CN113134331A - 反应器、快检尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种反应器、快检尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法，用于解决现有技术中因为颗粒物附着在内壁导致检测结果不够准确，以及无法快速检测机动车尾气二次气溶胶生成因子的问题。反应器，包括：石英材质竖向通道和特氟龙材质导流组件，所述导流组件包括在所述竖向通道顶部设置的样气通道和多个鞘气导流板；所述样气通道末端包括上小下大的锥形结构扩散口，每个所述鞘气导流板均有密集小孔型鞘气进气口；反应器还包括，安装在所述竖向通道底部的样气引出漏斗和鞘气引出挡板，所述鞘气引出挡板上环绕所述样气引出漏斗设置有鞘气出气口；反应器还包括，安装在竖向通道四周的紫外光源用于氧化尾气生成二次气溶胶具有检测快速且准确的效果。
Description
技术领域
本发明涉及污染物检测领域，特别是涉及一种反应器、快检尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法。
背景技术
近年来，我国在大气灰霾追踪溯源、空气质量检测与控制技术等方面的研究已取得突出进展。研究表明，二次气溶胶对我国部分地区PM2.5的贡献率高达60％以上，但目前有关二次气溶胶的生成机制尚不明晰。随着机动车保有量的不断增加，其尾气排放对空气质量的影响受到社会各界的广泛关注。尽管机动车尾气排放的一次颗粒物较少，但其排放大量的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)等物质是经大气化学反应后生成二次气溶胶的重要前体物。因此，明确机动车尾气二次气溶胶生成因子对于推进机动车污染防控工作的有效进行，实现科学治污、精准降霾具有重要指导意义。
目前有关机动车尾气二次气溶胶生成机制的研究较少，主要是由于缺乏稳定的测量装置和方法。国外已有的研究主要借助于烟雾箱装置进行，通常将待测气体通入烟雾箱后加入一定量的氧化剂，在紫外灯的照射下静置数小时，使待测气体完全氧化再分析其二次气溶胶的生成潜势。然而，机动车排放受油品质量、后处理技术、排放标准、尤其是运行工况(速度、加速度)等因素影响，烟雾箱装置较长的检测时间不能满足对机动车尾气排放变化的快速响应需求，较难实现针对机动车尾气二次气溶胶生成的快速测量。
综上所述，为量化机动车二次气溶胶生成因子，厘清机动车在不同工况条件下的排放对二次气溶胶的相对贡献，迫切需要研发一种快速测量其二次气溶胶生成的装置及方法；同时现有技术检测因颗粒物附着在内壁导致结果存在较大不确定性，对有效减少壁损失的装置有较大开发需求。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反应器、快检尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法，用于解决现有技术中检测时因为颗粒物附着在内壁导致结果不够准确，以及机动车尾气二次气溶胶生成因子无法快速检测的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种反应器，包括：
竖向通道，所述竖向通道为透明材质；
导流组件，所述导流组件包括在所述竖向通道内从上至下依次设置的多个的鞘气导流板和样气通道；
所述样气通道底部包括上小下大的锥形结构扩散口，所述样气通道固定在所述鞘气导流板和所述竖向通道的中心位置，每个所述鞘气导流板上均设有鞘气进气口，所述鞘气进气口环绕所述样气通道，在从上之下排列的各个鞘气导流板中，越下方的所述鞘气进气口数量越多，且越下方的所述鞘气进气口直径越小；
反应器还包括，
安装在所述竖向通道底部的样气引出漏斗和鞘气引出挡板，所述样气引出漏斗位于所述竖向通道的中心位置且与所述样气通道底部对应，所述鞘气引出挡板上环绕所述样气引出漏斗设置有鞘气出气口；
反应器还包括，
安装在所述竖向通道四周的紫外灯光源，所述紫外灯光源用于光解O3，提供可氧化尾气生成二次气溶胶的氧化剂，所述紫外灯光源的光能够穿过所述竖向通道。
可选的，各个所述鞘气进气口在周向上等间隔设置，各个所述鞘气出气口在周向上等间隔设置。
可选的，所述最上方的所述鞘气导流板的所述鞘气进气口和所述鞘气出气口在竖直方向上错开布置。
可选的，
上式中，Q样和Q鞘分别为样气和鞘气的瞬时流量(L/min),d1为最样气引出漏斗的锥型口直径(mm)，d2为最下端的鞘气进气口的直径(mm)，n为最下端的鞘气进气口的数量。
一种快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，包括任一所述的反应器；所述竖向通道为透明结构，所述竖向通道外侧设有紫外线灯；
还包括流量计、CO2和CO分析仪，所述流量计用于检测机动车尾气的排放流量和质量；
还包括稀释器、气溶胶发生装置、鞘气装置、称重装置、负压装置、滤膜、O3分析仪、扫描电迁移率粒径谱仪，所述稀释器用于稀释机动车尾气，所述气溶胶发生装置用于生产气溶胶并将气溶胶和和稀释后的机动车尾气混合形成样气进入到所述样气通道，所述鞘气装置用于发生臭氧并形成鞘气进入到鞘气进气口中，所述样气和所述鞘气在所述反应器中混合以后，经过所述滤膜，所述负压装置用于给所述反应器提供负压，所述O3分析仪用于分析经过所述反应器以后剩余气体中的O3含量，所述扫描电迁移率粒径谱仪用于测量滤膜上的颗粒大小。
可选的，机动车尾气进入所述流量计或者稀释器之前经过保温系统。
可选的，气溶胶发生装置包括第一气泵、气溶胶发生器和干燥扩散管，气溶胶发生器用于产生指定浓度的特征气溶胶，扩散干燥管用于去除气溶胶颗粒表面的水分子，所述第一气泵用于将气溶胶和经过所述稀释器的机动车尾气混合并泵入反应器。
可选的，鞘气装置包括臭氧发生器、零气气源和加湿装置，所述臭氧发生器用于产生臭氧，所述零气气源经过所述加湿装置进行加湿；
臭氧、零气和经过滤膜的混合气均通过质量流量计进行计量；
所述反应器出来的气体通过湿度传感器检测湿度。
可选的，所述反应器放置在调温装置内，所述调温装置用于调整所述反应器所处的环境温度；
所述反应器出来的气体通过温度传感器检测温度。
一种快速检测机动车尾气二次气溶胶生成因子的方法，包括：
(1)机动车排放测试的准备：将待测车辆固定于转鼓平台，调试并确定尾气采样口、底盘测功机循环工况等详细测试方案，保证待测样气的温度、湿度及浓度满足仪器检测需求；
(2)装置的清洗：使用酒精润洗氧化流式反应器内管壁，再用超纯水清洗干净，之后向装置持续通入零气使之干燥，使用沾有酒精的无尘纸擦拭反应器管外壁以及灯源；
(3)装置气密性检验：装置采用负压抽气的方式，将待测气体引入装置，采样测试前应先对装置的气密性进行检验；
(4)进气流量的确定：
上式中，Q样和Q鞘分别为样气和鞘气的瞬时流量(L/min),d1为最样气引出漏斗的锥型口直径(mm)，d2为最下端的鞘气进气口的直径(mm)，n为最下端的鞘气进气口的数量；
(5)特征气溶胶的调试与确定：基于样气污染物种类与负荷的预判，确定气溶胶种类并调配盐溶液，使产生的气溶胶满足气态污染物凝结汇的需求；
(6)气路的连接与流量检验：将确定的样气与种子气溶胶混合后接入反应器中心进样口，零气与臭氧混合接入反应器四周进样口，反应器的中心出口连接颗粒物检测仪器，四周出口连接气态污染物检测仪和用于平衡流量的抽气泵，气路连接完成后，使用流量计对各气路流量进行调整检测，确保中心进气与出气流量相等，四周进气与出气流量相等；
(7)温度湿度控制：气路连接与流量检测完成后，使用温度传感器检测装置温度，并调节温度，使反应器温度达到目标值，同时开启换气扇以确保装置温度分布均匀，使用湿度传感器检测反应器内气流相对湿度，改变饱和湿度气流与干洁气流的比例，使反应器内湿度达到设定值；
(8)机动车一次排放测试：将样气与鞘气通入反应器，关闭紫外灯，使用气态污染物与颗粒物检测仪测量机动车一次排放通过流式反应器后的浓度、成分谱与颗粒物粒径分布；
(9)机动车二次气溶胶生成测试：开启紫外灯，使用气态污染物与颗粒物检测仪测量机动车一次排放经二次转化后的浓度、成分谱与颗粒物粒径分布，根据紫外灯开关前后颗粒物浓度的变化，定量计算机动车二次气溶胶生成因子，结合机动车排放二次转化前后的VOCs成分谱的变化，分析机动车尾气的二次生成潜势。
如上所述，本发明的反应器、快检尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法，至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种快速检测机动车尾气二次气溶胶生成因子的系统及方法，可同时满足检测机动车排放一次污染物及其二次生成的需求，通过关闭或打开紫外灯源，实现机动车一次排放与二次生成定量检测的快速切换。
(2)本发明所述反应器物理尺寸细巧，通过提供持续、稳定、高强度的大气氧化与光照条件，使待测气体在反应器较短的停留时间内(40-120s)，充分发生光化学反应并生成二次有机气溶胶。所述反应器特有的层流式反应特征，使捕捉机动车尾气排放与二次气溶胶生成的瞬态变化成为可能，提高了机动车尾气排放二次生成在时间尺度上的检测精度。
(3)本发明所述反应器中设置的样气与鞘气进气口以及使用最佳样鞘比控制流量配比的进样方式，可最大化的降低污染物在装置内的壁面损失，有效减少装置壁面污染物吸附、脱附过程对实验结果的影响。
(4)本发明装置便携、灵活，除开展机动车整车台架实验外，还可放置典型交通热点环境(路边、隧道、高架桥等)测试真实条件下机动车排放的二次气溶胶)生成。所述系统操作简单，自动化程度较高，有效解决了机动车排放二次气溶胶生成测试困难的问题。
附图说明
图1显示为本发明快速测量机动车尾气二次气溶胶生成因子的装置结构示意图。
图2显示为本发明的调温装置的示意图。
图3显示为本发明的反应器的示意图。
图4显示为本发明的快速测量机动车尾气二次气溶胶生成因子的装置使用流程图
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图4。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
本实施例中，请参阅图3，图3中的尺寸并不代表其唯一实施方式，对范围不起限定作用，本发明提供一种氧化流式反应器，包括：竖向通道1，所述竖向通道1为透明材质，比如石英玻璃，和导流组件2，导流组件2可以为特氟龙材质，所述导流组件2包括在所述竖向通道1内从上至下依次设置的多个的鞘气导流板21和样气通道22；所述样气通道22底部包括上小下大的锥形结构，所述样气通道22固定在所述鞘气导流板21和所述竖向通道1的中心位置，每个所述鞘气导流板21上均设有鞘气进气口211，所述鞘气进气口211环绕所述样气通道22，在从上之下排列的各个鞘气导流板21中，越下方的所述鞘气进气口211数量越多，且越下方的所述鞘气进气口211直径越小；反应器还包括，安装在所述竖向通道1底部的样气引出漏斗3和鞘气引出挡板4，所述样气引出漏斗3位于所述竖向通道1的中心位置且所述样气通道22底部对应，所述鞘气引出挡板4上环绕所述样气引出漏斗3设置有鞘气出气口41。通过鞘气包裹样气的形式进气以及混气，能够尽量避免在混合以及向下流动过程中，样气中的颗粒和竖向通道1的内壁产生附着，如果产生附着，则会导致测量结果不准确，且通过鞘气进气口211的设计，在从上之下排列的各个鞘气导流板21中，越下方的所述鞘气进气口211数量越多，其能够使得鞘气逐渐被均匀的周向分布，然后对样气通道22出口的样气形成均匀的包裹样式。可选的，各个所述鞘气进气口211在周向上等间隔设置，各个所述鞘气出气口41在周向上等间隔设置。等间隔设置能够实现更加均匀的包裹性，能够最大化的降低进气口处的局部湍流。可选的，所述最上方的所述鞘气导流板21的所述鞘气进气口211和所述鞘气出气口41在竖直方向上错开布置。使得鞘气和样气能够尽量多在混合空间内进行充分然后再从四周6个鞘气出气口41的均匀流出。样气引出漏斗3比鞘气引出挡板4高，避免气体在出口处湍流造成的实验结果误差。
反应器还包括，安装在所述竖向通道四周的紫外灯光源，所述紫外灯光源用于光解O3，提供可氧化尾气生成二次气溶胶的氧化剂，所述紫外灯光源的光能够穿过所述竖向通道。具体可以选择220-280nm的波长的紫外灯光源。这个波段范围的紫外线灯源能够让气溶胶二次生成更容易，从而提高检测精度。
本实施例中，可选的，
上式中，Q样和Q鞘分别为样气和鞘气的瞬时流量(L/min),d1为最样气引出漏斗3的锥型口直径(mm)，d2为最下端的鞘气进气口211的直径(mm)，n为最下端的鞘气进气口211的数量。能够保证样气和鞘气的层流效果能够实现，避免湍流的发生，从而保证测量结果的精确。
本实施例中，可选的，在尽量保证样气与鞘气等速流经氧化流式反应器的情况下，参考样气污染负荷(如机动车排放标准、油品质量等)确定进气流量的样鞘比，即样气与鞘气的流量比。通常总流量为5-10L/min，样鞘比在1:5-1:3之间。在一个优选实施例中，装置的进气总流量为9L/min，样鞘比为1:5。
本实施例中，请参阅图2，一种快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，包括以上任一实施例所述的反应器；快检尾气二次气溶胶生成因子的系统还包括流量计5、CO2和CO分析仪6，所述流量计5用于检测机动车尾气的排放流量和质量；还包括稀释器7、气溶胶发生装置8、鞘气装置9、称重装置10、负压装置12、滤膜13、O3分析仪14、扫描电迁移率粒径谱仪15，所述稀释器7用于稀释机动车尾气，所述气溶胶发生装置8用于生产气溶胶并将气溶胶和和稀释后的机动车尾气混合形成样气进入到所述样气通道22，所述鞘气装置9用于发生臭氧并形成鞘气进入到鞘气进气口211中，所述样气和所述鞘气在所述反应器中混合以后，经过所述滤膜13，所述负压装置12用于给所述反应器提供负压，所述O3分析仪14用于分析经过所述反应器以后剩余气体中的O3含量，所述扫描电迁移率粒径谱仪15用于测量滤膜13上的颗粒大小。
所述竖向通道1为透明结构，所述竖向通道1外侧设有紫外线灯11；紫外线能够促进化学反应，从而缩短反应时间；具体的，本实施例中，请参阅图1和图4，鞘气装置9包括臭氧发生器91、零气气源和加湿装置，所述臭氧发生器91用于产生臭氧，所述零气气源经过所述加湿装置进行加湿；臭氧、零气和经过滤膜13的混合气均通过质量流量计Z2进行计量；所述反应器出来的气体通过湿度传感器检测湿度。具体的可选的，臭氧发生器91用于产生浓度为0.02-20ppm的臭氧。一方面其本身是参与大气氧化反应的重要氧化剂，另一方面在紫外光源的激发下，可进一步诱发光化学反应，促进OH自由基的产生，满足机动车尾气氧化反应需求。反应器的固定灯源为四根波长可以为254nm的紫外灯管，为保证氧化流式反应器所受紫外光强均匀，灯管应与氧化流式反应器长度相等，且平行放置于反应器四周。该灯源使O3光解形成O1D原子，可与气态水分子进一步反应形成OH自由基。所述臭氧发生器91用于产生指定浓度的臭氧。一方面其本身是参与大气氧化反应的重要氧化剂，另一方面在紫外光源的激发下，可进一步诱发光化学反应，促进OH自由基的产生，满足机动车尾气氧化反应需求，反应途径如下：
O2+hν→2O
O+O2+hν→O3
O3+hν→O1D+O2
O1D+H2O→2·OH
在零气气源和加湿装置中，包括零气发生装置n、装有超纯水的洗气瓶o、水浴加热装置p和冷凝管q。零气发生装置用于产生指定流量的干洁空气，由三通阀分成两路，一路气体流经放置在水浴加热装置内的洗气瓶，再经过冷凝管冷凝后达到饱和湿度；另一路干洁空气通过与湿度饱和的气体进行不同流量的配比，获得满足特定湿度条件的气体。湿度传感器用于测试与验证混合气体的相对湿度是否满足实验需求。
本实施例中，请参阅图1和图4，所述气溶胶发生装置8包括气溶胶发生器81和扩散干燥管82。气溶胶发生器81用于产生指定浓度的特征气溶胶，即具有特征粒径的种子气溶胶。扩散干燥管82用于去除气溶胶颗粒表面的水分子。在光氧化条件下，VOCs的挥发性逐渐降低，逐步由气态向颗粒态转换，进而生成SOA。在此过程中，添加已知浓度的特征气溶胶可以增加气态污染物的凝结汇，促进气态污染物吸附、冷凝在特征气溶胶表面，提高SOA的生成产率。
本实施例中，请参阅图1和图2，可选的，机动车尾气进入所述流量计5或者稀释器7之前经过保温系统。保温系统包括保温尾气采样管a、皮托管流量计b与稀释采样器c。其中，保温尾气采样管为包裹着保温石棉的阻燃波纹管，避免高温高湿的尾气因冷凝造成的实验误差。皮托管流量计5连接保温采样管用于测定尾气排放的实时流量。所述稀释采样器c包括采样枪、文丘里限流阀与加热套管。稀释所需的干洁空气，由空压机输出的空气经分子筛、硅胶、活性炭过滤吸附后提供，干洁空气通过加热套管使气温保持在50±1℃，之后通过文丘里限流阀形成腔内负压，使采样枪吸入固定流量的尾气并在限流阀腔内完成稀释混合。
本实施例中，请参阅图1和图2，可选的，所述反应器放置在调温装置内，所述调温装置用于调整所述反应器所处的环境温度；所述反应器出来的气体通过温度传感器检测温度。移动式保温柜Z1为外面包裹保温棉的铝合金移动式箱体，具体可以为长方形，一方面隔绝紫外线对技术人员的直接危害，另一方面避免装置内外因气温交换所带来的实验误差。柜体上方开有6个小孔，便于风扇开启时的气流交换。
请参阅图2，图2中的尺寸并不代表其唯一实施的尺寸方式，调温装置还包括换气风扇s、暖风风扇t和温度传感器u组成。换气扇镶嵌在柜体上，暖风风扇置于柜体内，根据温度传感器的数据反馈，通过对换气扇风量与暖风扇风温的调节，控制实验温度条件。暖风风扇t的风道口t1轴向延伸到柜体的高度方向上。
一种快速检测机动车尾气二次气溶胶生成因子的方法，包括：
(1)机动车排放测试方法的选取：选取机动车排放测试方法，针对选取的测试方法，调试并确定环境测试采样点、底盘测功机循环工况等详细测试方案，保证待测样气的温度、湿度及浓度满足仪器检测需求；
具体的比如可以是：测量机动车在不同运行工况下的尾气二次气溶胶瞬态生成因子。选取国三汽油车为待测车辆，使用底盘测功机/惯性模拟系统(VECON 2016，AVL,奥地利)模拟新欧洲行驶工况(New European Driving Cycle,NEDC工况)，对模拟输出曲线与机动车实际运行状况进行检测与调试，误差控制在1％以内。将保温尾气采样管与皮托管流量计5相连接，用于测定尾气排放的实时流量。之后，部分气流引至CO2源检测仪，用以计算机动车的瞬态油耗量；部分气流连接至稀释采样器，调试尾气稀释采样器的稀释比(DI-1000，Dekati,芬兰)为8:1，以降低尾气浓度与温湿度，满足后续实验需求。
(2)装置的清洗：使用酒精润洗氧化流式反应器内管壁，再用超纯水清洗干净，之后向装置持续通入零气使之干燥，使用沾有酒精的无尘纸擦拭反应器管外壁以及灯源；避免反应器外壁或灯源外附着的污染物对紫外光光强的影响。
(3)装置气密性检验：装置采用负压抽气的方式，将待测气体引入装置，采样测试前应先对装置的气密性进行检验；具体比如可以是：关闭装置鞘气进、出气口，在样气入口端使用三通阀连接零气发生装置，样气出口端连接气态污染物与颗粒物检测仪，采用负压抽气的方式，抽取零气进入反应装置，保证检测仪器数据显示为零。
(4)进气流量的确定：
上式中，Q样和Q鞘分别为样气和鞘气的瞬时流量(L/min),d1为最样气引出漏斗3的锥型口直径(mm)，d2为最下端的鞘气进气口211的直径(mm)，n为最下端的鞘气进气口211的数量；具体比如可以是：根据样气与鞘气导流层的小孔个数与尺寸、氧化流式反应器长度，结合满足气体层流运动状态的最小雷诺数，确定进入装置的气体总流量为9L。在尽量保证样气与鞘气等速流经氧化流式反应器的情况下，参考待测车辆污染负荷(如机动车排放标准、油品质量等)，确定进气流量的样鞘比为1:5。
(5)特征气溶胶的调试与确定：基于样气污染物种类与负荷的预判，确定气溶胶种类并调配盐溶液，使产生的气溶胶满足气态污染物凝结汇的需求；具体的比如：基于国三汽油车排放的VOCs成分谱及其浓度，选取(NH4)2SO4为种子气溶胶，并配置(NH4)2SO4溶液。使用颗粒物检测仪测量气溶胶发生器81生成的气溶胶浓度与特征粒径，根据气溶胶浓度与特征粒径的关系，确定种子气溶胶的输出浓度为800μg/m3，特征粒径为50nm。
(6)气路的连接与流量检验：将确定的样气与种子气溶胶混合后接入反应器中心进样口，零气与臭氧混合接入反应器鞘气进样口，反应器的样气出口连接颗粒物检测仪器，四周出口连接气态污染物检测仪和用于平衡流量的抽气泵，气路连接完成后，使用流量计5对各气路流量进行调整检测，确保样气进气与出气流量相等，鞘气进气与出气流量相等；
(7)温度湿度控制：气路连接与流量检测完成后，使用温度传感器检测装置温度，并调节温度，使反应器温度达到目标值，同时开启换气扇以确保装置温度分布均匀，使用湿度传感器检测反应器内气流相对湿度，改变饱和湿度气流与干洁气流的比例，使反应器内湿度达到设定值；具体的比如：气路连接与流量检测完成后，使用温度传感器检测装置温度，并调节暖风机的风量与风温，使反应器温度达到25±1℃，同时开启换气扇以确保反应器温度分布均匀。使用湿度传感器检测装置内气流相对湿度，改变加湿气流与干洁气流的比例，使反应器内部湿度保持在60±2％。
(8)机动车尾气一次排放测试：将样气与鞘气通入反应器，关闭紫外灯，使用气态污染物与颗粒物检测仪测量机动车尾气一次排放通过反应器后的浓度、成分谱与颗粒物粒径分布；
(9)机动车二次气溶胶生成测试：开启紫外灯，使用气态污染物与颗粒物检测仪测量机动车一次排放经二次转化后的浓度、成分谱与颗粒物粒径分布，根据紫外灯开关前后颗粒物浓度的变化，定量计算机动车尾气一次排放的二次气溶胶生成因子，结合机动车排放二次转化前后VOCs成分谱的变化，分析机动车尾气的二次生成潜势。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种反应器，其特征在于，包括：
竖向通道，所述竖向通道为透明材质；
导流组件，所述导流组件包括在所述竖向通道内从上至下依次设置的多个的鞘气导流板和样气通道；
所述样气通道末端包括上小下大的锥形结构扩散口，所述样气通道固定在所述鞘气导流板和所述竖向通道的中心位置，每个所述鞘气导流板上均设有鞘气进气口，所述鞘气进气口环绕所述样气通道，在从上至下排列的各个鞘气导流板中，越下方的所述鞘气进气口数量越多，且越下方的所述鞘气进气口直径越小；
反应器还包括，
安装在所述竖向通道底部的样气引出漏斗和鞘气引出挡板，所述样气引出漏斗位于所述竖向通道的中心位置且与所述样气通道底部对应，所述鞘气引出挡板上环绕所述样气引出漏斗，并设置有鞘气出气口；
反应器还包括，
安装在所述竖向通道四周的紫外灯光源，所述紫外灯光源用于光解O3，提供可氧化尾气生成二次气溶胶的氧化剂，所述紫外灯光源的光能够穿过所述竖向通道。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：各个所述鞘气进气口在周向上等间隔设置，各个所述鞘气出气口在周向上等间隔设置。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述竖向通道顶部的多个所述鞘气导流板的所述鞘气进气口在竖直方向上错开布置。
4.根据权利要求1-3任一所述的反应器，其特征在于：
上式中，Q样和Q鞘分别为样气和鞘气的瞬时流量(L/min),d1为样气通道锥型扩散口直径(mm)，d2为最下端的鞘气进气口的直径(mm)，n为最下端的鞘气进气口的数量。
5.一种快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，其特征在于：包括如权利要求1-4任一所述的反应器，还包括稀释器、CO2和CO分析仪、气溶胶发生装置、鞘气装置、滤膜、O3分析仪、扫描电迁移率粒径谱仪，所述稀释器用于稀释机动车尾气，所述CO2和CO分析仪用于分析稀释的尾气中CO2和CO含量，所述气溶胶发生装置用于生成气溶胶，将所述气溶胶和稀释后的机动车尾气混合通入到所述样气通道，所述鞘气装置用于发生臭氧并形成鞘气泵入到鞘气进气口中，所述O3分析仪用于分析经过所述反应器反应后气体中的O3含量，所述扫描电迁移率粒径谱仪用于测量尾气氧化生成的二次气溶胶的粒径及质量浓度。
6.根据权利要求1所述的快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，其特征在于：机动车尾气进入所述流量计或者稀释器之前经过保温系统。
7.根据权利要求1所述的快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，其特征在于：气溶胶发生装置包括第一气泵、气溶胶发生器和干燥扩散管，气溶胶发生器用于产生指定浓度的特征气溶胶，扩散干燥管用于去除气溶胶颗粒表面的水分子，所述第一气泵用于将气溶胶和经过所述稀释器的机动车尾气混合并泵入反应器。
8.根据权利要求1所述的快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，其特征在于：鞘气装置包括臭氧发生器、零气气源、加湿装置和多个质量流量计，所述臭氧发生器用于产生臭氧，所述零气气源经过所述加湿装置进行加湿；
臭氧、零气和经过加湿的混合气均通过质量流量计进行计量；
经过所述反应器反应后的气体通过湿度传感器检测湿度。
9.根据权利要求5-8任一所述的快检尾气二次气溶胶生成因子的系统，其特征在于：所述反应器放置在调温装置内，所述调温装置用于调整所述反应器所处的环境温度；
经过所述反应器反应后的气体通过温度传感器检测温度。
10.一种快速检测机动车尾气二次气溶胶生成因子的方法，其特征在于，包括：
(1)机动车排放测试方法的选取：选取机动车排放测试方法，调试并确定详细测试方案，保证待测样气的温度、湿度及浓度满足仪器检测需求；
(2)反应器的清洗：使用酒精润洗所述反应器内管壁，再用超纯水清洗干净，之后向装置持续通入零气使之干燥，使用沾有酒精的无尘纸擦拭反应器管外壁以及灯源；
(3)气密性检验：所述反应器采用负压抽气的方式引入待测气体，采样测试前应先对装置的气密性进行检验；
(4)进气流量的确定：
上式中，Q样和Q鞘分别为样气和鞘气的瞬时流量(L/min),d1为样气通道的锥型扩散口直径(mm)，d2为最下端的鞘气进气口的直径(mm)，n为最下端的鞘气进气口的数量；
(5)特征气溶胶的调试与确定：基于对样气污染物种类与负荷的预判，确定气溶胶种类并调配盐溶液，使所述气溶胶发生器产生的气溶胶满足气态污染物凝结汇的需求；
(6)气路的连接与流量检验：将确定的样气与种子气溶胶混合后接入反应器中心样气通道，零气与臭氧混合接入反应器鞘气进气口，反应器的中心出口连接颗粒物检测仪器，鞘气出口连接气态污染物检测仪和用于平衡流量的抽气泵，气路连接完成后，使用流量计对各气路流量进行调整检测，确保样气进气与出气流量相等，鞘气进气与出气流量相等；
(7)温度湿度控制：气路连接与流量检测完成后，使用温度传感器检测装置温度，并调节温度，使反应器温度达到目标值，同时开启换气扇以确保反应器温度分布均匀，使用湿度传感器检测反应器内气流相对湿度，改变饱和湿度气流与干洁气流的比例，使反应器内湿度达到设定值；
(8)机动车一次排放测试：将样气与鞘气通入反应器，关闭紫外灯，使用气态污染物与颗粒物检测仪测量机动车一次排放通过反应器后的浓度、成分谱与颗粒物粒径分布；
(9)机动车二次气溶胶生成测试：开启紫外灯，使用气态污染物与颗粒物检测仪测量机动车一次排放经二次转化后的浓度、成分谱与颗粒物粒径分布，根据紫外灯开关前后颗粒物浓度的变化，定量计算机动车二次气溶胶生成因子，结合机动车排放二次转化前后的VOCs成分谱的变化，分析机动车尾气的二次生成潜势。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20211026 |