颗粒物均匀混合箱仿真设计与实验研究

在我国经济飞速发展的同时,以细颗粒物(PM2.5)为首要污染物区域性复合大气污染频发,严重影响到经济的发展、生态环境和人体健康。我国已建立覆盖全国的国家区域空气质量监测网,全面开展PM2.5监测,其数据的准确性与可靠性至关重要。环境PM2.5监测仪器中,PM2.5切割器直接影响采样颗粒物的粒径,其性能的准确检测是提高PM2.5监测数据准确性的前提与保障。为此,本文针对PM2.5切割器准确检测中稳定测试环境的需求,设计了一种均匀混合箱,利用Comsol软件对箱体横截面尺寸和稀释气流入口等对颗粒物混合均匀性的影响进行模拟仿真,最终确定混合箱横截面面积为0.36m2,稀释气流从顶部两侧通入,上部加入扰流板使颗粒物分散开进入混匀区域稀释气流充分混合,混匀区与测试区之间采用蜂窝芯以减少湍流效应,使混合后的气流垂直向下经过测试区域。同时利用搭建的系统对均匀混合箱的颗粒物采样均匀性和粒径分布一致性进行了测试验证,结果表明,同一水平面3个采样点之间最大浓度偏差为1.82%,颗粒物粒径分布一致,近似对数正态分布且保持不变,其R2为0.996。设计的均匀混合箱能够实现颗粒物的均匀混合,为PM2.5切割器评估提供稳定的测试环境,确保PM2.5切割器性能可靠,为逐步提升国家环境监测网PM2.5自动监测数据的准确性与可比性提供技术支撑。

基于Comsol的颗粒物静电沉积器仿真设计

随着社会的快速发展,机动车的数量也在逐年增多,机动车尾气的排放给环境带来了很大的污染,同时也伤害着我们的身体健康。因此机动车尾气的监测与控制尤为重要。针对国六标准中机动车排放的高浓度超细颗粒物的监测需求,静电沉积器在去除小粒径颗粒物方面具备了独特的优势。本文基于静电除尘原理,设计了一种适用于机动车尾气监测需求的平板型静电沉积器,带电颗粒物在电场中偏转,根据曵力与电场力的共同作用,使得小于某一粒径的颗粒物沉积,而大于此粒径的颗粒物可以顺利通过。采用Comsol软件建立静电沉积器模型,仿真模拟了静电沉积器内部流场、电场及带电粒子轨迹,进一步研究了入口流速、极板长度、极板间距、极板电势等参数对粒子捕集效果的影响,并对模型进行优化及验证。结果表明:当入口流速为1L/min、极板长度39.5mm、极板间距2.6mm、极板电势29.8V时,23nm以下颗粒物完全沉积,而大于23nm的颗粒物可以顺利通过,实现23nm以下颗粒物的有效去除,满足了机动车尾气监测中颗粒物粒径范围要求,有助于提升机动车尾气颗粒物监测的准确性,进一步为机动车排放评估,以及制订精细化控制措施等提供有效依据。