影响凝聚核粒子计数器切割粒径的因素敏感性分析与经验公式构建

计数效率是表明凝聚核粒子计数器(CPC)计数性能的重要指标,受计数器工作方式、工质种类、测试粒子物理化学特性、饱和器冷凝器温度以及冷凝器内流场等多重因素的影响。为明确多重因素对计数效率的影响关系,并确定切割粒径的预测模型,以氯化钠细颗粒物为粒子源,采用响应曲面实验设计方法设计实验工况点研究自主研发的正丁醇基凝聚核粒子计数器特性关系。研究结果表明:冷凝器温度变化对切割粒径的影响明显高于饱和器温度变化对切割粒径的影响,采样器流速和冷凝器内流速对切割粒径的作用不明显;采样器流速与冷凝器流速对切割粒径的交互影响显著,且采样器流速、冷凝器流速之间存在流速差使计数效率最优;研究得到凝聚核粒子计数器切割粒径预测公式,且公式能较好地利用各参数描述切割粒径。

凝聚核粒子计数器的理论研究及数值模拟

凝聚核粒子计数器是一种纳米级颗粒物的检测装置,本文对该仪器的冷凝段进行了理论分析及数值模拟。数值模拟采用四点有限差分隐式法和Crank-Nicolson法,使用不等间距网格。结果显示四点有限差分隐式法模拟结果的稳定性和精确性良好,并与前人的研究结果基本一致。在数值上对剑桥大学提出的高温凝聚核粒子计数器的可行性进行验证,模拟结果显示,高温下工作的凝聚核粒子计数器切割粒径为4 nm,能够去除挥发性物质的影响。研究验证,由于工质冷凝在颗粒表面而导致的工质损失以致过饱和度降低的影响可忽略不计。