專利名稱：用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣溶膠發(fā)生器，具體而言涉及一種生成空氣過濾器效率測試用試驗(yàn)塵源的氣溶膠發(fā)生器，以及該氣溶膠發(fā)生器的生產(chǎn)及校驗(yàn)的方法。
背景技術(shù)：
目前，一般通風(fēng)用空氣過濾器測試的方法是大氣塵計(jì)數(shù)法，試驗(yàn)塵源為大氣塵。這種試驗(yàn)方法是由國內(nèi)科研工作者在上世紀(jì)八十年代初提出的，就當(dāng)時(shí)來說，大氣塵計(jì)數(shù)法比比色法、計(jì)重法等全效率測試方法更符合實(shí)際情況更準(zhǔn)確更先進(jìn)。另外，空氣過濾器凈化的對(duì)象主要是室外空氣，以大氣塵為塵源測得的過濾器效率與實(shí)際情況比較一致。但是由于大氣塵是不穩(wěn)定的，大氣塵的濃度和粒徑分布等重要參數(shù)隨時(shí)隨地變化，造成空氣過濾器效率測試結(jié)果的不確定性和試驗(yàn)的不可重復(fù)性。在空氣過濾器效率測試中，為了減小空氣過濾器效率測試中的誤差，用粒徑分布確定的人工氣溶膠來代替大氣塵作為試驗(yàn)塵源是非常必要的。
空氣過濾器的效率測試中，用人工氣溶膠作為試驗(yàn)塵源，與大氣塵相比，塵源穩(wěn)定性好，顆粒分散度及濃度易于控制；測試結(jié)果準(zhǔn)確性高，重復(fù)性好。用人工氣溶膠代替大氣塵作為試驗(yàn)塵源測試空氣過濾器的效率，檢測結(jié)果更可靠，能夠滿足過濾器行業(yè)對(duì)檢測工作提出的更高要求。目前，歐美國家空氣過濾器效率測試的試驗(yàn)塵源均為人工氣溶膠，但是歐美所選用的氣溶膠不同，其氣溶膠發(fā)生器也不同。
在EN7792002中，空氣過濾器效率測試用的人工氣溶膠為霧化的癸二酸二二酸二辛酯液滴。氣溶膠發(fā)生器由溶液瓶和Laskin噴嘴組成，Laskin噴嘴是氣溶膠發(fā)生中最常用的噴嘴之一。注入的潔凈壓縮空氣通過Laskin噴嘴產(chǎn)生氣溶膠，然后將霧化的液滴注入實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該氣溶膠發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于控制的特點(diǎn)。但是，國內(nèi)空氣過濾器主要用于去除大氣中的工業(yè)污染物，一般為粉塵，用固態(tài)氣溶膠作為試驗(yàn)塵源能夠更真實(shí)的反映過濾器的效率。另外，在空氣過濾器的效率測試中是比較關(guān)注對(duì)5.0～10μm粒子的捕集效率的，而EN7792002氣溶膠發(fā)生器生成的人工氣溶膠粒子中，大粒子所占的比例較小。其人工氣溶膠的性質(zhì)及粒徑分布不適合國內(nèi)空氣過濾器的效率測試。
ASHRAE52.2中，空氣過濾器效率測試所用氣溶膠是固體干燥的氯化鉀粒子，氣溶膠是通過霧化質(zhì)量濃度為30％氯化鉀水溶液產(chǎn)生的。該氣溶膠發(fā)生器生成的氣溶膠粒子的性質(zhì)及粒徑分布適于國內(nèi)空氣過濾器效率測試的需要。但是所用溶液的質(zhì)量濃度過高，常溫下，質(zhì)量濃度為30％的氯化鉀溶液已經(jīng)結(jié)晶，很容易造成噴嘴的堵塞；另一方面，生成氣溶膠的計(jì)數(shù)濃度過高，即使將噴霧空氣的流量調(diào)節(jié)到可以穩(wěn)定發(fā)塵的最低狀態(tài)，生成氣溶膠的計(jì)數(shù)濃度也超過國產(chǎn)粒子計(jì)數(shù)器的濃度上限。因此，這種氣溶膠發(fā)生器也不能完全適用于國內(nèi)空氣過濾器的效率測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法及裝置，該氣溶膠發(fā)生裝置采用氯化鉀溶液產(chǎn)生氣溶膠，通過控制壓縮空氣的壓力、流量和不同氯化鉀溶液的濃度，可以生成大顆粒多分散固態(tài)氣溶膠粒子，從而滿足國內(nèi)空氣過濾器效率測試對(duì)氣溶膠的要求。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)將配制好的質(zhì)量濃度為2～23％的氯化鉀溶液通過溶液泵輸送給噴嘴；同時(shí)使壓力為500±50KPa的壓縮空氣經(jīng)高效過濾器處理成潔凈空氣，然后分成兩路，一部分潔凈空氣作為噴霧空氣，噴霧空氣的流量為8～20L/min；氯化鉀溶液經(jīng)噴霧空氣引射后由噴嘴霧化后進(jìn)入干燥塔，大尺寸的液滴在干燥塔中沉降脫離出來，小液滴從干燥塔頂部下降；并通過改變噴霧空氣的流量來調(diào)節(jié)氣溶膠濃度；2)從高效空氣過濾器處理的另一部潔凈空氣，經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入干燥塔，由干燥塔底部上升，使霧化的小液滴在下降的過程中被干燥，形成固態(tài)氣溶膠。
本方法中所述進(jìn)入干燥塔的潔凈空氣的流量為10±5L/min。
本發(fā)明所述方法的技術(shù)特征還在于所述的壓縮空氣在進(jìn)入高效空氣過濾器前首先經(jīng)過一個(gè)由調(diào)節(jié)閥和油水分離器組成的流量調(diào)節(jié)及分離裝置。
本發(fā)明還提供了一種實(shí)施上述方法的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于該氣溶膠發(fā)生裝置由空氣處理裝置、噴霧裝置和干燥塔組成，所述的噴霧裝置包括溶液瓶，通過管道與溶液瓶相連的溶液泵以及通過管道與所述溶液泵相連的噴嘴，該噴嘴設(shè)置在干燥塔的頂部；所述的空氣處理裝置包括通過管道連接的高效空氣過濾器、流量計(jì)和加熱器；所述的高效空氣過濾器通過流量計(jì)和管道分別與所述的加熱器和噴嘴連接，所述的干燥塔的底部分別設(shè)有氣溶膠出口、排液口和干燥潔凈空氣進(jìn)口。
本發(fā)明裝置中所述空氣處理裝置還包括由調(diào)節(jié)閥和油水分離器組成的流量調(diào)節(jié)及分離裝置，該裝置設(shè)置在所述高效空氣過濾器的空氣入口的前端。所述的干燥潔凈空氣進(jìn)口設(shè)置在干燥塔內(nèi)且垂直向上。所述噴嘴的出口直徑為0.1～0.5mm。
本發(fā)明裝置的另一技術(shù)特征還在于所述的流量調(diào)節(jié)及分離裝置、高效空氣過濾器、流量計(jì)、加熱器和溶液泵設(shè)置在一個(gè)控制箱內(nèi)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果①本大顆粒氣溶膠發(fā)生裝置的噴霧壓力較低，不超過500kpa，這一方面使得潔凈載氣源容易獲得，另一方面對(duì)裝置的承壓要求不高，從而簡化了裝置的結(jié)構(gòu)；②本氣溶膠發(fā)生裝置的載氣源為潔凈空氣，而不像國外類似的裝置都需要以氮?dú)庾鳛檩d氣源，從而用一般的真空泵就能提供載氣，也進(jìn)一步簡化了裝置的配置要求；③因加熱器只需要將從噴霧裝置噴出的液滴干燥，不需要太高的溫度，從而降低了加熱器的保溫要求，制作簡單；④本發(fā)明不僅能夠連續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)生氣溶膠，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，成本低，易于控制等特點(diǎn)，產(chǎn)生的氣溶膠濃度高達(dá)106粒/cm3，粒徑范圍在0.1～10μm之間可調(diào)，完全可以滿足國內(nèi)空氣過濾器效率測試對(duì)氣溶膠的要求。


圖1為本發(fā)明提供的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-流量調(diào)節(jié)及分離裝置；2-高效空氣過濾器；3-流量計(jì)；4-加熱器；5-溶液泵；6-溶液瓶；7-噴嘴；8-干燥塔；9-氣溶膠出口；10-排液口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施作進(jìn)一步的說明圖1為本實(shí)用新型提供的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。該氣溶膠發(fā)生器由空氣處理裝置、噴霧裝置和干燥塔組成，所述的噴霧裝置包括溶液瓶6，通過管道與溶液瓶相連的溶液泵5以及通過管道與所述溶液泵相連的噴嘴7，該噴嘴設(shè)置在干燥塔8的頂部；所述的空氣處理裝置包括通過管道連接的高效空氣過濾器2、流量計(jì)3和加熱器4；所述的高效空氣過濾器通過流量計(jì)3和管道分別與所述的加熱器4和噴嘴7連接；在干燥塔8的底部分別設(shè)有氣溶膠出口9、排液口10和干燥潔凈空氣進(jìn)口。
為了解決壓縮空氣的水分問題，氣溶膠發(fā)生器還包括一個(gè)由調(diào)節(jié)閥和油水分離器組成的流量調(diào)節(jié)及分離裝置1，該裝置設(shè)置在所述高效空氣過濾器2的壓縮空氣入口的前端，以除去壓縮空氣中的機(jī)油和水分，同時(shí)起到調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力和流量的目的。
為解決兩路壓縮空氣的氣流分配問題，在壓縮空氣經(jīng)過高效空氣過濾器2以后，分成兩路，分別安裝了流量計(jì)3，控制噴霧空氣和干燥潔凈空氣的流量。干燥的潔凈空氣為高溫的空氣，干燥的潔凈空氣經(jīng)過流量計(jì)3后，進(jìn)入加熱器4。通過調(diào)節(jié)兩個(gè)氣路的流量計(jì)3的流量，來控制發(fā)生氣溶膠的濃度。加熱器4能提供足夠的熱量使從噴嘴7中出來的液滴充分干燥。
為解決高溫空氣的傳輸問題，高溫的空氣從加熱器4中出來以后，用柔性的耐高溫管傳輸，從干燥塔8的側(cè)面進(jìn)入，干燥潔凈空氣進(jìn)口設(shè)置在干燥塔內(nèi)且垂直向上，使干燥氣流向上運(yùn)動(dòng)。
為保證從噴嘴7中噴出來的液滴能充分混合干燥，噴嘴7安裝在高塔的頂端，噴嘴的出口直徑一般為0.1～0.5mm。干燥潔凈空氣入口在干燥塔8的底端。工作時(shí)，液滴從頂端向下運(yùn)動(dòng)，干燥的潔凈空氣從下向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴到達(dá)干燥塔8底部的氣溶膠出口9時(shí)，已經(jīng)充分干燥。
工作的過程中，由于液滴和干燥的空氣在干燥塔8的中部相遇，在干燥塔8的中部內(nèi)表面會(huì)凝聚大量大顆粒氣溶膠，為保證干燥塔8的清潔和方便清洗，在干燥塔8的底部設(shè)有排液口10。
為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，本實(shí)用新型將流量調(diào)節(jié)及分離裝置1、高效空氣過濾器2、流量計(jì)3、加熱器4和溶液泵5設(shè)置在一個(gè)控制箱內(nèi)。
本發(fā)明的工作過程如下將配制好的質(zhì)量濃度為2～23％的氯化鉀溶液通過溶液泵輸送給噴嘴；同時(shí)使壓力為500±50KPa的壓縮空氣經(jīng)高效過濾器處理成潔凈空氣，然后分成兩路，一部分潔凈空氣作為噴霧空氣，噴霧空氣的流量為8～20L/min；氯化鉀溶液經(jīng)噴霧空氣引射后由噴嘴霧化后進(jìn)入干燥塔，大尺寸的液滴在干燥塔中沉降脫離出來，小液滴從干燥塔頂部下降；并通過改變噴霧空氣的流量來調(diào)節(jié)氣溶膠濃度；從高效空氣過濾器處理的另一部潔凈空氣，經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入干燥塔，進(jìn)入干燥塔的潔凈空氣的流量為10±5L/min。潔凈空氣由干燥塔底部上升，使霧化的小液滴在下降的過程中被干燥，形成固態(tài)氣溶膠。
本發(fā)明通過控制壓縮空氣的壓力、流量和不同氯化鉀溶液的濃度，可以連續(xù)、穩(wěn)定地生成大顆粒多分散固態(tài)氣溶膠粒子，產(chǎn)生的氣溶膠濃度高達(dá)106粒/cm3，粒徑范圍在0.1～10μm之間可調(diào)，完全可以滿足國內(nèi)空氣過濾器效率測試對(duì)氣溶膠的要求。
實(shí)施例1氯化鉀溶液的質(zhì)量濃度為23％；噴霧流量8.3L/min；噴霧壓力500KPa；干燥空氣流量113.2L/min。
實(shí)施例2氯化鉀溶液的質(zhì)量濃度為23％；噴霧流量18.9L/min；噴霧壓力500KPa；干燥空氣流量113.2L/min。
實(shí)施例3氯化鉀溶液的質(zhì)量濃度為10％；噴霧流量9.5L/min；噴霧壓力500KPa；干燥空氣流量113.2L/min。
實(shí)施例4氯化鉀溶液的質(zhì)量濃度為3％；噴霧流量9.5L/min；噴霧壓力500KPa；干燥空氣流量113.2L/min。
表1不同溶液濃度、噴霧流量下氣溶膠發(fā)生器發(fā)生粒子的濃度表


比較以上四種工況，第一、第二種工況氯化鉀溶液質(zhì)量濃度相同，噴霧流量不同，干燥空氣流量相同，噴霧壓力相同，相同的氯化鉀溶液質(zhì)量濃度下，噴霧流量越大，大粒徑粒子濃度越小；比較第三、第四種工況，噴霧流量，干燥空氣流量和噴霧壓力相同，氯化鉀溶液質(zhì)量濃度不同，得出氯化鉀溶液質(zhì)量濃度越大，發(fā)生的大粒徑粒子越多。
權(quán)利要求
1.一種用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)將配制好的質(zhì)量濃度為2～23％的氯化鉀溶液通過溶液泵輸送給噴嘴；同時(shí)使壓力為500±50KPa的壓縮空氣經(jīng)高效過濾器處理成潔凈空氣，然后分成兩路，一部分潔凈空氣作為噴霧空氣，噴霧空氣的流量為8～20L/min；氯化鉀溶液經(jīng)噴霧空氣引射后由噴嘴霧化后進(jìn)入干燥塔，大尺寸的液滴在干燥塔中沉降脫離出來，小液滴從干燥塔頂部下降；并通過改變噴霧空氣的流量來調(diào)節(jié)氣溶膠濃度；2)從高效空氣過濾器處理的另一部潔凈空氣，經(jīng)加熱器加熱后進(jìn)入干燥塔，由干燥塔底部上升，使霧化的小液滴在下降的過程中被干燥，形成固態(tài)氣溶膠。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法，其特征在于步驟2)中進(jìn)入干燥塔的潔凈空氣的流量為10±5L/min。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法，其特征在于所述的壓縮空氣在進(jìn)入高效空氣過濾器前首先經(jīng)過一個(gè)由調(diào)節(jié)閥和油水分離器組成的流量調(diào)節(jié)及分離裝置。
4.一種實(shí)施如權(quán)利要求1所述方法的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于該氣溶膠發(fā)生裝置由空氣處理裝置、噴霧裝置和干燥塔組成，所述的噴霧裝置包括溶液瓶(6)，通過管道與溶液瓶相連的溶液泵(5)以及通過管道與所述溶液泵相連的噴嘴(7)，該噴嘴設(shè)置在干燥塔(8)的頂部；所述的空氣處理裝置包括通過管道連接的高效空氣過濾器(2)、流量計(jì)(3)和加熱器(4)；所述的高效空氣過濾器通過流量計(jì)(3)和管道分別與所述的加熱器和噴嘴連接，所述的干燥塔(8)的底部分別設(shè)有氣溶膠出口(9)、排液口(10)和干燥潔凈空氣進(jìn)口。
5.按照權(quán)利要求4所述的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于所述的空氣處理裝置還包括由調(diào)節(jié)閥和油水分離器組成的流量調(diào)節(jié)及分離裝置(1)，該裝置設(shè)置在所述高效空氣過濾器的空氣入口的前端。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于所述的干燥潔凈空氣進(jìn)口設(shè)置在干燥塔內(nèi)且垂直向上。
7.按照權(quán)利要求6所述的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于所述噴嘴的出口直徑為0.1～0.5mm。
8.按照權(quán)利要求4所述的用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于所述的流量調(diào)節(jié)及分離裝置、高效空氣過濾器、流量計(jì)、加熱器和溶液泵設(shè)置在一個(gè)控制箱內(nèi)。
全文摘要
用于空氣過濾器效率測試的大粒徑氣溶膠發(fā)生方法及裝置，該裝置由空氣處理裝置、噴霧裝置和干燥塔組成?？諝馓幚硌b置包括高效空氣過濾器、流量計(jì)和加熱器；噴霧裝置包括溶液瓶，溶液泵和噴嘴，噴嘴設(shè)置在干燥塔的頂部；干燥潔凈空氣從干燥塔底部進(jìn)入，通過控制壓縮空氣的壓力、流量和不同氯化鉀溶液的濃度，使霧化的小液滴在下降的過程中被干燥，形成固態(tài)氣溶膠。本發(fā)明不僅能夠連續(xù)、穩(wěn)定地生成大顆粒多分散固態(tài)氣溶膠粒子，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，成本低，易于控制等特點(diǎn)?？梢陨纱箢w粒多分散固態(tài)氣溶膠粒子，其濃度高達(dá)10
文檔編號(hào)G01M99/00GK101093218SQ200710119630
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者王智超, 宋燦華, 安愛明 申請(qǐng)人:中國建筑科學(xué)研究院