一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統的製作方法

2024-03-27 03:21:05 1

本發明涉及氣溶膠發生領域，尤其涉及一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統。

背景技術：

工農業生產生活過程中排放的二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOx）和氨氣（NH3）經過化學反應形成的硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽是構成大氣顆粒汙染物的重要組成部分。在控制和消除大氣顆粒汙染物研究領域，急切需要一種能夠控制鹽顆粒物粒徑的氣溶膠發生裝置。通過該裝置產生的鹽顆粒氣溶膠可用於氣體環境的模擬、測試、評估、檢驗等科學方面的實驗研究，尤其是對硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽顆粒物氣溶膠的實驗研究。

將飽和的鹽水溶液霧化後通過熱氣流的乾燥可以形成鹽顆粒，鹽顆粒物的大小受多種因素的影響，包括噴霧霧滴的粒徑，飽和鹽溶液的濃度，熱氣流的溫度、溼度等。上述影響因素都可成為控制鹽顆粒粒徑的方法，但上述方法要麼較為複雜、要麼控制的滯後性較大，因此不具有實際操作的意義。聲波團聚是利用高能量密度的聲場，促進顆粒在短時間內相互碰撞團聚，顯著增大顆粒粒徑的技術，具有響應速度快、調控方便的優點。

針對上述技術現狀，發明人已設計了「一種基於聲波團聚的鹽顆粒氣溶膠發生裝置，申請號：201710121895.8」。上述發明利用聲波團聚作用能調控氣溶膠中鹽顆粒物的粒徑，但氣溶膠中鹽顆粒物的質量濃度不可控，而在該裝置的研究應用領域所需的鹽顆粒物的質量濃度範圍跨度較大，尤其是在大氣環境研究中顆粒物質量濃度較稀，因此需要對其所生成的鹽顆粒物的質量濃度進行稀釋。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統，為相關的科學研究提供了一臺可方便調控鹽顆粒質量濃度的氣溶膠發生設備，以滿足氣體環境模擬、測試、評估、檢驗等科學方面的實驗研究的急切需求。

本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統，其特徵在於：所述的系統由空氣壓縮機1、過濾器2、乾燥器3、空氣緩衝罐4、第一針型閥5、第一空氣流量計6、空氣加熱器7、第一文丘裡管8、第二針型閥9、第二空氣流量計10、鹽溶液儲罐11、計量泵12、氣溶膠生成室13、控制器14、在線雷射粒度儀15、第二文丘裡管16和氣溶膠緩衝罐17組成；所述的空氣壓縮機1為一往復式壓縮機，設有排氣口；所述的過濾器2設有進口和出口，內裝填有過濾介質；所述的乾燥器3設有進口和出口，內裝填有乾燥劑；所述的空氣緩衝罐4設有進口、第一出口和第二出口；所述的空氣加熱器7設有進口和出口，內置電熱絲；所述的第一文丘裡管8和第二文丘裡管16均設有進口、出口和吸入口，吸入口均設置在文丘裡管的腰部管徑最窄處；所述的鹽溶液儲罐11設置有加料口和出料口；所述的計量泵12為一柱塞泵，設置有進口和出口；所述的氣溶膠生成室13的主體為一上下端具有錐形封頭的圓筒形腔體，其頂部設置有帶有信號輸入端的聲波發生器13-1，上部中心位置設置有噴頭13-2，底部設置有檢測管13-2；所述的控制器14設有信號輸入端和輸出端；所述的在線雷射粒度儀15設有信號輸出端，在線雷射粒度儀15的探頭深入到檢測管13-3內；所述的氣溶膠緩衝罐17設置有進口和出口；所述的空氣壓縮機1的排氣口通過第一管路與過濾器2的進口連通，過濾器2的出口通過第二管路與乾燥器3的進口連通，乾燥器3的出口通過第三管路與空氣緩衝罐4的進口連通，空氣緩衝罐4的第一出口通過第四管路與空氣加熱器7的進口連通，在第四管路上從空氣緩衝罐4向空氣加熱器7的方向依次設置有第一針型閥5和第一空氣流量計6，空氣加熱器7的出口通過第五管路與第一文丘裡管8的進口連通，第一文丘裡管8的出口通過第六管路與噴頭13-2連通，鹽溶液儲罐11的出料口通過第七管路與計量泵12的進口連通，計量泵12的出口通過第八管路與第一文丘裡管8的吸入口連通，空氣緩衝罐4的第二出口通過第九管路與第二文丘裡管16的進口連通，在第九管路上從空氣緩衝罐4向第二文丘裡管16的方向依次設置有第二針型閥9和第二空氣流量計10，第二文丘裡管16的出口通過第十管路與氣溶膠緩衝罐17進口連通，第二文丘裡管16的吸入口通過第十一管路與檢測管13-2連通，在線雷射粒度儀15的信號輸出端通過第一信號線與控制器14的信號輸入端連接，控制器14的信號輸出端通過第二信號線與聲波發生器13-1的信號輸入端連接。

作為改進，所述的空氣壓縮機1的排氣口的壓力設置在0.1~0.8 MPa。

作為改進，所述的過濾器2內的過濾介質為無紡布材質的HEPA濾網。

再改進，所述的乾燥器3內的乾燥劑為無水氯化鈣。

進一步改進，所述的第一空氣流量計6和第二空氣流量計10均為渦街氣體流量計。

本發明的有益效果是：通過設置空氣緩衝罐，將該罐中的乾燥、潔淨空氣通過文丘裡管與質量濃度較高的鹽顆粒物氣溶膠混合，從而實現鹽顆粒物氣溶膠的稀釋。由計量泵打入的飽和鹽溶液的質量濃度和流量可計算出鹽顆粒物的質量流量，通過調節稀釋空氣的量實現對鹽顆粒物氣溶膠的稀釋程度的控制，從而為相關的科學研究提供一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統。本發明的系統具有鹽顆粒物濃度調控方便、精準的優點。

附圖說明

圖1是本發明的一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統的示意圖。

其中：1為空氣壓縮機， 2為過濾器，3為乾燥器，4為空氣緩衝罐，5為第一針型閥，6為第一空氣流量計，7為空氣加熱器，8為第一文丘裡管，9為第二針型閥，10為第二空氣流量計，11為鹽溶液儲罐，12為計量泵，13為氣溶膠生成室，14為控制器，15為在線雷射粒度儀，16為第二文丘裡管，17為氣溶膠緩衝罐，13-1為聲波發生器，13-2為噴頭，13-3檢測管。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖1通過實施例對本發明作進一步詳細描述。

實施例1

本發明的一種濃度可調的鹽顆粒氣溶膠發生系統由空氣壓縮機1、過濾器2、乾燥器3、空氣緩衝罐4、第一針型閥5、第一空氣流量計6、空氣加熱器7、第一文丘裡管8、第二針型閥9、第二空氣流量計10、鹽溶液儲罐11、計量泵12、氣溶膠生成室13、控制器14、在線雷射粒度儀15、第二文丘裡管16和氣溶膠緩衝罐17組成；所述的空氣壓縮機1為一往復式壓縮機，設有排氣口，排氣口的壓力設置在0.1 MPa；所述的過濾器2設有進口和出口，內裝填有過濾介質，過濾介質為無紡布材質的HEPA濾網；所述的乾燥器3設有進口和出口，內裝填有乾燥劑，乾燥劑為無水氯化鈣；所述的空氣緩衝罐4設有進口、第一出口和第二出口；所述的空氣加熱器7設有進口和出口，內置電熱絲；所述的第一文丘裡管8和第二文丘裡管16均設有進口、出口和吸入口，吸入口均設置在文丘裡管的腰部管徑最窄處；所述的鹽溶液儲罐11設置有加料口和出料口；所述的計量泵12為一柱塞泵，設置有進口和出口；所述的氣溶膠生成室13的主體為一上下端具有錐形封頭的圓筒形腔體，其頂部設置有帶有信號輸入端的聲波發生器13-1，上部中心位置設置有噴頭13-2，底部設置有檢測管13-2；所述的控制器14設有信號輸入端和輸出端；所述的在線雷射粒度儀15設有信號輸出端，在線雷射粒度儀15的探頭深入到檢測管13-3內；所述的氣溶膠緩衝罐17設置有進口和出口；所述的空氣壓縮機1的排氣口通過第一管路與過濾器2的進口連通，過濾器2的出口通過第二管路與乾燥器3的進口連通，乾燥器3的出口通過第三管路與空氣緩衝罐4的進口連通，空氣緩衝罐4的第一出口通過第四管路與空氣加熱器7的進口連通，在第四管路上從空氣緩衝罐4向空氣加熱器7的方向依次設置有第一針型閥5和第一空氣流量計6，第一空氣流量計6為渦街氣體流量計，空氣加熱器7的出口通過第五管路與第一文丘裡管8的進口連通，第一文丘裡管8的出口通過第六管路與噴頭13-2連通，鹽溶液儲罐11的出料口通過第七管路與計量泵12的進口連通，計量泵12的出口通過第八管路與第一文丘裡管8的吸入口連通，空氣緩衝罐4的第二出口通過第九管路與第二文丘裡管16的進口連通，在第九管路上從空氣緩衝罐4向第二文丘裡管16的方向依次設置有第二針型閥9和第二空氣流量計10，第二空氣流量計10為渦街氣體流量計，第二文丘裡管16的出口通過第十管路與氣溶膠緩衝罐17進口連通，第二文丘裡管16的吸入口通過第十一管路與檢測管13-2連通，在線雷射粒度儀15的信號輸出端通過第一信號線與控制器14的信號輸入端連接，控制器14的信號輸出端通過第二信號線與聲波發生器13-1的信號輸入端連接。

本發明的裝置的工作過程如下：空氣被空氣壓縮機1輸送進入過濾器2過濾掉空氣中所含的顆粒物，後進入乾燥器3中脫除溼份，再進入空氣緩衝罐4，空氣緩衝罐4中的一部分空氣通過第四管路輸送至空氣加熱器7加熱至70℃，第四管路中空氣的流量通過第一針型閥5調節，再進入文丘裡管8，空氣在通過文丘裡管8的喉徑處加快了流速具有了較高的剪切力；鹽溶液儲罐11內裝入了一定量的水，再往鹽溶液儲罐11內加入過量的鹽，得到的鹽溶液處於飽和狀態；計量泵12將鹽溶液儲罐11內的飽和鹽溶液輸送至文丘裡管的喉徑處高速空氣的剪切作用將飽和鹽溶液霧化，後經噴頭13-2噴入氣溶膠生成室13內部；由於熱空氣的乾燥作用鹽溶液霧滴中的水不斷蒸發進入熱空氣中，析出的鹽形成顆粒，此時聲波發生器13-1所產生的聲波場促進了鹽顆粒的團聚提高了鹽顆粒的粒徑，不同的頻率的聲波能產生不同粒度的鹽顆粒；所形成的鹽顆粒氣溶膠從檢測管13-3排出，此時在線雷射粒度儀10可檢測鹽顆粒氣溶膠中顆粒的粒度是否達到要求，並將相關信息傳遞給控制器9進行判讀、輸出調頻指令，迅速調整聲波發生器8-1的頻率，直至鹽顆粒氣溶膠中顆粒的粒度達到要求；空氣緩衝罐4另一部空氣通過第九管路進入第二文丘裡管16，並在第二文丘裡管16的喉徑處加速，檢測管13-3排出的鹽顆粒物氣溶膠通過第十一管路進入第二文丘裡管16的喉徑處被高速氣流分散稀釋，稀釋的鹽顆粒氣溶膠進入氣溶膠緩衝罐17，再從氣溶膠緩衝罐17的出口排出。

實施例2

本實施例中，空氣壓縮機1的排氣口的壓力設置在0.8 MPa，其餘與實施例1一致。

實施例3

本實施例中，空氣壓縮機1的排氣口的壓力設置在0.5 MPa，其餘與實施例1一致。

實施例4

本實施例中，空氣壓縮機1的排氣口的壓力設置在0.3 MPa，其餘與實施例1一致。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。