热扩散管的设计与性能测试

为研究挥发性组分对气溶胶特性的影响,设计加工了一种热扩散管(Thermal Denuder,以下简称TD),由解析管和吸附管组成,调节温度范围为50~350℃;与文献中已有设计相比,本设计改进了测量TD管内部温度的位置,使得测温、控温更加准确;采用两段加热的方式使得温度分布更为稳定,延长有效停留时间.TD管性能测试表明:TD管内温度分布较均匀,可有效去除挥发性组分;当颗粒物的粒径大于60 nm时,颗粒物在不同温度的TD管内的传输效率变化很小,可近似看作是一个常数.

黑碳气溶胶发生器的设计与性能测试

为获得一定尺寸、浓度、流量范围的稳定的黑碳气溶胶用于实验研究,设计了一种基于倒置式共流扩散火焰燃烧的黑碳气溶胶发生器;与文献已有设计相比,本设计改进了流量控制、点火操作,并采用催化氧化器去除有机物.本研究设计的发生器产生的颗粒物总数浓度在3 h内的偏差为8.33%,峰值粒径的浓度偏差小于10%,能够产生稳定的黑碳气溶胶,且产生的黑碳气溶胶粒径主要集中在30~300 nm;当燃烧当量比φ由0.60上升至0.90时,黑碳气溶胶数浓度由1.31×10^(7)#·cm^(-3)增大到8.16×10^(7)#·cm^(-3),峰值粒径从109.4 nm增大到145.9 nm;黑碳气溶胶尺寸、浓度有较大的变动范围.采用催化氧化器能够有效去除不同黑碳气溶胶浓度范围内的有机物质,获得有机物含量低于3%的黑碳气溶胶,且催化氧化器能在6 L·min^(-1)流量范围下工作.产生的黑碳气溶胶以链状结构的聚合体为主,分形维数为2.01,该聚合体主要由球型小单体聚集组成,黑碳气溶胶的吸收波长指数为1.04.