CN112044378B - 一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置及方法 - Google Patents

一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，包括气溶胶生长装置和电源，气溶胶生长装置包括多孔介质、磁性橡胶、电磁铁组；所述电磁铁组内腔中套设有磁性橡胶，磁性橡胶内腔中套设有多孔介质；磁性橡胶与多孔介质之间相互紧贴；所述电源与电磁铁组连接。本发明还提供一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的方法，本发明在不更换任何元器件的情况下，仅通过改变直流电磁铁的缠绕线圈通过的直流电流的大小与方向，就可以改变生长段内的流场形状，以适应不同性状的细微颗粒冷凝生长过程的需要。

Description

一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置及 方法
技术领域
本发明涉及气溶胶颗粒冷凝生长技术领域，具体涉及一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置及方法。
背景技术
气溶胶浓度对环境质量有重大影响，也直接关系到人体健康。某些气溶胶体系中有极其细微的颗粒，他们已经超出了光学检测可以检测的粒径范畴。为了可以使得这些细微颗粒也可以被以光学检测的方式检测出，需要对其进行冷凝生长处理，使其达到光学检测可以测得的尺寸。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。而对于不同材质，性状的颗粒，所需要生长环境的流场也有不同的需求。
因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，包括气溶胶生长装置和电源，气溶胶生长装置包括多孔介质、磁性橡胶、电磁铁组；
所述电磁铁组内腔中套设有磁性橡胶，磁性橡胶内腔中套设有多孔介质；磁性橡胶与多孔介质之间相互紧贴；
所述电源与电磁铁组连接。
作为对本发明一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置的改进：
所述电磁铁组为由若干弧形铁芯组成的圆环形的电磁铁线圈，弧形铁芯边沿设置有缠绕线圈；
所述缠绕线圈与电源连接；
所述磁性橡胶以橡胶为基体，加入磁性固体粉末制成。
作为对本发明一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置的改进：
所述电磁铁组为直流电磁铁，电源为直流稳压电源。
作为对本发明一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置的改进：
还包括外壳；
所述电磁铁组套设在外壳中；所述外壳为铝质六边形外壳。
作为对本发明一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置的改进：
所述外壳沿着其长度方向等距设置了九个测温孔。
作为对本发明一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置的改进：
所述磁性橡胶以橡胶为基体，加入磁性固体粉末制成。
本发明还提供一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的方法，包括以下步骤：
电源调节通过电磁铁组的电流方向与大小来控制电磁铁组的磁极方向与磁性大小，从而改变磁性橡胶的形变程度；
当磁性橡胶受到电磁铁磁性影响发生形变时，也会使得多孔介质发生形变；从而直接改变多孔介质的内部通道的形状，改变对气溶胶进行冷凝生长处理的流场的形状。
本发明选用水作为气溶胶生长介质，根据气溶胶粒子冷凝生长过程中先降温冷却后升温过饱和生长的原理，结合市场中常见的控温及水循环器材，提出一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的方法。
本发明一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置及方法的技术优势为：
1、在不更换任何元器件的情况下，仅通过改变直流电磁铁的缠绕线圈通过的直流电流的大小与方向，就可以改变生长段内的流场形状，以适应不同性状的细微颗粒冷凝生长过程的需要；
2、足够的温度传感器数量可以完整的获得流场温度分布情况。
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是本发明结构示意图；
图2是图1中的1的俯视剖面结构示意图；
图3是图1中的气溶胶生长装置1的侧视剖面结构示意图；
图4是图2中的电磁铁组3的放大结构示意图；
图5是电磁铁组3顶部的局部放大图。
图中：1、气溶胶生长装置，2、电源，3、直流电磁铁组，4、多孔介质，5、磁性橡胶， 6、铝质六边形外壳，7、缠绕线圈，8铁芯，9、测温孔。
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、一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，如图1-5所示，包括气溶胶生长装置1和电源2，气溶胶生长装置1包括多孔介质4、磁性橡胶5、电磁铁组3、测温孔9与外壳6。
电磁铁组3为由若干弧形铁芯8组成的圆环形的电磁铁线圈，缠绕线圈7缠绕在弧形铁芯8边沿。
电磁铁组3内腔中套设有磁性橡胶5，磁性橡胶5同样为圆环形，磁性橡胶5内腔中套设有多孔介质4。
电磁铁组3和磁性橡胶5之间存在一定中空间隙，电磁铁组3通电后改变磁极方向与磁性大小从而使得磁性橡胶5形变。
磁性橡胶5与多孔介质4之间相互紧贴，两者之间直接接触。因而磁性橡胶5形状的改变可以直接改变多孔介质4的内部通道的形状，从而改变对气溶胶进行冷凝生长处理的流场的形状，满足不同形状细微颗粒长大的需求。多孔介质4具有良好的吸水性能，通过外部系统的供水，用蒸发的方式为生长段流场不断提供水蒸气，制造过饱和环境。多孔介质4的内部形状是生长段流场的内部形状。
电磁铁组3与电源2电连接，电源2调节通过电磁铁线圈的电流方向与大小来控制电磁铁组3的磁极方向与磁性大小。
电磁铁组3外侧还套设有外壳6，外壳6为铝质六边形外壳。
磁性橡胶5由橡胶和固体磁性粉末组成。磁性橡胶5以橡胶为基体，加入磁性固体粉末制成。磁性粉末经过加工后，由不显示各向异性的多晶变成各向异性的单晶，使橡胶中非定向状态的单晶粒子在强磁场的作用下，于橡胶基体内产生定向排列，并能在一定的方向显示磁性。磁性橡胶5与多孔介质4有直接接触，当磁性橡胶5受到电磁铁磁性影响发生形变时，也会使得多孔介质4发生形变。
电磁铁组3为直流电磁铁，电源2为直流稳压电源。与交流电磁铁相比，直流电磁铁采用直流电，没有正、负波变换。因此，在电压、温度稳定的情况下，直流电磁铁可以产生一个稳定的磁场。本专利中使用的直流电磁铁由铁芯8和缠绕线圈7两部分组成，当给缠绕线圈7通直流电时，电磁铁组3(直流电磁铁)产生磁性。通过改变电磁铁组3的磁性大小，可以改变磁性橡胶5的形变程度。通过改变电磁铁组3的磁极方向，可以改变磁性橡胶5的形变方向。这样，就可以通过电磁铁完全控制磁性橡胶5的形变。电磁铁组3的磁性大小由直流电流的大小决定，电磁铁组3的磁极方向由直流电流的方向决定。因此，电源2采用可以调节电流方向与大小的直流稳压电源。考虑到本发明中使用的电磁铁组3所需要的电流大小范围，经过对比，电源2决定采用吉事励公司生产的的DS1000系列直流稳压电源。
外壳6可以容纳、保护包括直流电磁铁在内的内部结构。同时，外壳6也不具有磁性，因此在给直流电磁铁通直流电的过程中，也不会影响直流电磁铁的正常工作。外壳6沿着其长度方向等距设置了九个测温孔9，测温孔9中可以安装温度传感器。九个温度传感器等距离排列，同时测量温度，可以比较完整的获得生长段流场内温度分布情况。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，其特征在于：包括气溶胶生长装置(1)和电源(2)，气溶胶生长装置(1)包括多孔介质(4)、磁性橡胶(5)、电磁铁组(3)；
所述电磁铁组(3)内腔中套设有磁性橡胶(5)，磁性橡胶(5)内腔中套设有多孔介质(4)；磁性橡胶(5)与多孔介质(4)之间相互紧贴；
所述电源(2)与电磁铁组(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，其特征在于：
所述电磁铁组(3)为由若干弧形铁芯(8)组成的圆环形的电磁铁线圈，弧形铁芯(8)边沿设置有缠绕线圈(7)；
所述缠绕线圈(7)与电源(2)连接；
所述磁性橡胶(5)以橡胶为基体，加入磁性固体粉末制成。
3.根据权利要求2所述的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，其特征在于：
所述电磁铁组(3)为直流电磁铁，电源(2)为直流稳压电源。
4.根据权利要求3所述的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，其特征在于：
还包括外壳(6)；
所述电磁铁组(3)套设在外壳(6)中；所述外壳(6)为铝质六边形外壳。
5.根据权利要求4所述的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，其特征在于：
所述外壳(6)沿着其长度方向等距设置了九个测温孔(9)。
6.根据权利要求5所述的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置，其特征在于：
所述磁性橡胶(5)以橡胶为基体，加入磁性固体粉末制成。
7.利用如权利要求1-6任一所述的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的装置的一种通过电磁场控制气溶胶颗粒冷凝生长流场形状的方法，其特征在于：包括以下步骤：
电源(2)调节通过电磁铁组(3)的电流方向与大小来控制电磁铁组(3)的磁极方向与磁性大小，从而改变磁性橡胶(5)的形变程度；
当磁性橡胶(5)受到电磁铁磁性影响发生形变时，也会使得多孔介质(4)发生形变；从而直接改变多孔介质(4)的内部通道的形状，改变对气溶胶进行冷凝生长处理的流场的形状。
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