模拟生长室外部还设置遮光罩，通过遮光罩能将模拟生长室进行外部遮盖，模拟黑夜环境，遮光罩采用可拆卸结构设置。
作为本发明优选的技术方案，雾霾颗粒采集器采用可拆卸式的不大于5mm直径的专用尖咀接头，用网孔径不大于3mm直径的镀碳膜铜网采集雾霾颗粒。
作为本发明优选的技术方案，模拟生长室各阀门关闭后，形成封闭空间。
作为本发明优选的技术方案，上进料口设置有2个，其中一个上进料口为烟尘专用，连接在抽气泵的排气接口上，能将在燃烧炉内生成的烟气通过抽气泵输送至模拟生长室内，另一个上进料口为气体或固体颗粒物进料专用。
作为本发明优选的技术方案，抽气泵的抽气口接流量控制阀后装配流量计，随后通过带截止阀的三通阀分别连接燃烧炉的排气口和模拟生长室的排气阀，抽气泵的排气口使用另一个带截止阀的三通阀分别连接模拟生长室的上进料口和空气净化器的进气口；抽气泵、流量计、带截止阀三通阀，能进行功能器件组合，来调节气体的流向和流速，实现烟尘向模拟生长室的提供及净化排放。空气净化器分别与燃烧炉和模拟生长室连接，能实现气体净化处理排放。
作为本发明优选的技术方案，在与排气阀连接的临近管路上设有截止阀，或者在抽气泵的排气口和空气净化器的进气口之间的管路上设有截止阀。
作为本发明优选的技术方案，调速风扇为微调速风扇，侧进料口风扇仅在挥发性液体蒸发过程中使用。
作为本发明优选的技术方案，通过上进料口充入模拟生长室内的气体为二氧化硫、二氧化氮和氮气中的任意一种气体或者任意几种的混合气体；通过上进料口输入模拟生长室内的固体超细粉末为气体烟尘和碳酸钙粉末中的任意一种粉尘或者二者的混合粉尘；侧进料口输入模拟生长室内的挥发性液体为氨水；通过探测和调控模拟生长室内温度、压强、湿度、风速和光强，模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成进行模拟。
作为本发明优选的技术方案，使模拟生长室内环境变化模拟天气实况随时间、大气条件的动态演化过程，进行具有不同成分和结构的雾霾颗粒的培育和生长，并进行定期雾霾颗粒取样分析。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明提供一种结构科学合理，模拟实验效果佳、操作简便、成本低、效率高、易于实现的模拟实验装置，通过模拟实验获得直接实验数据，能建立科学合理的数学模型，并能有效研究雾霾颗粒形成及结构和组成演化过程，避免大气采样后通过统计分析实验结果与实际雾霾颗粒的研究偏差；
2.本发明能够模拟室外雾霾颗粒生成及存在的实际大气条件，对温度、压强、湿度、风速、组分实现了调控，为探究雾霾颗粒的形成及结构和组成演化机制，建立相关模型提供了直接支持；
3.本发明数值模拟装置能模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究，对于大气环境治理有显著的价值。
附图说明
图1为本发明实施例一雾霾颗粒形成模拟仪的结构示意图。
图2为本发明实施例一的雾霾颗粒采集器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1和图2，一种雾霾颗粒形成模拟仪，包括燃烧炉1、控制台2、模拟生长室3、抽气泵4、空气净化器5和雾霾颗粒采集器34；燃烧炉1通过可控通断的第一专用管路与模拟生长室3连通，燃烧炉1还通过可控通断的第二专用管路与空气净化器5连通，空气净化器5还通过可控通断的第三专用管路与燃烧炉1连通；
在第一专用管路、第二专用管路和第三专用管路的连通节点位置设置带截止阀的三通阀19作为流体输送控制装置，控制对应管路的可控通断状态，用于改变介质流向；控制台2内的设备舱内安装有控温装置、加湿器和压强计23，参见图1；
在三通阀19的第一流道进出口和空气净化器5之间的管路上设置抽气泵4、流量计21和流量控制阀20，流量计21向操作控制台2实时反馈流量信息，使用者通过操作控制台2抽气泵4和流量控制阀20，来输送和控制进出空气净化器5的流体介质的流量，参见图1；
模拟生长室3设置在控制台2上方，模拟生长室3采用透明腔体装置，以实现透光及实验现象的观察；且模拟生长室3的箱体密封固定在控制台2的上方；在模拟生长室3内上方设置日光灯9和吊装调速风扇10，在模拟生长室3箱体顶部设置上进料口11，通过日光灯9控制调节模拟生长室3的光照强度，通过上进料口11将气体或固体超细粉末充入模拟生长室3内，实现对模拟生长室3内的排气除杂或控制雾霾颗粒源物质的添加，通过吊装调速风扇10能加速上进料口充入物质材料的扩散，以及调节模拟生长室3内的风速；在模拟生长室3的一个侧面设有侧进料口7和侧装风扇8，并在临近侧进料口7下方设置加热片6，通过侧进料口7将挥发性液体加入模拟生长室3内，并通过加热片6对挥发性液体加热和侧装风扇8对挥发性液体表面气流运动加速，使挥发性液体在模拟生长室3内加速挥发和扩散；在模拟生长室3的另一个侧面装有增压气球13，增压气球13，通过向增压气球13充气及排气阀17排气，使增压气球13在模拟生长室3内进行涨缩调控，对模拟生长室3内压强进行辅助调节，可以实现不改变气体组成的前提下，使模拟生长室3内压强的增大；在模拟生长室3的侧面还设置温度传感器14、风速传感器分体探头15、湿度计16和排气阀17，能进行模拟生长室3内温度、风速和湿度检测，排气阀17与在三通阀19的第二流道进出口连通，通过排气阀17经抽气泵4连接空气净化器5，实现模拟生长室3内净化排放或压强降低，调节模拟生长室3内进行大气模拟实验所需压强；在模拟生长室3外部设置数显温度计30和风速显示屏28，温度传感器14与数显温度计30信号连接，风速传感器分体探头15与风速显示屏28信号连接；在模拟生长室3上还设置照度计31，能显示输出模拟生长室3内光照强度，配合日光灯调节旋钮24调控，实现模拟生长室3内光照强度的调节；模拟生长室3的底表面设有加湿器出气口32和冷热出风口33；通过控温装置和加湿器通过加湿器出气口32输出水蒸气，调节在模拟生长室3内进行实验模拟所需温度和湿度；压强计实时测定模拟生长室3内压强，通过增压气球13充放气或排气阀17进行排气，调节模拟生长室3内进行实验模拟所需压强，参见图1；
燃烧炉1的烟气出口与在三通阀19的第三流道进出口连通，通过控制三通阀19的不同流道进出口的开合，实现介质流向的切换，空气净化器5分别与燃烧炉1和模拟生长室3连接，实现气体净化处理排放，参见图1；
在控制台2的面板上设置有总开关22、压强计表盘23、日光灯调节旋钮24、加热片开关25、加湿器调节旋钮26、微调风扇调节旋钮27、风速显示屏28、温控调节旋钮29和数显温度计30，对模拟仪总电源控制、实验模拟压强显示、实验模拟光照强度调控、挥发液体温度调控、加湿调控、实验模拟气流运动调控、实验模拟风速显示、实验模拟温度调控和显示进行控制，使模拟生长室3内环境模拟天气实况，进行雾霾颗粒的培育和生长，参见图1；
雾霾颗粒采集器34设置于排气阀17和空气净化器5之间，实验模拟所需雾霾颗粒的取样是通过雾霾颗粒采集器34，以抽气泵4结合流量计21和流量控制阀20，在实验模拟所需的流速下进行雾霾颗粒取样；完成雾霾颗粒取样后的尾气经空气净化器5净化后排放，参见图1和图2。
在本实施例中，参见图1，在模拟生长室3外部还设置遮光罩12，通过遮光罩12能将模拟生长室3进行外部遮盖，模拟黑夜环境，遮光罩12采用可拆卸结构设置。
在本实施例中，参见图1和图2，雾霾颗粒采集器34采用可拆卸式的直径为5mm的专用尖咀接头，用网孔径为3mm直径的镀碳膜铜网采集雾霾颗粒。
在本实施例中，参见图1，模拟生长室3各阀门关闭后，形成封闭空间。
在本实施例中，参见图1，上进料口11设置有2个，其中一个上进料口11为烟尘专用，连接在抽气泵4的排气接口上，能将在燃烧炉1内生成的烟气通过抽气泵4输送至模拟生长室3内，另一个上进料口11为气体或固体颗粒物进料专用。燃烧炉1是烟尘组分提供的装置，通过导管、抽气泵4与模拟生长室3和空气净化器5连接，带截止阀的三通阀19控制烟尘充入模拟生长室3，或经空气净化器5净化排放。
在本实施例中，参见图1，抽气泵4的抽气口接流量控制阀20后装配流量计21，随后通过带截止阀的三通阀19分别连接燃烧炉1的排气口和模拟生长室3的排气阀17，抽气泵4的排气口使用另一个带截止阀的三通阀19分别连接模拟生长室3的上进料口11和空气净化器5的进气口；抽气泵4、流量计21、带截止阀三通阀19，能进行功能器件组合，来调节气体的流向和流速，实现烟尘向模拟生长室3的提供及净化排放。
在本实施例中，参见图1，在与排气阀17连接的临近管路上设有截止阀18，并在抽气泵4的排气口和空气净化器5的进气口之间的管路上设有截止阀18。
在本实施例中，参见图1，调速风扇10为微调速风扇，侧进料口风扇8仅在挥发性液体蒸发过程中使用。
在本实施例中，参见图1，通过上进料口11充入模拟生长室内3的气体为二氧化硫、二氧化氮和氮气中的任意一种气体或者任意几种的混合气体；通过上进料口11输入模拟生长室内3的固体超细粉末为气体烟尘；侧进料口7输入模拟生长室内3的挥发性液体为氨水；通过探测和调控模拟生长室内3温度、压强、湿度、风速和光强，模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成进行模拟。
本实施例雾霾颗粒形成模拟仪通过抽气泵4把燃烧炉1、模拟生长室3与空气净化器5连接成一个系统，通过带截止阀的三通阀19实现，烟尘源供应及尾气处理和雾霾颗粒采集及尾气处理两个通道的独立运行。并能对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究工作。
模拟生长室3上表面设置有上进料口11，安装控制阀，用于将气体和固体超细粉末按设定浓度定量充入模拟生长室3内；侧进料口7、加热片6、风扇8，可以实现挥发性液体成分加入模拟生长室3。
模拟生长室3内的温度、压强、湿度、风速、光照强度的调控分别如下：
装在模拟生长室3内壁上的温度传感器14、风速传感器分体探头15、湿度计16、照度计31和控制台2内部的压强计，实时探测模拟生长室3内相关参数，分别调整相应的调控旋钮，使其与室外采集时间段的天气实况保持一致，进行雾霾颗粒的培育和生长。
压强调控：通过向增压气球13充气，可以实现不改变气体组成的前提下模拟生长室3内压强的增大，通过排气阀17，经抽气泵4连接空气净化器5实现压强降低，同时净化排放。
光照强度调控：通过日光灯调节旋钮24，调节日光灯9的亮度，调控模拟生长室3内的光照强度。
湿度调控：通过加湿器调节旋钮26，调控模拟生长室3内的湿度。
风速调控：通过微调风扇调节旋钮27，调节吊装调速风扇10的给风，调控模拟生长室3内的风速。
温度调控：通过温控调节旋钮29，调控模拟生长室3内的温度。
雾霾颗粒的取样是通过雾霾颗粒采集器34，以抽气泵4结合流量计21和流量控制阀20，在一定的流速下进行取样。
燃烧炉1内和模拟生长室3内的气体都是在抽气泵4的作用下，送入空气净化器5，经净化处理后排放。
在本实施例中，参见图1和图2，雾霾颗粒形成模拟仪，包括燃烧炉1、控制台2、模拟生长室3、遮光罩12、抽气泵4、流量计21、带截止阀三通阀19、雾霾颗粒采集器34和空气净化器5，模拟生长室3固定在控制台2上；抽气泵4把燃烧炉1、模拟生长室3与空气净化器5连接成一个系统，带截止阀三通阀19实现烟尘源供应和雾霾颗粒采集两个通道的独立运行；模拟生长室3设有多个进料口及排气阀17，装备了温度、湿度、风速、光强探测传感器，以及光源、风扇、增压气球13；控制台2内装备了控温装置、加湿器和压强计。通过探测和调控模拟生长室内温度、压强、湿度、风速、光强，模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究。本实施例提供一种结构科学合理，模拟实验效果佳、操作简便、成本低、效率高、易于实现的模拟实验装置，通过模拟实验获得直接实验数据，能建立科学合理的数学模型，并能有效研究雾霾颗粒形成及结构和组成演化过程，避免大气采样后通过统计分析实验结果与实际雾霾颗粒的研究偏差；本实施例装置能够模拟室外雾霾颗粒生成及存在的实际大气条件，对温度、压强、湿度、风速、组分实现了调控，为探究雾霾颗粒的形成及结构和组成演化机制，建立相关模型提供了直接支持；本实施例数值模拟装置能模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究，对于大气环境治理有显著的价值。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在本实施例中，参见图1，通过上进料口11充入模拟生长室内3的气体为二氧化硫、二氧化氮和氮气中的任意一种气体或者任意几种的混合气体；通过上进料口11输入模拟生长室内3的固体超细粉末为气体烟尘和碳酸钙粉末中的混合粉尘；侧进料口7输入模拟生长室内3的挥发性液体为氨水；通过探测和调控模拟生长室内3温度、压强、湿度、风速和光强，模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成进行模拟。本实施例提供一种结构科学合理，模拟实验效果佳、操作简便、成本低、效率高、易于实现的模拟实验装置，通过模拟实验获得直接实验数据，能建立科学合理的数学模型，并能有效研究雾霾颗粒形成及结构和组成演化过程，避免大气采样后通过统计分析实验结果与实际雾霾颗粒的研究偏差；本实施例数值模拟装置能模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究，对于大气环境治理有显著的价值。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，雾霾颗粒形成模拟仪，使模拟生长室3内环境变化模拟天气实况随时间、大气条件的动态演化过程，进行具有不同成分和结构的雾霾颗粒的培育和生长，并进行定期雾霾颗粒取样分析。本实施例提供一种结构科学合理，模拟实验效果佳、操作简便、成本低、效率高、易于实现的模拟实验装置，通过模拟实验获得直接实验数据，能建立科学合理的数学模型，能模拟大气演化的动态过程，对大气中颗粒物演变的历史进行分析研究，丰富数学模型的边界条件，使雾霾颗粒形成模拟仪的实验工作与实际大气的演化符合度更高，并能有效研究雾霾颗粒形成及结构和组成演化过程，实验研究更加有效，避免大气采样后通过统计分析实验结果与实际雾霾颗粒的研究偏差；本实施例数值模拟装置能模拟雾霾形成的室外环境，对单一雾霾颗粒或多种雾霾颗粒混合体系的形成开展研究，对于大气环境治理有显著的价值。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明喷雾干燥塔中物料蒸发的数值模拟方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种雾霾颗粒形成模拟仪，其特征在于：包括燃烧炉(1)、控制台(2)、模拟生长室(3)、抽气泵(4)、空气净化器(5)和雾霾颗粒采集器(34)；所述燃烧炉(1)通过可控通断的第一专用管路与模拟生长室(3)连通，所述燃烧炉(1)还通过可控通断的第二专用管路与空气净化器(5)连通，所述空气净化器(5)还通过可控通断的第三专用管路与模拟生长室(3)连通；
在第一专用管路、第二专用管路和第三专用管路的连通节点位置设置带截止阀的三通阀(19)作为流体输送控制装置，控制对应管路的可控通断状态，用于改变介质流向；所述控制台(2)内的设备舱内安装有控温装置、加湿器和压强计(23)；
在三通阀(19)的第一流道进出口和空气净化器(5)之间的管路上设置抽气泵(4)、流量计(21)和流量控制阀(20)，所述流量计(21)向操作控制台(2)实时反馈流量信息，使用者通过操作控制台(2)抽气泵(4)和流量控制阀(20)，来输送和控制进出空气净化器(5)的流体介质的流量；
所述模拟生长室(3)设置在所述控制台(2)上方，采用透明腔体装置；在所述模拟生长室(3)内上方设置日光灯(9)和吊装调速风扇(10)，在所述模拟生长室(3)箱体顶部设置上进料口(11)，通过日光灯(9)控制调节所述模拟生长室(3)的光照强度，通过上进料口(11)将气体或固体超细粉末充入模拟生长室(3)内，通过吊装调速风扇(10)能加速上进料口充入物质材料的扩散，以及调节模拟生长室(3)内的风速；在模拟生长室(3)的一个侧面设有侧进料口(7)和侧装风扇(8)，并在临近侧进料口(7)下方设置加热片(6)，通过侧进料口(7)将挥发性液体加入模拟生长室(3)内，并通过加热片(6)对挥发性液体加热和侧装风扇(8)对挥发性液体表面气流运动加速，使挥发性液体在模拟生长室(3)内加速挥发和扩散；在模拟生长室(3)的另一个侧面装有增压气球(13)，根据压强计(23)测定模拟生长室(3)内压强，通过向增压气球(13)充气及排气阀(17)排气，使增压气球(13)在模拟生长室(3)内进行涨缩调控，对模拟生长室(3)内压强进行辅助调节；在模拟生长室(3)的侧面还设置温度传感器(14)、风速传感器分体探头(15)、湿度计(16)和排气阀(17)，能进行模拟生长室(3)内温度、风速和湿度检测，所述排气阀(17)与在三通阀(19)的第二流道进出口连通，通过排气阀(17)经抽气泵(4)连接空气净化器(5)，实现模拟生长室(3)内净化排放或压强降低；在模拟生长室(3)外部设置数显温度计(30)和风速显示屏(28)，温度传感器(14)与数显温度计(30)信号连接，风速传感器分体探头(15)与风速显示屏(28)信号连接；在模拟生长室(3)上还设置照度计(31)，能显示输出模拟生长室(3)内光照强度，配合日光灯调节旋钮(24)调控，实现模拟生长室(3)内光照强度的调节；模拟生长室(3)的底表面设有加湿器出气口(32)和冷热出风口(33)，通过控温装置和加湿器通过加湿器出气口(32)输出水蒸气，调节在模拟生长室(3)内进行实验模拟所需温度和湿度；压强计实时测定模拟生长室(3)内压强，通过增压气球(13)充放气或排气阀(17)进行排气，调节模拟生长室(3)内进行实验模拟所需压强；
在控制台(2)的面板上设置有总开关(22)、压强计表盘(23)、所述日光灯调节旋钮(24)、加热片开关(25)、加湿器调节旋钮(26)、微调风扇调节旋钮(27)、风速显示屏(28)、温控调节旋钮(29)和所述数显温度计(30)，对模拟仪总电源控制、模拟压强调控、模拟光照强度调控、加湿调控、实验模拟风速调控、模拟温度调控和显示进行控制，使模拟生长室(3)内环境模拟天气实况，进行雾霾颗粒的培育和生长；
雾霾颗粒采集器(34)设置于所述排气阀(17)和所述空气净化器(5)之间，实验模拟所需雾霾颗粒的取样是通过雾霾颗粒采集器(34)，以抽气泵(4)结合流量计(21)和流量控制阀(20)，在实验模拟所需的流速下进行雾霾颗粒取样；完成雾霾颗粒取样后的尾气经空气净化器(5)净化后排放。
2.根据权利要求1所述雾霾颗粒形成模拟仪，其特征在于：所述雾霾颗粒采集器(34)采用可拆卸式的不大于5mm直径的专用尖咀接头，用网孔径不大于3mm直径的镀碳膜铜网采集雾霾颗粒。
3.根据权利要求1所述雾霾颗粒形成模拟仪，其特征在于：所述抽气泵(4)的抽气口接流量控制阀(20)后装配流量计(21)，随后通过带截止阀的三通阀(19)分别连接燃烧炉(1)的排气口和模拟生长室(3)的排气阀(17)，所述抽气泵(4)的排气口使用另一个带截止阀的三通阀(19)分别连接模拟生长室(3)的上进料口(11)和空气净化器(5)的进气口；所述抽气泵(4)、流量计(21)、带截止阀三通阀(19)，能进行功能器件组合，来调节气体的流向和流速，实现烟尘向模拟生长室(3)的提供及净化排放。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003035655A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Shimadzu Corp | 浮遊粒子状物質の測定方法および装置 |
| CN103207268A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-07-17 | 北京林业大学 | 面向植物吸附pm2.5能力定量分析的环境模拟实验箱 |
| CN203720050U (zh) * | 2014-01-10 | 2014-07-16 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种pm2.5空气污染实验箱 |
| CN203862257U (zh) * | 2014-04-10 | 2014-10-08 | 山西大学 | 一种雾霾模拟发生装置 |
| CN104215570A (zh) * | 2014-09-05 | 2014-12-17 | 国家电网公司 | 一种雾霾环境模拟实验装置 |
| CN105115863A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-02 | 国家电网公司 | 一种人工气候室雾霾环境模拟装置及其雾霾环境模拟方法 |
| CN105547982A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-05-04 | 北京国电富通科技发展有限责任公司 | 一种雾霾环境模拟与监测装置 |
| CN105823724A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-03 | 沈阳工业大学 | 一种模拟雾霾环境的实验装置及其数据监测系统 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003035655A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Shimadzu Corp | 浮遊粒子状物質の測定方法および装置 |
| CN103207268A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-07-17 | 北京林业大学 | 面向植物吸附pm2.5能力定量分析的环境模拟实验箱 |
| CN203720050U (zh) * | 2014-01-10 | 2014-07-16 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种pm2.5空气污染实验箱 |
| CN203862257U (zh) * | 2014-04-10 | 2014-10-08 | 山西大学 | 一种雾霾模拟发生装置 |
| CN104215570A (zh) * | 2014-09-05 | 2014-12-17 | 国家电网公司 | 一种雾霾环境模拟实验装置 |
| CN105115863A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-02 | 国家电网公司 | 一种人工气候室雾霾环境模拟装置及其雾霾环境模拟方法 |
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