[發(fā)明專(zhuān)利]一種測(cè)量柴油機(jī)單個(gè)排氣顆粒帶電量的裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910429476.X
• 申請(qǐng)日: 2019-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110261286A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王天婷;劉軍恒;孫平;嵇乾;唐程;范義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/10
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種測(cè)量柴油機(jī)單個(gè)排氣顆粒帶電量的裝置和方法。具體裝置為柴油機(jī)排氣顆粒帶電試驗(yàn)平臺(tái)。主要方法為將在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行過(guò)荷電處理的柴油機(jī)排氣顆粒捕集后分散于電解質(zhì)溶液中；在試驗(yàn)平臺(tái)加電和不加電時(shí)，利用電位儀分別得出顆粒的Zeta電位；通過(guò)Gouy?Chapman公式計(jì)算顆粒表面的電荷密度；用排氣粒徑譜儀測(cè)量顆粒粒徑；根據(jù)球形顆粒帶電量計(jì)算公式得出加電和不加電時(shí)的電量，兩者差值即為單個(gè)顆粒在相應(yīng)電壓下的帶電量。通過(guò)本發(fā)明測(cè)出單個(gè)排氣顆粒帶電量，有利于研究電暈放電條件下排氣顆粒的帶電過(guò)程，對(duì)進(jìn)一步研究帶電后的顆粒的動(dòng)力學(xué)性能，及其運(yùn)動(dòng)和凝并過(guò)程有很大幫助，可以為降低柴油機(jī)的排放提供支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柴油機(jī)排氣顆粒物荷電凝并領(lǐng)域，特別涉及一種測(cè)量柴油機(jī)單個(gè)顆粒帶電量的裝置及方法。

背景技術(shù)

荷電凝并技術(shù)是對(duì)放電電極施加高壓電，從而在狹小的局部區(qū)域產(chǎn)生極強(qiáng)的電場(chǎng)，氣體介質(zhì)可以在電場(chǎng)中發(fā)生局部自持放電。顆粒通過(guò)與帶電粒子的碰撞吸附等物理現(xiàn)象被荷以電荷。顆粒帶電后，碰撞凝并成較大的顆粒物，從而在一定程度上降低了柴油機(jī)排氣中的微納米顆粒的數(shù)量。

柴油機(jī)顆粒在電場(chǎng)中進(jìn)行荷電時(shí)，顆粒帶電量的大小直接影響其運(yùn)動(dòng)、碰撞、凝并等環(huán)節(jié)。為了進(jìn)一步對(duì)荷電后的柴油機(jī)顆粒進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)其運(yùn)動(dòng)及凝并過(guò)程進(jìn)行深入研究，需要探究柴油機(jī)顆粒在電暈放電條件下的荷電特性。目前廣泛使用的測(cè)量顆粒帶電量的裝置為法拉第筒，然而法拉第筒只能夠測(cè)量顆粒所帶的總帶電量，無(wú)法測(cè)量出柴油機(jī)單個(gè)顆粒的帶電量，對(duì)于顆粒的荷電性能無(wú)法進(jìn)行正確評(píng)估，因此不能對(duì)柴油機(jī)顆粒荷電凝并過(guò)程的改善提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種測(cè)量柴油機(jī)單個(gè)排氣顆粒的帶電量的裝置及方法，以克服現(xiàn)有測(cè)試方法無(wú)法測(cè)量單個(gè)顆粒帶電量的缺點(diǎn)。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種測(cè)量柴油機(jī)單個(gè)排氣顆粒帶電量的裝置，包括依次串聯(lián)在柴油機(jī)排氣管路上的壓力閥、荷電凝并裝置，以及設(shè)在荷電凝并裝置后的顆粒物粒徑分級(jí)采樣系統(tǒng)、柴油機(jī)排氣粒徑數(shù)目測(cè)量裝置和Zeta電位測(cè)量裝置；

所述荷電凝并裝置包括帶有高壓電源的荷電凝并筒；

所述顆粒物分級(jí)采樣系統(tǒng)包括串聯(lián)在荷電凝并筒出氣管路上的帶有慣性沖擊器的顆粒物粒徑分級(jí)采樣裝置；

所述柴油機(jī)排氣粒徑數(shù)目測(cè)量裝置包括串聯(lián)在顆粒物粒徑分級(jí)采樣裝置的出氣端管路中的稀釋器和并聯(lián)在稀釋器上的排氣粒徑譜儀；

所述Zeta電位測(cè)量裝置包括電解質(zhì)溶液容器、粘度計(jì)、電導(dǎo)率儀、高壓泵、多孔陶瓷復(fù)合膜管、壓力傳感器、毫伏表和電解質(zhì)溶液收集裝置，電解質(zhì)溶液容器通過(guò)管路連接于稀釋器管路末端，電解質(zhì)溶液容器上設(shè)有恒溫器、粘度計(jì)和電導(dǎo)率儀用于檢測(cè)特定溫度下電解質(zhì)溶液容器中吸附了帶電顆粒的電解液的粘度及電導(dǎo)率，多孔陶瓷復(fù)合膜管通過(guò)高壓泵連接在電解質(zhì)溶液容器下游的管路上，在多孔陶瓷復(fù)合膜管的兩端連接有壓力傳感器和毫伏表。

進(jìn)一步地，所述高壓電源使用輸出負(fù)直流電壓的高壓電源。

進(jìn)一步地，在所述壓力閥和荷電凝并筒之間布置有流量計(jì)。

進(jìn)一步地，在所述柴油機(jī)排氣粒徑數(shù)目測(cè)量裝置和Zeta電位測(cè)量裝置之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步地，所述多孔陶瓷復(fù)合膜管的出液口設(shè)置有電解質(zhì)溶液的收集裝置。

測(cè)量柴油機(jī)單個(gè)排氣顆粒帶電量的方法，包括以下步驟：

S1：?jiǎn)?dòng)柴油機(jī)，調(diào)節(jié)壓力閥將排氣管中的氣體流量控制在可測(cè)試范圍內(nèi)，柴油機(jī)排氣顆粒經(jīng)荷電凝并裝置處理后，通過(guò)顆粒物粒徑分級(jí)采樣裝置，在慣性沖擊器的作用下，對(duì)于不同顆粒粒徑的顆粒進(jìn)行分級(jí)捕集。將相同粒徑d_p的排氣顆粒通入稀釋器，通過(guò)柴油機(jī)排氣粒徑譜儀測(cè)量出相同粒徑d_p下顆粒的數(shù)目N；