[發明專利]顆粒物PM10粒徑切割裝置

有效

• 申請號: 201210376277.5
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102928264A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王杰;劉建國;陸亦懷;王亞萍;陳軍;桂華僑;方武;陸釩;伍德俠
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N15/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及大氣氣溶膠檢測技術領域，尤其涉及一種顆粒物PM₁₀粒徑切割裝置。

背景技術

顆粒物污染已經逐步成為影響環境空氣質量的重要污染源之一。近年來，有關大氣顆粒物粒徑、化學組分、濃度等方面的研究進展迅速。由于空氣中顆粒物的粒徑分布范圍較寬，可以從幾個納米到幾十個微米，而與人類生產生活密切相關的多是粒徑在10μm以下的顆粒物，因此，實現顆粒物的粒徑切割是行顆粒物特性參數測量的首要前提，顆粒物PM₁₀粒徑切割裝置的研發將具有重要的現實意義。

當今，國際上只有少數發達國家有能力實現顆粒物粒徑分級裝置的設計研發，而且常將其作為大型專用設備的配件應用，如超細粒子譜儀、飛行時間粒譜儀、顆粒物振蕩天平等，很難滿足國內環境監測領域多元化的實際檢測需求。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種用于環境顆粒物粒徑切割裝置，用于實現空氣中10μm顆粒物粒徑的原位切割。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種顆粒物PM₁₀粒徑切割裝置，包括有防雨罩，所述的防雨罩內部連接有氣體整流器，所述的防雨罩下部連接有樣氣整流腔，所述的樣氣整流腔套在所述的氣體整流器的外部，所述的樣氣整流腔下部連接有樣氣加速腔，所述的樣氣加速腔下部固定連接有加速噴嘴，所述的加速噴嘴下部螺合有慣性分離室，慣性分離室下部固定有慣性撞擊臺，所述的慣性撞擊臺機體上設有樣氣出氣孔和集水孔，所述的樣氣出氣孔的上邊緣高于慣性撞擊臺的臺面，所述的集水孔的上邊緣與慣性撞擊臺臺面相平，所述的集水孔通過不銹鋼管與一集水瓶相連，所述的慣性撞擊臺下部固定連接有樣氣收集室，所述的樣氣出氣孔與所述的樣氣收集室連通，所述的樣氣收集室下端設有出氣管口。

所述的防雨罩是通過四根立柱與所述的樣氣整流腔的外壁相連的。

所述的樣氣整流腔的上方設有防塵網，所述的氣體整流器從防塵網的中部穿過。

所述的樣氣整流腔為圓柱形結構，表面噴涂聚四氟乙烯；所述的氣體整流器為中空倒圓錐形結構，表面噴涂聚四氟乙烯；所述的樣氣加速腔為倒圓錐形結構，表面噴涂聚四氟乙烯。

所述的加速噴嘴機體上有外螺紋；所述的慣性分離室內壁有成型內螺紋，外部噴涂聚四氟乙烯；所述的樣氣收集室上端采用圓柱形結構，下端采用倒圓錐形結構，內側有成型內螺紋，內壁噴涂聚四氟乙烯。

所述的慣性撞擊臺機體上的樣氣出氣孔為均勻分布的三個氣溶膠樣氣出氣孔。

所述的防雨罩、氣體整流器、樣氣整流腔、樣氣加速腔、加速噴嘴、慣性撞擊臺、慣性分離室、樣氣收集室均采用鋁合金材質，所述的集水瓶采用玻璃材質。

所述的防雨罩、樣氣整流腔和氣體整流器為同軸安裝；所述的加速噴嘴、慣性分離室、慣性撞擊臺和樣氣收集室為同軸安裝，連接處內部有O型密封圈。

本發明的原理是：

本發明主要借鑒了常規慣性撞擊式采樣器的工作原理，利用的是慣性分離法，其結構原理圖如附圖2所示。圖中W為慣性加速噴口的直徑，T為加速噴口的有效長度，S加速噴口下邊緣距離慣性撞擊臺的高度。

斯托克斯數k是個無量綱的參數，它能夠直接反映粒子能否被截留在慣性撞擊臺上，對于慣性切割器來講，斯托克斯數可表述為：

Stk=ρpCcdp2U9ηW]]>

式中，ρ_p為顆粒物質量密度，C_c為坎寧安滑流指數，d_p為顆粒物切割粒徑，U為噴口處空氣的平均速率，η為空氣動力黏度系數。如果定義樣氣采樣氣流流速為Q，其大小為可以表示為U=Q/(π(W/2)²)。本發明設計樣氣采樣流量為16.7L/min，T:W:S=1:1:1，其他參數選取大氣壓強為101.325kPa、溫度為20℃的條件下的參考值，由此可以獲得慣性加速噴口直徑：