一種仿真霧霾氣體產生裝置的製作方法
2023-12-12 19:23:57 2
本發明屬於大氣環境研究設備技術領域，具體涉及一種仿真霧霾氣體產生裝置。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，工業汙染導致霧霾天氣頻繁出現，霧霾作為一種氣、固、液多相體，對廣大人民的生活產生了巨大的影響。霧霾中含有數百種顆粒物質，它們在人們毫無防範的情況下侵入人體呼吸道和肺葉中，引起呼吸系統、心血管系統、生殖系統等相關疾病，長期暴露在這種環境中會增加罹患肺癌等的風險。所以，有必要基於霧霾的形成因素、設計並製造仿真霧霾產生裝置，產生滿足科研工作所需要的霧霾，為研究霧霾環境對生產生活的影響規律和過程提供硬體支持。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種仿真霧霾氣體產生裝置，可以產生具有真實霧霾複雜成分且穩定可控的霧霾氣體，並可監測霧霾的質量。
本發明所採用的技術方案是：一種仿真霧霾氣體產生裝置，包括依次連通的霧霾產生裝置、霧霾成分陳化器及大氣質量監測儀，霧霾產生裝置包括氣源泵，氣源泵的排氣口通過管道連通有燃燒廢氣產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置及粉末氣溶膠產生裝置，燃燒廢氣產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置及粉末氣溶膠產生裝置的排氣口均通過管道與霧霾成分陳化器連通，燃燒廢氣產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置及粉末氣溶膠產生裝置的進氣口均設有恆壓閥，燃燒廢氣產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置及粉末氣溶膠產生裝置的出氣口均設有止回閥，燃燒廢氣產生裝置與超聲波水霧氣溶膠產生裝置之間連通的管道上設有氣體冷凝乾燥管，大氣質量監測儀通過導線連接有計算機信號交互反饋控制裝置。
本發明的特點還在於，
燃燒廢氣產生裝置包括燃燒室，燃燒室外壁上設有進氣口及出氣口，燃燒室內部設有燃燒內膽，燃燒室的側壁上開有供燃燒內膽進出的通孔，通孔邊緣設有固鎖器，燃燒內膽內還設有電熱絲。
超聲波水霧氣溶膠產生裝置包括外殼，外殼外壁上設有進氣口及出氣口，外殼內部設有超聲波霧化器，超聲波霧化器上設有裝料槽，裝料槽上設有加料管道，加料管道的一端與裝料槽連通，加料管道的另一端穿過外殼。
粉末氣溶膠產生裝置包括粉末氣溶膠產生腔及粉末投料器，粉末投料器位於粉末氣溶膠產生腔外部，通過管道與粉末氣溶膠產生腔連通，粉末氣溶膠產生腔頂部設有出氣口，粉末氣溶膠產生腔底部設有進氣口，粉末氣溶膠產生腔底部還設有防塵罩，防塵罩覆蓋在進氣口上，粉末氣溶膠產生腔內部設有粉末衝擊器，粉末衝擊器通過管道與粉末投料器連通，粉末投料器頂部通過管道連接有氣溶膠擴散器，氣溶膠擴散器為內部中空且表面帶有通孔的球體。
霧霾成分陳化器包括陳化腔，陳化腔頂部內表面設有紫外光源，陳化腔內部還設有循環鼓風機，陳化腔內部還設有混合氣體擴散器，混合氣體擴散器通過管道分別與燃燒廢氣產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置及粉末氣溶膠產生裝置連通，混合氣體擴散器為內部中空且表面帶有通孔的球體。
氣體冷凝乾燥管包括管體，導熱片，製冷二極體。管體為銅製三通管形狀為t字形，左端設有高溫燃燒廢氣入口，連接燃燒廢氣產生裝置，下端為冷凝廢液出口，右端為低溫乾燥燃燒廢氣氣出口通過管道與霧霾成分陳化器連通，管體管壁外表面包覆導熱片，導熱片上貼有製冷二極體。
本發明的有益效果是：
1)本發明是一種仿真霧霾氣體產生裝置，由氣源泵提供空氣源通入並聯的燃燒廢氣產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置、粉末氣溶膠產生裝置，三個裝置輸出的氣體匯總後通入霧霾成分陳化器。霧霾成分陳化器下方出口處設有質檢口連通霧霾檢測裝置。各個反應裝置之間無幹擾影響；
2)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過仿真性的裝置設計產生霧霾的成分，使模擬的霧霾環境比較貼近真實霧霾，並採用霧霾成分陳化器模擬霧霾在大氣中相互作用的轉變和轉化；輸出的霧霾氣體可實時檢測，確保質量，避免誤差。從霧霾源頭測得的霧霾特性參數，如：溫溼度和霧霾粒子的大小、數量、濃度等，更能反映真實霧霾特性；
3)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過霧霾檢測裝置，利用大氣質量檢測儀包括與氣體取樣管相連通的氣體收集器，可以定時抽檢霧霾模擬環境染毒裝置內的霧霾，進行實時檢測；
4)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過霧霾成分陳化器將所有模擬的混合氣體和排放物匯集到一個穩定的容器中，霧霾成分陳化器是根據有利於模擬的氣體或混合物充分均勻混合與分布的幾何形狀設計的，如圓柱體，圓球體、或半球體等，根據霧霾產生裝置的氣體排出量可以設計腔體的大小；
5)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，霧霾檢測裝置的電磁閥的通斷時間以及大氣質量檢測儀測量的間隔時間均可以在計算機上進行設置，其中電磁閥由計算機通過plc工控模塊控制；通過plc工控模塊控制氣體收集器的電動活塞抽取霧霾氣體輸送至大氣質量檢測儀進行檢測，檢測結果實時反饋並由計算機自動記錄分析和繪製相關圖像，作業系統可視化，人機互動狀況良好；
6)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，可以向粉末氣溶膠產生裝置加入不同粒徑、種類的細顆粒粉塵，超聲波水霧氣溶膠產生裝置可以加入不同溶液，根據溶液性質不同選用不同的材料；在燃燒廢氣產生裝置中選擇不同的燃燒材料，如化石燃料、人工合成燃料，菸絲，化工產品等。
附圖說明
圖1是本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置的結構示意圖；
圖2是本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置中霧霾成分陳化器的結構示意圖；
圖3是本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置中燃燒廢氣產生裝置的結構示意圖；
圖4是本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置中超聲波水霧氣溶膠產生裝置的結構示意圖；
圖5是本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置中粉末氣溶膠產生裝置的結構示意圖；
圖6是本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置中氣體冷凝乾燥管的結構示意圖。
圖中，1.氣源泵，2.霧霾成分陳化器，3.大氣質量監測儀，4.燃燒廢氣產生裝置，5.超聲波水霧氣溶膠產生裝置，6.粉末氣溶膠產生裝置，7.氣體冷凝乾燥管；
2-1.陳化腔，2-2.紫外光源，2-3.循環鼓風機，2-4.混合氣體擴散器；
4-1.燃燒室，4-2.固鎖器，4-3.燃燒內膽，4-4電熱絲；
5-1.外殼，5-2.超聲波霧化器，5-3.裝料槽，5-4.加料管道；
6-1.粉末氣溶膠產生腔，6-2.粉末衝擊器，6-3.粉末投料器，6-4.防塵罩，6-5.氣溶膠擴散器；
7-1.管體，7-2.廢液排放管，7-3.導熱片，7-4.製冷二極體。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。
本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，如圖1所示，包括依次連通的霧霾產生裝置、霧霾成分陳化器2及大氣質量監測儀3，霧霾產生裝置包括氣源泵1，氣源泵1的排氣口通過管道連通有燃燒廢氣產生裝置4、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5及粉末氣溶膠產生裝置6，燃燒廢氣產生裝置4、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5及粉末氣溶膠產生裝置6的排氣口均通過管道與霧霾成分陳化器2連通，燃燒廢氣產生裝置4、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5及粉末氣溶膠產生裝置6的進氣口均設有恆壓閥，燃燒廢氣產生裝置4、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5及粉末氣溶膠產生裝置6的出氣口均設有止回閥，燃燒廢氣產生裝置4與超聲波水霧氣溶膠產生裝置5之間連通的管道上設有氣體冷凝乾燥管7，大氣質量監測儀3通過導線連接有計算機信號交互反饋控制裝置。
燃燒廢氣產生裝置4包括燃燒室4-1，燃燒室4-1外壁上設有進氣口及出氣口，燃燒室4-1內部設有燃燒內膽4-3，燃燒室4-1的側壁上開有供燃燒內膽4-3進出的通孔，通孔邊緣設有固鎖器4-2，燃燒內膽4-3內還設有電熱絲4-4。
超聲波水霧氣溶膠產生裝置5包括外殼5-1，外殼5-1外壁上設有進氣口及出氣口，外殼5-1內部設有超聲波霧化器5-2，超聲波霧化器5-2上設有裝料槽5-3，裝料槽5-3上設有加料管道5-4，加料管道5-4的一端與裝料槽5-3連通，加料管道5-4的另一端穿過外殼5-1。
粉末氣溶膠產生裝置6包括粉末氣溶膠產生腔6-1及粉末投料器6-3，粉末投料器6-3位於粉末氣溶膠產生腔6-1外部，通過管道與粉末氣溶膠產生腔6-1連通，粉末氣溶膠產生腔6-1頂部設有出氣口，粉末氣溶膠產生腔6-1底部設有進氣口，粉末氣溶膠產生腔6-1底部還設有防塵罩6-4，防塵罩6-4覆蓋在進氣口上，粉末氣溶膠產生腔6-1內部設有粉末衝擊器6-2，粉末衝擊器6-2通過管道與粉末投料器6-3連通，粉末投料器6-3頂部通過管道連接有氣溶膠擴散器6-5，氣溶膠擴散器6-5為內部中空且表面帶有通孔的球體。
霧霾成分陳化器2包括陳化腔2-1，陳化腔2-1頂部內表面設有紫外光源2-2，陳化腔2-1內部還設有循環鼓風機2-3，陳化腔2-1內部還設有混合氣體擴散器2-4，混合氣體擴散器2-4通過管道分別與燃燒廢氣產生裝置4、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5及粉末氣溶膠產生裝置6連通，混合氣體擴散器2-4為內部中空且表面帶有通孔的球體。
氣體冷凝乾燥管7包括管體7-1，導熱片7-3，製冷二極體7-4。管體7-1為銅製三通管形狀為t字形，左端設有高溫燃燒廢氣入口，連接燃燒廢氣產生裝置4，下端為冷凝廢液排放管7-2，右端為低溫乾燥燃燒廢氣氣出口通過管道與霧霾成分陳化器2連通，管體7-1管壁外表面包覆導熱片7-3，導熱片7-3上貼有製冷二極體7-4。其中製冷二極體為totu牌，型號：tec1-12705。
使用時，如圖1所示，氣源泵1品牌名稱：outstanding型號:750w-30l。通過氣源泵1為燃燒廢氣產生裝置4提供燃燒所需的氧氣；通過氣源泵1產生正壓，並利用正壓使粉末氣溶膠產生裝置6產生的粉末氣溶膠、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5產生的水霧氣溶膠，這三個裝置所產生的物質混合後進入霧霾成分陳化器2，在霧霾成分陳化器2利用紫外線對其內部的混合物進行催化，模擬大氣中產生的霧霾，在霧霾成分陳化器2與大氣質量監測儀3連通，對產生的模擬霧霾進行檢測，並將檢測數據反饋給計算機信號交互反饋控制裝置，保證系統正常運轉；由於燃燒廢氣產生裝置4產生的高溫燃燒廢氣有時候不適合直接排放，所以在燃燒廢氣產生裝置4排氣口連接的管道上設置氣體冷凝乾燥管7，可以通過調節製冷二極體7-4的功率調節燃燒廢氣的溫度，經過氣體冷凝乾燥管7冷卻後的燃燒廢氣再排放到霧霾成分陳化器2中，防止輸出燃燒廢氣溫度過高從而對模擬實驗結果產生不利影響。
燃燒廢氣產生裝置4是利用電熱絲4-4加熱可燃物使其達到燃點，通入的恆壓空氣中含有氧氣，使可燃物充分燃燒，產生燃燒廢氣；燃燒廢氣產生裝置4使用時打開帶有密封條的固鎖器4-2，抽出燃燒內膽4-3，把帶燒物投入燃燒內膽4-3中，關閉燃燒內膽4-3，關閉固鎖器4-2，打開電熱絲4-4的電源，待可燃物燃燒後，關閉電熱絲4-4電源，打開燃燒室4-1外壁上進氣管道上的恆壓閥，通入恆壓空氣，為可燃物提供氧氣，驅動燃燒廢氣通過與出氣口連接的管道上的止回閥，最終通過管道進入霧霾成分陳化器2中。
超聲波水霧氣溶膠產生裝置5，類似使用常見的超聲波加溼器，利用超聲波換能器產生超聲波使液體霧化，超聲波霧化器5-2可以使液體霧化形成水霧氣溶膠，注入的空氣形成正壓推動水霧氣溶膠注入與霧霾成分陳化器2連通的管道。超聲波水霧氣溶膠產生裝置5的外殼5-1呈長方體，金屬材質，開有氣體入口及氣體出口；氣體入口處的管道上設有恆壓閥，保證空氣進入時的壓力流速保持穩定。氣體出口處的管道上設有止回閥，可以防止氣體倒流同時保持壓力的穩定。超聲波霧化器5-2為壓電式超聲波換能器，品牌名稱：yadu/亞都，型號aw0509，利用空泡效應使液體形成氣溶膠，稀釋後通過管道進入霧霾成分陳化器2中。
粉末氣溶膠產生裝置6中粉末投料器6-3設置在粉末氣溶膠產生腔6-1的外部，粉末投料器6-3包括一個投料漏鬥，投料漏鬥底部通過管道與粉末衝擊器6-2連通，投料漏鬥底部出口處還設有球閥，通過氣體流動引起球形閥處的壓力變小大氣壓強把粉末投料口處的粉末推入粉末衝擊器6-2，通入粉末衝擊器6-2進行粉末衝擊從而加大粉末氣溶膠的分散程度。處理過後的氣溶膠通過氣溶膠擴散器6-5釋放到外殼5-1內，稀釋後通過管道進入霧霾成分陳化器2中。
霧霾成分陳化器2均勻混合燃燒廢氣產生裝置4、超聲波水霧氣溶膠產生裝置5及粉末氣溶膠產生裝置6各裝置產生的氣體，通過控制其內部的溫度溼度，溼度由超聲波水霧氣溶膠產生裝置5控制，溫度通過在循環鼓風機2-3上安裝一節電阻絲加熱流動的溫度，電阻絲由溫控模塊控制和紫外線光照使新鮮的霧霾氣體陳化，循環鼓風機2-3啟動後可以充分混合各氣體成分，防止沉積，通過管道進入到大氣質量監測儀3中進行檢測，其中溫控模塊品牌：risym。
本發明的一種仿真霧霾氣體產生裝置有如下優點：
1)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過粉末氣溶膠產生裝置、超聲波水霧氣溶膠產生裝置、燃燒廢氣產生裝置和霧霾成分陳化器，各個反應裝置之間無幹擾影響，從霧霾的來源來模擬霧霾的成分，使模擬的霧霾環境比較貼近真實霧霾，並採用霧霾成分陳化器模擬霧霾在大氣中相互作用的轉變和轉化；
2)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過所述霧霾模擬環境的壁面上設置有若干均衡分布的氣體取樣管，氣體取樣管可以設置不同角度，不同深度，同時設置活塞氣體收集器，從而測得霧霾模擬環境染毒區域不同部位的霧霾特性參數，如：溫溼度和霧霾粒子的大小、數量、濃度等，更能反映真實霧霾特性；
3)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過霧霾檢測裝置，利用大氣質量檢測儀包括與氣體取樣管相連通的氣體收集器，可以定時抽檢霧霾模擬環境染毒裝置內的霧霾，進行實時檢測；
4)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，通過霧霾成分陳化器將所有模擬的混合氣體和排放物匯集到一個穩定的容器中，霧霾成分陳化器是根據有利於模擬的氣體或混合物充分均勻混合與分布的幾何形狀設計的，如圓柱體，圓球體、或半球體等，根據霧霾產生裝置的氣體排出量可以設計腔體的大小；
5)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，霧霾檢測裝置的電磁閥的通斷時間以及大氣質量檢測儀測量的間隔時間均可以在計算機上進行設置，其中電磁閥由計算機通過plc工控模塊控制；通過plc工控模塊控制氣體收集器的電動活塞抽取霧霾氣體輸送至大氣質量檢測儀進行檢測，檢測結果實時反饋並由計算機自動記錄分析和繪製相關圖像，作業系統可視化，人機互動狀況良好；
6)本發明一種仿真霧霾氣體產生裝置，可以向粉末氣溶膠產生裝置加入不同粒徑、種類的細顆粒粉塵，超聲波水霧氣溶膠產生裝置可以加入不同溶液，根據溶液性質不同選用不同的材料；在燃燒廢氣產生裝置中選擇不同的燃燒材料，如化石燃料、人工合成燃料，菸絲，化工產品等。