CN110988315B - 一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置及方法，属于道路工程技术领域，包括气体分析仪、模拟箱、尾气供应装置和真空泵，通过在模拟箱内部设置气体循环通道进行实际路面状况模拟。该装置能够更加真实的模拟实际路面的尾气降解状况，能够更为准确地检测沥青混合料的尾气降解效果，解决了尾气降解结果虚高的问题。

Description

一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置及方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，涉及一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置及方法。
背景技术
目前研发的具有降解尾气效果的沥青路面，主要是通过向沥青混合料内掺杂或涂覆纳米二氧化硅材料来实现。对于沥青混合料的尾气降解效率的检测，虽然目前没有统一的检测装置和评价方法，但已有研究人员和学者对试验装置进行了初步开发。目前的检测装置大多采用的是在密闭的模拟箱里让一定浓度的尾气与沥青混合料试件在规定时间内进行降解反应，采用反应前后的尾气浓度差来表征沥青混合料的尾气降解效率。但是在实际情况中，汽车尾气的降解分为两个阶段，第一阶段是汽车排气筒将尾气排放至道路表面，高浓度的尾气在路表短暂停留时，沥青路面对尾气产生降解作用。第二阶段是汽车尾气消散在空气中，沥青路面对周边空气中存在的低浓度尾气进行的长期缓慢的降解作用。
因此目前的尾气降解效果检测装置所采用的封闭静态的模拟箱并不能很好地模拟实际路面状况，以及对应的评价指标并不能很好地反映沥青混合料的尾气降解效率，且试验得出的尾气降解结果一般都虚高。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于沥青混合料的尾气降解效率检测装置及方法，解决现有的尾气检测装置无法真实有效模拟实际路面状况导致测得的尾气降解效率虚高的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，包括气体分析仪、模拟箱及分别利用气体连通管道与模拟箱连接的尾气供应装置和真空泵；
模拟箱为一个封闭式箱体，其内部利用挡板由上至下依次分隔为管流层、光温层及导流层，层层之间利用气体连通管道连接形成气体循环通道，管流层内部设置有若干个相互连接的气体导流管，管流层外部连接有气体流速控制装置；光温层内部安装有光源灯管和加热装置，外部安装有光强度控制器和温度控制器；导流层的底部可拆卸安装有沥青混合料试件，在导流层的气流出入口处均安装有气体检测探头，每个气体检测探头对应连接有一个气体分析仪；模拟箱的底部设有密封板。
优选地，导流层内部利用四个隔板设置成“S”型气流导流槽。
优选地，在光温层与导流层的入口处均设有温度传感器，所述温度传感器分别与温度控制器电性连接。
优选地，光源灯管设有若干个。
进一步优选地，若干个光源灯管均匀布置在光温层的内壁上。
优选地，加热装置为电热片。
进一步优选地，加热装置固定安装在光温层的底部。
优选地，气体导流管是利用不锈钢材质制备的空心圆管。
优选地，光源灯管为荧光灯管。
本发明公开了上述用于检测尾气降解效率的模拟装置的使用方法，包括如下步骤：
S1：将成型的沥青混合料试件安装在导流层的底部，然后利用密封板对模拟箱底部进行密封；开启真空泵，进行抽真空处理；真空处理结束后，关闭真空泵；打开尾气供应装置，将尾气冲入模拟箱内，通过气体分析仪的读数及尾气供应装置的开关，调控冲入模拟箱的气体浓度，到达指定浓度后关闭尾气供应装置；
S2：在气体流速控制装置、光强度控制器和温度控制器上输入指定的气流流速、光照强度和温度，先打开气流流速控制装置使气体形成稳定的气流循环，然后打开温度控制器使循环管道内的气体达到指定温度，然后打开光源灯管，在不同时间记录与导流层出入口分别连接的气体分析仪上的数据，计算得到短期尾气降解效率和长期尾气降解效率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置，通过在模拟箱内部设置气体循环通道进行实际路面状况模拟，首先尾气进入管流层，在管流层的气体流速控制器的控制下，使尾气以指定的流速进入光温层，在光强度控制器和温度控制器的控制下使光温层达到指定的光照强度和温度，尾气在接近实际路面状况的光照强度和温度下，以一定的流速进入导流层，进入导流层的尾气能够与沥青混合料试件接触并发生降解反应，未降解的尾气会直接进入管流层，进行下一次循环，在导流层出入口分别设置气体检测探头，每个气体检测探头对应连接有一个气体分析仪，在不同时间段内记录导流层出入口处连接的气体分析仪的数据，两者的差值即为尾气降解量，从而能够同时获得尾气的第一阶段短期降解效率和第二阶段长期降解效率。该装置能够更加真实的模拟实际路面的尾气降解状况，能够更为准确地检测沥青混合料的尾气降解效果，解决了尾气降解结果虚高的问题。
进一步地，通过在导流层内部设置“S”型气流导流槽，能够真实的模拟尾气滞留在路面上空时进行的缓慢降解过程，有效避免了尾气降解效率虚高的问题。
进一步地，在光温层与导流层的入口处均设有与温度控制器连接的温度传感器，能够有效控制模拟箱内的温度，通过在光温层内壁均匀设置若干个光源灯管，能够真实模拟路面光照情况，提高模拟装置的实用性。
本发明公开了一种用于检测尾气降解效率的模拟装置的使用方法，首先将装置内部抽真空，再将尾气充入模拟箱内，利用气体流速控制器、光强度控制器和温度控制器控制模拟箱内尾气的气流流速、光照强度和温度，在不同时间记录与导流层出入口分别连接的气体分析仪上的数据，计算得到短期尾气降解效率和长期尾气降解效率。该方法操作简单，能够用于检测真实路面的尾气降解效率，且避免了尾气降解效果虚高的问题。
附图说明
图1为本发明一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置的结构示意图；
图2为本发明装置中模拟箱的拆解示意图；
其中：1-尾气供应装置；2-进气阀；3-外壁；4-管流层；5-光温层；6-导流层；7-底层；8-出气阀；9-气体分析仪；10-真空泵；11-气体导流管；12-风扇；13-控制器；14-气体连通管道；15-温度控制器；16-光源灯管；17-温度传感器；18-导流槽；19-沥青混合料试件；20-密封板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，包括气体分析仪9、模拟箱及分别利用气体连通管道14与模拟箱连接的尾气供应装置1和真空泵10，模拟箱为一个封闭式箱体，模拟箱内部利用挡板由上至下依次分隔为管流层4、光温层5及导流层6，如图2所示，层层之间利用气体连通管道14连接形成气体循环通道，管流层4内部设置有若干个相互连接的气体导流管11，管流层4外部连接有气体流速控制装置；光温层5内部安装有光源灯管16和加热装置，外部安装有光强度控制器和温度控制器15；导流层6的底部可拆卸安装有沥青混合料试件19，在导流层6的气流出入口处均安装有气体检测探头，每个气体检测探头对应连接有一个气体分析仪9；模拟箱的底部设有密封板20；导流层6内部利用四个隔板设置成“S”型气流导流槽18；在光温层5与导流层6的入口处均设有温度传感器17，所述温度传感器17分别与温度控制器15电性连接；光源灯管16设有若干个，且均匀布置在光温层5的内壁上；加热装置为电热片，固定安装在光温层5的底部。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种用于检测沥青混合料尾气降解效率的模拟装置，包括尾气供应装置1、模拟箱、真空泵10和气体分析仪9。尾气供应装置1与模拟箱通过气体连通管道14连接，并设有进气阀2。真空泵10与模拟箱通过气体连通管道14连接，并设置有出气阀8。两个气体分析仪9分别通过气体检测探头及其管线与模拟箱连接。
如图2所示，模拟箱作为装置的主体，其从上往下由管流层4、光温层5、导流层6、底层7及两侧的外壁3构成，利用气体连通管道14在模拟箱内部形成密闭循环的气体流通通道。管流层4设有气体导流管11，在导流管11内部设有一个用于控制气流流速的风扇12，管流层4前侧设有控制风扇12转动的电动机及与电动机电性连接的控制器13，用于控制进入模拟箱内的尾气的流速；光温层5的左右两侧的每侧设有两个光源灯管16，光源灯管16电性连接有光强度控制器，中部设有温度控制器15，用于控制光温层5的光照强度和温度，以模拟真实的路面情况；导流层6通过设置四个矩形隔板形成“S”型气流导流槽18，在光温层5与导流层6的入口处均设有温度传感器17，所述温度传感器17分别与温度控制器15电性连接。底层7包括沥青混合料试件19及保证内部空间封闭的密封板20。
实施例中所用的气体导流管11形状为空心圆管，材质为不锈钢。光源灯管16采用T6直管型荧光灯管。气流流速控制装置为MC-DG910C型气体质量流量控制器。光强度控制器可以为GZD-K型智能光强度控制器。温度控制器为Autonics温度控制器。加热装置为电热片，电热片和温度传感器17均与温度控制器15连接，电源为电热片提供电源，电源和电热片之间设置有电控开关，电控开关与温度控制器15连接，电控开关的型号为电流继电器DL-13。
实施例中用到的气流流速控制装置也可为设置在气体导流管11中的圆形风扇12，其采用晶闸管作为风扇12连接的电动机的开关，通过改变晶闸管的控制角，使晶闸管输出电压发生改变，达到调节风扇12转速的目的，晶闸管型号为KS双向晶闸管。
本发明装置的使用方法包括如下步骤：
S1：将成型的300mm×300mm×50mm沥青混合料试件19水平推至模拟箱的底层7，然后推入密封板20进行密封；打开出气阀8并开启真空泵10，进行抽真空处理，关闭出气阀8并打开进气阀2，将尾气冲入模拟箱内，通过气体分析仪9的读数及尾气供应装置1的开关调控冲入模拟箱的气体浓度，到达指定浓度后关闭进气阀2；
S2：在气体流速控制装置、光强度控制器和温度控制器15上输入指定的气流流速、光照强度和温度，先打开气流流速控制装置使气体形成稳定的气流循环，然后打开温度控制器15使循环管道内的气体达到指定温度，然后打开光源灯管16，在不同时间记录与导流层6出入口分别连接的气体分析仪9上的数据，计算得到短期尾气降解效率和长期尾气降解效率。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，其特征在于，包括气体分析仪(9)、模拟箱及分别利用气体连通管道(14)与模拟箱连接的尾气供应装置(1)和真空泵(10)；
模拟箱为一个封闭式箱体，其内部利用挡板由上至下依次分隔为管流层(4)、光温层(5)及导流层(6)，层层之间利用气体连通管道(14)连接形成气体循环通道，导流层(6)内部利用四个隔板设置成“S”型气流导流槽(18)；管流层(4)内部设置有若干个相互连接的气体导流管(11)，管流层(4)外部连接有气体流速控制装置；光温层(5)内部安装有光源灯管(16)和加热装置，外部安装有光强度控制器和温度控制器(15)；导流层(6)的底部可拆卸安装有沥青混合料试件(19)，在导流层(6)的气流出入口处均安装有气体检测探头，每个气体检测探头对应连接有一个气体分析仪(9)；模拟箱的底部设有密封板(20)；
在光温层(5)与导流层(6)的入口处均设有温度传感器(17)，所述温度传感器(17)分别与温度控制器(15)电性连接。
2.如权利要求1所述的一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，其特征在于，光源灯管(16)设有若干个，且均匀布置在光温层(5)的内壁上。
3.如权利要求1所述的一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，其特征在于，加热装置为电热片，固定安装在光温层(5)的底部。
4.如权利要求1所述的一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，其特征在于，气体导流管(11)是利用不锈钢材质制备的空心圆管。
5.如权利要求1所述的一种用于检测尾气降解效率的模拟装置，其特征在于，光源灯管(16)为荧光灯管。
6.权利要求1～5任意一项所述的一种用于检测尾气降解效率的模拟装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将成型的沥青混合料试件(19)安装在导流层(6)的底部，然后利用密封板(20)对模拟箱底部进行密封；开启真空泵(10)，进行抽真空处理；真空处理结束后，关闭真空泵(10)；打开尾气供应装置(1)，将尾气冲入模拟箱内，通过气体分析仪(9)的读数及尾气供应装置(1)的开关，调控冲入模拟箱的气体浓度，到达指定浓度后关闭尾气供应装置(1)；
S2：在气体流速控制装置、光强度控制器和温度控制器(15)上输入指定的气流流速、光照强度和温度，先打开气流流速控制装置使气体形成稳定的气流循环，然后打开温度控制器(15)使循环管道内的气体达到指定温度，然后打开光源灯管(16)，在不同时间记录与导流层(6)出入口分别连接的气体分析仪(9)上的数据，计算得到短期尾气降解效率和长期尾气降解效率。
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