一种改进的DMT云凝结核计数器过饱和比标定方法

提出一种改进的标定云凝结核计数器中等效过饱和比的方法。相对于DMT公司的标定方法,该方法在流程和数据处理方面都做了改进。标定时观测完整的硫酸铵活化率曲线,通过高斯误差函数拟合的方法确定硫酸铵活化的临界粒径,从而减少标定结果的误差。根据该方法,用户可自行对DMT云凝结核计数器云室过饱和比进行周期性的检验和标定,保证高质量的云凝结核观测。

FLUENT对云凝结核计数器云室内气流特征的模拟研究

运用计算流体力学模型ANSYS FLUENT,对DMT公司的恒流热梯度云凝结核计数器(CCNC)云室内的流场、温度场以及水汽场进行模拟。依据外场观测和室内实验中的常用进气流速0.0164,0.0185,0.0205,0.0226和0.0246 m/s以及云室温差2,8和17 K,对比不同进气流速和云室温差对云室内流场的影响。结果显示,云室内的速度场和温度场均受进气流速和云室温差的影响。当云室温差为8 K,进气流速为0.0205m/s时,模拟出的云室中心线的过饱和度约为0.27%,较好地模拟出云室内的水汽过饱和状态。

凝结核粒子计数器的研究及校准技术现状

凝结核粒子计数器(CPC)是针对亚微米及纳米量级气溶胶颗粒的检测仪器,其在环境监测、气象研究等领域有重要应用。国际上有少部分机构已经实现了CPC的规模化生产,而国内的相关研究却相对滞后。本文基于国内外学者对于CPC的研究成果,讨论了近40年CPC的发展历程。我们介绍了不同种针对CPC结构的优化方案,并围绕生长温度、颗粒浓度、工作液性质等参数对CPC检测性能的影响进行了探讨。发现鞘流的加入可以显著降低CPC的切割粒径,工作液的性质直接决定了CPC的计数效率,合理控制冷凝器和饱和器的温差以及颗粒浓度也对CPC计数效率有改善作用。随后介绍了几种主流的CPC校准装置以及校准技术,并对比分析了其优劣性;最后讨论了不同类型CPC的测试性能以及主要应用。

凝结核粒子计数器的流场数值模拟及流量配比优化

为推进凝结核粒子计数器(CPC)的研发并提升其检测性能,系统开展了CPC粒子生长器内的流场数值模拟和流量配比优化研究。对粒子生长器的基本结构和分析模型进行设计建立,通过Fluent软件模拟研究了粒子生长器内流场的参数分布情况,以及流量配比对饱和度等参数变化和CPC理论计数效率的影响。模拟结果表明,鞘流结构能够约束气溶胶颗粒保持在流场轴心处饱和度高的位置流动,且流量比越高,气溶胶颗粒的扩散范围越小;在一定范围内提升流量比可以增大蒸汽质量分数以及饱和度的值,降低临界直径。在最优化流量参数下,所设计粒子生长器颗粒扩散范围仅4 mm,流场内最高饱和度值可达7以上。基于数值模拟数据,自主研发了CPC测量系统,并开展了计数效率校准实验,结果表明在7~200 nm粒径范围内13个点位的校准相对误差均低于9%,符合校准规范。因此,基于数值模拟的CPC内粒子生长器结构设计及操作参数优化对CPC的研发具有指导意义。

凝结核粒子计数器校准方法

介绍了国内外对凝结核粒子计数器的溯源标准,并就校准装置、校准范围等方面对ISO 27891:2015、JJF 1562-2016标准中的计数效率校准方法进行了比较、实验验证与分析。

黄河上游云凝结核观测研究

分析了 2 0 0 0、2 0 0 1年 8月在黄河上游的玛曲～河南县利用美国Mee公司的 1 30型云凝结核计数器观测的资料 ,讨论了凝结核的谱型 ,浓度随饱和度、天气状况及一些气象要素变化的关系 ,通过与其它地方观测结果的比较 ,可以看出在地表植被较好的黄河上游牧区 ,人类活动、污染较少 ,其自然凝结核少 ,浓度与青岛的测值相近 。

云凝结核数浓度观测影响因子的实验室研究

气溶胶的云滴活化能力影响云的微物理特性,还表征气溶胶吸湿性的强弱。活化气溶胶(即云凝结核,Cloud Condensation Nuclei,CCN)的观测研究中的重要方法是CCN计数器(CCN Counter,CCNC)的应用。针对CCNC观测的影响因子进行了实验室研究。实验结果表明,CCNC所处的气压和设置的流量会对过饱和比产生等比例的影响,而进气温度可能导致非线性的影响。实验中发现当气压差超过300 h Pa时,CCNC气压调节装置会导致气溶胶的损失,且损失的比例随着压差的增大而增大。在气溶胶浓度超过10000个/cm3、过饱和比低于0.2%时,会出现对CCN数浓度的低估,可能是由于水汽消耗导致CCN无法全部活化而不能被CCNC观测。研究结果及给出的建议对CCN的观测有指导意义,同时有利于CCN数据的质量控制和分析工作。

尘埃粒子计数器的检测和校准现状

尘埃粒子计数器是用来评价洁净环境洁净度等级的重要仪器,近年来,尘埃粒子计数器的量值溯源一直是国内外计量机构的研究重点,目前被广泛认可的尘埃粒子计数器的溯源方法有两种:一是采用参加全国比对的尘埃粒子计数器与待检尘埃粒子计数器进行比对;另一种是通过凝结核粒子计数器溯源至气溶胶静电计,最终溯源至计量基准电流之上。本文将综述尘埃粒子计数器的检测和校准方法以及存在问题。

尘埃粒子计数器校准装置的研制

采用“尘埃粒子计数器-凝结核粒子计数器-气溶胶静电计”的逐级溯源方法，开展了尘埃粒子计数器校准装置的研制。首先采用可溯源至国家电阻及电压标准的高值电阻和直流电压源，对气溶胶静电计的响应电流进行了校准；之后利用比对法和稀释技术，对凝结核粒子计数器进行了校准研究，最后将凝结核粒子计数器作为量值传递标准，通过比对法实现对尘埃粒子计数器的校准，校准结果可溯源至国家电流标准。

HEPA/ULPA过滤器效率检测仪器相关问题的探讨

HEPA/ULPA效率测试中气溶胶浓度的准确检测至关重要。本文对光度计(火焰光度计)、光学粒子计数器和凝结核粒子计数器三类常用的高效空气过滤器效率检测仪器的工作原理、简单构成分别进行了介绍,重点分析了其各自的特点以及在实际应用中存在的问题,通过论述指出:随着洁净技术的发展,光学粒子计数器和凝结核粒子计数器将是主流的高效空气过滤器效率检测仪器。