CN111474083A - 一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，包括气溶胶流通系统、与气溶胶流通系统连接的调节段、与调节段连接的生长段、与生长段连接的光学检测单元，调节段连接有第一水循环系统，调节段还设有降温系统，生长段连接有第二水循环系统，生长段还设有升温系统。根据所需分别设定调节段和生长段的水流流速和温湿度，准确完成本发明装置中气溶胶的温控及加湿，操作简单，易控制，更安全，气溶胶流通系统与其他系统相分离，根据要求调节气溶胶流速，保证了实验过程中气液流之间只进行热量传递而没有质量传递，提高实验的准确性，降低误差。

Description

一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置

技术领域

本发明涉及气溶胶颗粒生长技术领域，特别涉及一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置。

背景技术

气溶胶由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系，其分散相为固体或液体小质点，其大小为0.001～100μm，其分散介质为气体。气溶胶浓度与环境质量和健康息息相关，为检测出气溶胶浓度，需要对气溶胶进行冷凝生长处理，使气溶胶生长到可以进行光学检测的尺寸。

当选用水作为气溶胶生长介质时，根据气溶胶粒子冷凝生长过程中需要先降温冷却然后升温过饱和生长的原理，提出一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，包括气溶胶流通系统、与气溶胶流通系统连接的调节段、与调节段连接的生长段、与生长段连接的光学检测单元，调节段连接有第一水循环系统，第一水循环系统包括第一抽水水泵、与第一抽水水泵连接的第一防蒸发容器、与第一防蒸发容器连接的第一送水水泵，第一抽水水泵和第一送水水泵分别与调节段连接，第一抽水水泵和第一送水水泵还均连接有第一水泵调速器，调节段还设有降温系统。以上技术方案中，气溶胶流通系统中的气溶胶粒子进入调节段，并在调节段进行温湿度调节之后进入生长段进行生长，在生长段中气溶胶粒子在一定的过饱和度下进行冷凝生长，最后从生长段进入光学检测单元检测生长之后的微小粒子。第一水循环系统对调节段中的气溶胶粒子环境进行调节湿度，第一抽水水泵将调节段中的水流抽取出并送入第一防蒸发容器，第一送水水泵将第一防蒸发容器内的水抽送入调节段中，从而实现了第一水循环系统的循环用水功能。通过降温系统对调节段中的气溶胶粒子环境进行降温冷却处理，使得调节段中气溶胶粒子环境更加适宜。通过第一水泵调速器调节第一水循环系统的水流流速，第一防蒸发容器为第一水循环系统的水进行暂存，以备水的消耗之需。

作为优选，降温系统包括设在调节段上的制冷片、设在制冷片外围的散热片、设在散热片外围的风扇，制冷片连接有第一温控器。以上技术方案中，通过第一温控器控制制冷片达到预设的温度值，制冷片对调节段进行精确冷却。散热片增大了散热面，增加了降温系统对调节段的降温冷却性能。风扇增加了气体流动，进一步增加了降温系统对调节段的降温冷却效果。

作为优选，散热片通过连接座设在制冷片外侧，制冷片外形为弧形，连接座包括设有弧面的底座，弧面与制冷片相对应，弧面设在底座内侧，散热片设在底座外侧。以上技术方案中，底座可以焊接在制冷片外侧，弧形的制冷片包裹在调节段外围，增加降温冷却效果。

作为优选，调节段包括设有第一管腔的调节段管道、分别设在调节段管道上的第一入水口和第一出水口、设在第一管腔外围的第一引流轨道、设在第一管腔内壁上的第一多孔介质，第一入水口和第一出水口通过第一引流轨道连通，第一管腔的管腔壁设有第一开口，第一引流轨道通过第一开口与第一多孔介质连接，制冷片设在调节段管道外壁上，气溶胶流通系统与第一管腔连通。以上技术方案中，第一水循环系统中的水从第一入水口进入调节段管道，并由第一引流轨道流至第一出水口而重新进入第一水循环系统并进行循环流动，在第一引流轨道上时，水流会加湿第一多孔介质，为第一管腔提供源源不断的水蒸气，从而对第一管腔内的湿度进行调节。制冷片设在调节段管道外壁上，通过对调节段管道外壁降温而对第一管腔进行降温。

作为优选，生长段连接有第二水循环系统，第二水循环系统包括第二抽水水泵、与第二抽水水泵连接的第二防蒸发容器、与第二防蒸发容器连接的第二送水水泵，第二抽水水泵和第二送水水泵分别与生长段连接，第二抽水水泵和第二送水水泵还均连接有第二水泵调速器。以上技术方案中，第二水循环系统对生长段的气溶胶粒子生长环境进行湿度调节，第二抽水水泵将调节段中的水流抽取出并送入第二防蒸发容器，第二送水水泵将第二防蒸发容器内的水抽送入生长段中，从而实现了第二水循环系统的循环用水功能。通过第二水泵调速器调节第二水循环系统的水流流速，第二防蒸发容器为第二水循环系统的水进行暂存，以备水的消耗之需。

作为优选，生长段还设有升温系统，升温系统包括设在生长段上的加热片、与加热片连接的第二温控器。以上技术方案中，通过第二温控器控制加热片达到预设的温度值，加热片对生长段进行精确冷却，从而提供气溶胶适宜的生长温度环境。

作为优选，生长段包括设有第二管腔的生长段管道、分别设在生长段管道上的第二入水口和第二出水口、设在第二管腔外围的第二引流轨道、设在第二管腔内壁上的第二多孔介质，第二入水口和第二出水口通过第二引流轨道连通，第二管腔的管腔壁设有第二开口，第二引流轨道通过第二开口与第二多孔介质连接，加热片设在生长段管道外壁上，第二管腔与第一管腔连通。以上技术方案中，第二水循环系统中的水从第二入水口进入生长段管道，并由第二引流轨道流至第二出水口而重新进入第一水循环系统并进行循环流动，在第二引流轨道上时，水流会加湿第二多孔介质，为第二管腔提供源源不断的水蒸气，从而对第二管腔内的湿度进行调节。加热片设在生长段管道外壁上，通过对生长段管道外壁加热升温而对第二管腔进行升温。第一多孔介质和第二多孔介质均包括泡沫铜。多孔介质材料选用通孔率98％以上的泡沫铜，第一多孔介质和第二多孔介质分别与第一引流轨道和第二引流轨道贴合，确保水流可以完全浸湿第一多孔介质和第二多孔介质，继而向第一管腔和第二管腔提供充足的湿度。

作为优选，气溶胶流通系统包括通过气溶胶通道管道与第一管腔连通的气溶胶密封瓶、与气溶胶密封瓶连接的气泵、与气溶胶密封瓶连接的流量计，气泵连接有气泵调速器。以上技术方案中，气泵、流量计均设在气溶胶通道管道上。气溶胶密封瓶内装有气溶胶，在气泵的作用力下，气溶胶通过气溶胶通道管道进入第一管腔并进行降温冷却，然后从第一管腔内进入第二管腔并进行升温过饱和生长冷凝，最终进入光学检测单元进行检测。通过气泵控制气溶胶流速达到预设效果，通过流量计监控气溶胶的流量。气溶胶流通系统与其他系统相分离，根据要求调节气溶胶流速，保证了实验过程中气液流之间只进行热量传递而没有质量传递，提高实验的准确性，降低误差。

作为优选，本发明的气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置还包括隔热段，隔热段设在调节段管道与生长段管道之间。以上技术方案中，隔热段将调节段和生长段分隔，气溶胶粒子从第一管腔内经过隔热段再进入第二管腔，从而降低了调节段与生长段之间的相互影响作用。

本发明的气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置的工作流程如下：分别开启第一水循环系统和第二水循环系统，并调节水的流速，使得第一多孔介质和第二多孔介质均保持湿润，然后分别启动调节段的降温系统和长段的升温系统，并分别通过第一温控器和第二温控器使得调节段和生长段处于合适的温度，再启动光电检测单元，最后启动气溶胶流通系统，打开气泵，使气溶胶密封瓶内的各种颗粒依次进入调节段、隔热段、生长段，最终进入光电检测单元进行检测颗粒大小。

本发明具有的有益效果是：

本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，可以根据所需分别设定调节段和生长段的水流流速和温湿度，准确完成气溶胶的温控及加湿，操作简单，易控制，更安全。气溶胶流通系统与其他系统相分离，根据要求调节气溶胶流速，保证了实验过程中气液流之间只进行热量传递而没有质量传递，提高实验的准确性，降低误差。

附图说明

图1是本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置的结构示意图；

图2是本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置侧面视角的结构示意图；

图3是本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置的降温系统的爆炸结构示意图；

图4是本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置的升温系统的结构示意图；

图5是本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置的调节段的剖面结构示意图；

图6是图5中A处的放大结构示意图；

图7是本发明的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置的生长段段的剖面结构示意图；

图8是图7中B处的放大结构示意图。

图中：1、气溶胶流通系统，11、气溶胶通道管道，12、气溶胶密封瓶，13、气泵，14、流量计，15、气泵调速器，2、调节段，21、第一管腔，22、调节段管道，23、第一入水口，24、第一出水口，25、第一引流轨道，26、第一多孔介质，27、第一开口，3、生长段，31、第二管腔，32、生长段管道，33、第二入水口，34、第二出水口，35、第二引流轨道，36、第二多孔介质，37、第二开口，4、光学检测单元，5、第一水循环系统，51、第一抽水水泵，52、第一防蒸发容器，53、第一送水水泵，54、第一水泵调速器，6、第二水循环系统，61、第二送水水泵，62、第二防蒸发容器，63、第二抽水水泵，64、第二水泵调速器，7、升温系统，71、加热片，72、第二温控器，8、降温系统，81、制冷片，82、散热片，83、风扇，84、第一温控器，85、底座，86、弧面，9、隔热段。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1-8所示，本实施例的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，包括气溶胶流通系统1、与气溶胶流通系统1连接的调节段2、与调节段2连接的生长段3、与生长段3连接的光学检测单元4，调节段2连接有第一水循环系统5，第一水循环系统5包括第一抽水水泵51、与第一抽水水泵51连接的第一防蒸发容器52、与第一防蒸发容器52连接的第一送水水泵53，第一抽水水泵51和第一送水水泵53分别与调节段2连接，第一抽水水泵51和第一送水水泵53还均连接有第一水泵调速器54，调节段2还设有降温系统8。

本实施例中，降温系统8包括设在调节段2上的制冷片81、设在制冷片81外围的散热片82、设在散热片82外围的风扇83，制冷片81连接有第一温控器84。

本实施例中，散热片82通过连接座设在制冷片81外侧，制冷片81外形为弧形，连接座包括设有弧面86的底座85，弧面86与制冷片81相对应，弧面86设在底座85内侧，散热片82设在底座85外侧。

本实施例中，调节段2包括设有第一管腔21的调节段管道22、分别设在调节段管道22上的第一入水口23和第一出水口24、设在第一管腔21外围的第一引流轨道25、设在第一管腔21内壁上的第一多孔介质26，第一入水口23和第一出水口24通过第一引流轨道25连通，第一管腔21的管腔壁设有第一开口27，第一引流轨道25通过第一开口27与第一多孔介质26连接，制冷片81设在调节段管道22外壁上，气溶胶流通系统1与第一管腔21连通。

本实施例中，生长段3连接有第二水循环系统6，第二水循环系统6包括第二抽水水泵63、与第二抽水水泵63连接的第二防蒸发容器62、与第二防蒸发容器62连接的第二送水水泵61，第二抽水水泵63和第二送水水泵61分别与生长段3连接，第二抽水水泵63和第二送水水泵61还均连接有第二水泵调速器64。

本实施例中，生长段3还设有升温系统7，升温系统7包括设在生长段3上的加热片71、与加热片71连接的第二温控器72。

本实施例中，生长段3包括设有第二管腔31的生长段管道32、分别设在生长段管道32上的第二入水口33和第二出水口34、设在第二管腔31外围的第二引流轨道35、设在第二管腔31内壁上的第二多孔介质36，第二入水口33和第二出水口34通过第二引流轨道35连通，第二管腔31的管腔壁设有第二开口37，第二引流轨道35通过第二开口37与第二多孔介质36连接，加热片71设在生长段管道32外壁上，第二管腔31与第一管腔21连通。

本实施例中，气溶胶流通系统1包括通过气溶胶通道管道11与第一管腔21连通的气溶胶密封瓶12、与气溶胶密封瓶12连接的气泵13、与气溶胶密封瓶12连接的流量计14，气泵13连接有气泵调速器15。

本实例的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置还包括隔热段9，隔热段9设在调节段管道22与生长段管道32之间。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在不改变本发明的创造内容下进行简单的置换均视为相同的创造。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：包括气溶胶流通系统(1)、与气溶胶流通系统(1)连接的调节段(2)、与调节段(2)连接的生长段(3)、与生长段(3)连接的光学检测单元(4)，调节段(2)连接有第一水循环系统(5)，第一水循环系统(5)包括第一抽水水泵(51)、与第一抽水水泵(51)连接的第一防蒸发容器(52)、与第一防蒸发容器(52)连接的第一送水水泵(53)，第一抽水水泵(51)和第一送水水泵(53)分别与调节段(2)连接，第一抽水水泵(51)和第一送水水泵(53)还均连接有第一水泵调速器(54)，调节段(2)还设有降温系统(8)。

2.根据权利要求1所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：降温系统(8)包括设在调节段(2)上的制冷片(81)、设在制冷片(81)外围的散热片(82)、设在散热片(82)外围的风扇(83)，制冷片(81)连接有第一温控器(84)。

3.根据权利要求2所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：散热片(82)通过连接座设在制冷片(81)外侧，制冷片(81)外形为弧形，连接座包括设有弧面(86)的底座(85)，弧面(86)与制冷片(81)相对应，弧面(86)设在底座(85)内侧，散热片(82)设在底座(85)外侧。

4.根据权利要求2或3所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：调节段(2)包括设有第一管腔(21)的调节段管道(22)、分别设在调节段管道(22)上的第一入水口(23)和第一出水口(24)、设在第一管腔(21)外围的第一引流轨道(25)、设在第一管腔(21)内壁上的第一多孔介质(26)，第一入水口(23)和第一出水口(24)通过第一引流轨道(25)连通，第一管腔(21)的管腔壁设有第一开口(27)，第一引流轨道(25)通过第一开口(27)与第一多孔介质(26)连接，制冷片(81)设在调节段管道(22)外壁上，气溶胶流通系统(1)与第一管腔(21)连通。

5.根据权利要求4所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：生长段(3)连接有第二水循环系统(6)，第二水循环系统(6)包括第二抽水水泵(63)、与第二抽水水泵(63)连接的第二防蒸发容器(62)、与第二防蒸发容器(62)连接的第二送水水泵(61)，第二抽水水泵(63)和第二送水水泵(61)分别与生长段(3)连接，第二抽水水泵(63)和第二送水水泵(61)还均连接有第二水泵调速器(64)。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：生长段(3)还设有升温系统(7)，升温系统(7)包括设在生长段(3)上的加热片(71)、与加热片(71)连接的第二温控器(72)。

7.根据权利要求6所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：生长段(3)包括设有第二管腔(31)的生长段管道(32)、分别设在生长段管道(32)上的第二入水口(33)和第二出水口(34)、设在第二管腔(31)外围的第二引流轨道(35)、设在第二管腔(31)内壁上的第二多孔介质(36)，第二入水口(33)和第二出水口(34)通过第二引流轨道(35)连通，第二管腔(31)的管腔壁设有第二开口(37)，第二引流轨道(35)通过第二开口(37)与第二多孔介质(36)连接，加热片(71)设在生长段管道(32)外壁上，第二管腔(31)与第一管腔(21)连通。

8.根据权利要求5或7所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：气溶胶流通系统(1)包括通过气溶胶通道管道(11)与第一管腔(21)连通的气溶胶密封瓶(12)、与气溶胶密封瓶(12)连接的气泵(13)、与气溶胶密封瓶(12)连接的流量计(14)，气泵(13)连接有气泵调速器(15)。

9.根据权利要求8所述的一种气溶胶中微小颗粒冷凝生长检测装置，其特征在于：还包括隔热段(9)，隔热段(9)设在调节段管道(22)与生长段管道(32)之间。

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