CN111982616A - 气溶胶流场直径负压调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气溶胶流场直径负压调节装置，包括气溶胶流通系统、导热板、水循环系统、活塞组、气管和气泵；所述导热板上设置有导热板通孔，气溶胶流通系统设置在导热板通孔中；所述导热板上设有活塞插口，活塞插口与导热板通孔连通；本发明还提供一种气溶胶流场直径负压调节方法，本发明的一种气溶胶流场直径负压调节装置，可以根据所需流场直径改变气溶胶管道的直径，不需要更改工件的情况下，可以调节气溶胶管道的直径为4mm～8mm的某个具体数值，操作简单，易控制，节省人力财力。气溶胶流通系统与水循环相互独立，保证气液单独流动。

Description

气溶胶流场直径负压调节装置及调节方法

技术领域

本发明涉及气溶胶颗粒生长技术领域，具体涉及一种气溶胶流场直径负压调节装置及调节方法。

背景技术

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。

在气溶胶生长过程中，往往固定流场直径大小，当需要改变流场直径时，只能重新加工符合需求的工件。

因此，需要对现有技术进行改进，提出一种气溶胶流场直径负压调节装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便捷的气溶胶流场直径负压调节装置及调节方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气溶胶流场直径负压调节装置，包括气溶胶流通系统、导热板、水循环系统、活塞组、气管和气泵；

所述导热板上设置有导热板通孔，气溶胶流通系统设置在导热板通孔中；所述导热板上设有活塞插口，活塞插口与导热板通孔连通；

所述气溶胶流通系统包括依次从内到外套设的气溶胶管道和橡胶管道；气溶胶管道上设有气溶胶入口和气溶胶出口；所述橡胶管道两端密封住导热板通孔两端；

所述水循环系统包括依次连接的入口存水腔、多孔介质材料和出口存水腔；所述入口存水腔上设有水循环入口，出口存水腔上设有水循环出口；

所述多孔介质材料设置在气溶胶管道和橡胶管道之间；

所述活塞组包括与活塞插口配合使用的活塞，活塞位于活塞插口中；

所述橡胶管道外表面、导热板通孔内表面、活塞插口和活塞围合形成密封变压区域；

所述活塞与连杆首端固定连接，连杆尾端伸入气管内腔中；气管与气泵连接，气泵控制连通气管的气压。

作为对本发明气溶胶流场直径负压调节装置的改进：

所述活塞组包括沿着气溶胶管道长度方向依次等距设置的八个活塞；

所述导热板包括沿着导热板通孔长度方向依次等距设置的八个活塞插口；

所述活塞与活塞插口一一对应。

作为对本发明气溶胶流场直径负压调节装置的进一步改进：

所述导热板上还沿着气溶胶管道长度方向设置有九个温度传感器插口，温度传感器插口底部贴近气溶胶流通系统。

作为对本发明气溶胶流场直径负压调节装置的进一步改进：

所述气溶胶流通系统控制流场管径大小在4mm～8mm之间。

本发明还提供一种气溶胶流场直径负压调节方法，包括以下步骤：

将温度传感器探头插入温度传感器插口，外部温控系统控制导热板的温度并由温度传感器探头反馈温度数值，直至温度符合期望；启动水循环，并调节水的流速，水流从水循环入口进入，使多孔介质材料均保持湿润，再由水循环出口流出；然后控制气泵工作带动活塞组移动和橡胶管道均匀形变，直至橡胶管道的直径符合要求；由气溶胶入口将气溶胶通入气溶胶管道中，在这里完成过饱和生长，再由气溶胶出口流出，通入光学检测单元。

作为对本发明气溶胶流场直径负压调节方法的改进：

气泵工作控制连通气管的气压，活塞组开始移动直至内外两侧气压相同；接着通过活塞组改变密封变压区域的压强，使橡胶管道内外两侧产生负压差，从而橡胶管道发生形变，达到改变流场管径的目的。

本发明气溶胶流场直径负压调节装置的技术优势为：

本发明的一种气溶胶流场直径负压调节装置，可以根据所需流场直径改变气溶胶管道的直径，不需要更改工件的情况下，可以调节气溶胶管道的直径为4mm～8mm的某个具体数值，操作简单，易控制，节省人力财力。气溶胶流通系统与水循环相互独立，保证气液单独流动。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的一种气溶胶流场直径负压调节装置的剖面结构示意图；

图2是本发明的一种气溶胶流场直径负压调节装置的结构示意图；

图3是本发明的一种气溶胶流场直径负压调节装置的结构示意俯视图；

图4是本发明的一种气溶胶流场直径负压调节装置的气溶胶流通系统的放大结构示意图。

图中：1、气溶胶入口；2、气溶胶管道；3、水循环入口；4、入口存水腔；5、橡胶管道；6、多孔介质材料；7、密封变压区域；8、导热板；9、活塞组；10、气管；11、出口存水腔； 12、水循环出口气；13、气溶胶出口；14、温度传感器插口；15、气泵15；16、气溶胶流通系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、气溶胶流场直径负压调节装置，如图1-4所示，包括气溶胶流通系统16、导热板8、水循环系统、活塞组9、气管10和气泵15。

气溶胶流通系统16包括依次从内到外套设的气溶胶管道2和橡胶管道5，气溶胶管道2 和橡胶管道5之间设置有多孔介质材料6，多孔介质材料6分别与气溶胶管道2和橡胶管道5 贴合；气溶胶管道2上设有气溶胶入口1和气溶胶出口13。

水循环系统包括依次连接的入口存水腔4、多孔介质材料6和出口存水腔11。入口存水腔4上设有水循环入口3，出口存水腔11上设有水循环出口12。水循环入口3与入口存水腔 4配合，水循环出口12与出口存水腔11配合，为流场提供源源不断的水蒸气的同时防止过量的水流冲击，保证管道中气液独立流动。

多孔介质材料可以使用泡沫铜等带有多孔隙的固体材料，水流沿着泡沫铜往下流动，浸湿整个泡沫铜，由于加热板的温度高，使泡沫铜上的水蒸发成水蒸气，水蒸气包裹在气溶胶表面形成含有气溶胶的液滴，液滴尺寸远远大于气溶胶的尺寸，可以在光学检测时直接检测到水蒸气。

气溶胶粒子由气溶胶入口1进入气溶胶流通系统16，并在气溶胶流通系统中完成生长，最后从气溶胶出口13流出进入光学检测单元。水流由水循环入口3通入入口存水腔4，并沿着多孔介质材料6流入出口存水腔11，最后由水循环出口12流出，在这个过程中为气溶胶流通系统提供足够的水蒸气。

橡胶管道5两端固定在导热板8的两端，导热板8上设置有导热板通孔81，气溶胶流通系统16设置在导热板通孔81中，橡胶管道5两端密封住导热板通孔81两端。导热板8上设有均匀分布的八个活塞插口82，八个活塞插口82沿着导热板通孔81的长度方向依次等距设置，活塞插口82与导热板通孔81连通。

活塞组9包括沿着气溶胶管道2长度方向依次等距设置的八个活塞91，活塞组9的八个活塞91与导热板8的八个活塞插口82对应，活塞91插入活塞插口82中与密封变压区域7抵接。活塞91与连杆92首端连接，连杆92尾端伸入同一气管10内腔中。气管10与气泵 15连接，气泵15工作控制连通气管10的气压。活塞91插入活塞插口82中。

橡胶管道5外表面、导热板通孔8内表面、活塞插口8和活塞91围合形成密封变压区域7。

气泵15通过调节气管10的气压可以同步推动八个连杆92移动，八个连杆92带动八个活塞91同步移动，通过挤压密封变压区域7对橡胶管道5施加挤压力，保证橡胶管道5扩张均匀。

气泵15工作控制连通气管10的气压，活塞组9开始移动直至密封变压区域7与橡胶管道5气压相同。接着通过活塞组9改变密封变压区域7的压强，使橡胶管道5内外两侧产生负压差，从而橡胶管道5发生形变，达到改变流场管径(橡胶管道5管径)的目的。气溶胶流通系统16可以控制流场管径大小在4mm～8mm之间。

导热板8上还沿着气溶胶管道2长度方向设置有九个温度传感器插口14，温度传感器插口14底部贴近气溶胶流通系统16的位置。外部温控系统对导热板8进行加热，与温度传感器插口14尺寸配合的温度传感器探头抵触温度传感器插口14的尽头，测量不同高度的导热板8内部温度，并反馈给外部温控系统，再由外部温控系统调节温度，直至温度传感器探头反馈的温度与实验设定温度一致。由于温度传感器插口14的尽头贴近导热板8内侧，可以保证反馈的温度与流场内温度更接近，以此减少误差，得到的实验数据更准确。

导热板8由外部温控系统控制温度，附着在导热板8上的温度传感器插口14负责时时反馈导热板8温度，在这个过程中导热板8将实验所需的温度传热给气溶胶流通系统16，保证气溶胶生长过程中的环境温度。

本发明气溶胶流场直径负压调节装置还包括控制气泵15工作、水循环工作和气溶胶流动的控制电路。气泵15、水循环与气溶胶流动相互独立，可以单独调节。在实验过程中，通过独立调节水流速度、气溶胶流动速度和气泵15工作，获得更准确具体的流场边界条件。

气管10为玻璃气管，可以防止发生形变，且密封性能优越。

本发明气溶胶流场直径负压调节装置的工作流程如下：

将温度传感器探头插入温度传感器插口14，外部温控系统控制导热板8的温度并由温度传感器探头反馈温度数值，直至温度符合期望；启动水循环，并调节水的流速，水流从水循环入口3进入，使多孔介质材料6均保持湿润，再由水循环出口12流出；然后控制气泵15 工作带动活塞组9移动和橡胶管道5均匀形变，直至橡胶管道5的直径符合要求；由气溶胶入口1将气溶胶通入气溶胶管道2中，在这里完成过饱和生长，再由气溶胶出口13流出，通入光学检测单元。

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 (6)

1.气溶胶流场直径负压调节装置，其特征在于：包括气溶胶流通系统(16)、导热板(8)、水循环系统、活塞组(9)、气管(10)和气泵(15)；

所述导热板(8)上设置有导热板通孔(81)，气溶胶流通系统(16)设置在导热板通孔(81)中；所述导热板(8)上设有活塞插口(82)，活塞插口(82)与导热板通孔(81)连通；

所述气溶胶流通系统(16)包括依次从内到外套设的气溶胶管道(2)和橡胶管道(5)；气溶胶管道(2)上设有气溶胶入口(1)和气溶胶出口(13)；所述橡胶管道(5)两端密封住导热板通孔(81)两端；

所述水循环系统包括依次连接的入口存水腔(4)、多孔介质材料(6)和出口存水腔(11)；所述入口存水腔(4)上设有水循环入口(3)，出口存水腔(11)上设有水循环出口(12)；

所述多孔介质材料(6)设置在气溶胶管道(2)和橡胶管道(5)之间；

所述活塞组(9)包括与活塞插口(82)配合使用的活塞(91)，活塞(91)位于活塞插口(82)中；

所述橡胶管道(5)外表面、导热板通孔(8)内表面、活塞插口(8)和活塞(91)围合形成密封变压区域(7)；

所述活塞(91)与连杆(92)首端固定连接，连杆(92)尾端伸入气管(10)内腔中；气管(10)与气泵(15)连接，气泵(15)控制连通气管(10)的气压。

2.根据权利要求1所述的气溶胶流场直径负压调节装置，其特征在于：

所述活塞组(9)包括沿着气溶胶管道(2)长度方向依次等距设置的八个活塞(91)；

所述导热板(8)包括沿着导热板通孔(81)长度方向依次等距设置的八个活塞插口(82)；

所述活塞(91)与活塞插口(82)一一对应。

3.根据权利要求2所述的气溶胶流场直径负压调节装置，其特征在于：

所述导热板(8)上还沿着气溶胶管道(2)长度方向设置有九个温度传感器插口(14)，温度传感器插口(14)底部贴近气溶胶流通系统(16)。

4.根据权利要求3所述的气溶胶流场直径负压调节装置，其特征在于：

所述气溶胶流通系统(16)控制流场管径大小在4mm～8mm之间。

5.利用如权利要求1-4任一所述的气溶胶流场直径负压调节装置的气溶胶流场直径负压调节方法，其特征在于：包括以下步骤：

将温度传感器探头插入温度传感器插口(14)，外部温控系统控制导热板(8)的温度并由温度传感器探头反馈温度数值，直至温度符合期望；启动水循环，并调节水的流速，水流从水循环入口(3)进入，使多孔介质材料(6)均保持湿润，再由水循环出口(12)流出；然后控制气泵(15)工作带动活塞组(9)移动和橡胶管道(5)均匀形变，直至橡胶管道(5)的直径符合要求；由气溶胶入口(1)将气溶胶通入气溶胶管道(2)中，在这里完成过饱和生长，再由气溶胶出口(13)流出，通入光学检测单元。

6.根据权利要求5所述的气溶胶流场直径负压调节方法，其特征在于：

气泵(15)工作控制连通气管(10)的气压，活塞组(9)开始移动直至内外两侧气压相同；接着通过活塞组(9)改变密封变压区域(7)的压强，使橡胶管道(5)内外两侧产生负压差，从而橡胶管道(5)发生形变，达到改变流场管径的目的。

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