[發明專利]一種基于電遷移率的1-3納米氣溶膠篩分裝置及應用

在審

• 申請號: 201610065469.2
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105717004A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 蔣靖坤;蔡潤龍;陳大仁;郝吉明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種基于電遷移率的1-3納米氣溶膠篩分裝置，包括鞘氣進口部分、氣溶膠進口部分、分離區、鞘氣出口部分和氣溶膠出口部分；

所述分離區包括中心電極(7)、電極狹縫(9)和圓筒外壁(8)；電極狹縫(9)在中心電極(7)上環向均勻分布，中心電極(7)與圓筒外壁(8)保持同軸；圓筒外壁(8)接地；

所述鞘氣出口部分包括對向布置的鞘氣出口圓管(12)、鞘氣出口狹縫(10)和鞘氣出口腔體(11)；同側的鞘氣出口圓管(12)與鞘氣出口腔體(11)相切，同側的鞘氣出口狹縫(10)與鞘氣出口腔體(11)相通，并設置在鞘氣出口腔體(11)的上方；

所述氣溶膠出口部分由絕緣底座(13)和氣溶膠出口圓管(14)組成；中心電極(7)、絕緣底座(13)和氣溶膠出口圓管(14)依次相連；

其特征在于，所述氣溶膠進口部分包括氣溶膠進口圓管(4)、對稱設置的氣溶膠進口腔體(5)和對稱布置的氣溶膠進口狹縫(6)；氣溶膠進口圓管(4)與同側的氣溶膠進口腔體(5)相切；同側的氣溶膠進口狹縫(6)與氣溶膠進口腔體(5)相通，并設置在氣溶膠進口腔體(5)的下方；

所述鞘氣進口部分包括依次相連的喇叭形漸擴部分(1)、漏斗形漸縮部分(2)和濾膜(3)；所述濾膜(3)繃緊壓在漏斗形漸縮部分(2)上；濾膜(3)為420目的尼龍絲網；

所述鞘氣進口部分中，喇叭形漸擴部分(1)的漸擴角度為20°，漏斗形漸縮部分(2)的漸縮角度為45°；鞘氣的流量范圍為10-30L/min，氣溶膠的流量范圍為1-3L/min。

2.根據權利要求1所述的1-3納米氣溶膠篩分裝置，其特征在于，所述篩分裝置的總長為20厘米，最大寬度處寬為7厘米。

3.根據權利要求1所述的1-3納米氣溶膠篩分裝置，其特征在于，

所述氣溶膠進口部分，氣溶膠進口腔體(5)的高度為2.6厘米，外壁內徑為3.8厘米，內壁外徑為2.6厘米；氣溶膠進口狹縫(6)的寬度為0.17厘米；

所述鞘氣出口部分，鞘氣出口腔體(11)的高度為1.8厘米，外壁內徑為3.2厘米，內壁外徑為1.2厘米；鞘氣出口狹縫(10)的寬度為0.2厘米；

所述分離區中，圓筒外壁(8)的長度為1.75厘米，內壁直徑為1.906厘米，中心電極(7)的外壁直徑為0.7厘米。

4.根據權利要求1-3任一項所述篩分裝置的應用，其特征在于，用于在實驗室內定量或半定量測量試驗氣溶膠，以及在實際外場條件下測量氣溶膠。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，具體步驟如下：

(1)濾去顆粒物的潔凈鞘氣由喇叭形漸擴部分(1)的頂端入口進入，并在濾膜(3)和漏斗形漸縮部分(2)的作用下達到層流狀態，進入分離區；

(2)多分散的氣溶膠通過氣溶膠進口圓管(4)進入氣溶膠進口腔體(5)，并在其中均勻分布，之后通過氣溶膠進口狹縫(6)進入分離區；

(3)分離區的中心電極(7)通過貫穿絕緣底座(13)的接口加上高壓電，與接地的圓筒外壁(8)中間形成電場，吸引帶有相反電荷的顆粒物或離子向中心電極(7)移動；氣溶膠通過電極狹縫(9)進入分離區實現篩分，最終從氣溶膠出口圓管(14)排出；

(4)鞘氣和未通過電極狹縫(9)進入氣溶膠出口圓管(14)的氣溶膠經過鞘氣出口狹縫(10)進入鞘氣出口腔體(11)，并最終通過鞘氣出口圓管(12)排出。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，由1-3納米粒子計數器的計數情況確定中心電極(7)的電壓，從而得到粒徑固定或連續變化的1-3納米氣溶膠。

7.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，從氣溶膠出口圓管(14)排出的近似單分散氣溶膠，由1-3納米粒子計數器進行計數，從而得到1-3納米氣溶膠的濃度或濃度頻率密度。

8.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，從鞘氣出口圓管(12)排出的氣體經過過濾后直接通過鞘氣進口部分的喇叭形漸擴部分(1)再次進入1-3納米氣溶膠篩分裝置。