專利名稱：一種蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)冷凝法準單分散性亞微米氣溶膠的發(fā)生裝置，發(fā)生氣溶膠計數(shù)中值 直徑在0.08pm 0.5pm，幾何標準偏差<1.3,計數(shù)濃度在1><104 1><108/cm3。
背景技術(shù)：
氣溶膠是液體或固體以直徑為0.002 100nm的顆粒分散在氣體介質(zhì)中形成的分散體系。 發(fā)生穩(wěn)定且符合一定粒徑分布的氣溶膠是一項重要的氣溶膠技術(shù)，它主要用于標定測量儀器、 進行氣溶膠實驗研究以及開發(fā)和測試空氣凈化與采樣設備等研究和應用領(lǐng)域。 一般按顆粒直 徑劃分，氣溶膠主要有微米級和亞微米兩類微米級氣溶膠通常指大多數(shù)氣溶膠的粒徑大于 lpm，而亞微米級氣溶膠則指大多數(shù)氣溶膠的粒徑小于lpm。
單分散性是氣溶膠粒徑一致程度的表征，用幾何標準偏差GSD表示，GSD越小，表示 氣溶膠單分散性越好。準單分散性表示GSD〈1.45的氣溶膠。
隨著科學技術(shù)的進步和人民生活質(zhì)量的提高，對于各類過濾材料以及過濾設備的凈化效 率性能要求都有了大幅度的提升，與之相對應的國內(nèi)外檢測標準中在測試氣溶膠的粒徑分布 和濃度方面也提出了更加嚴格的要求。
目前實驗室比較先進的氣溶膠發(fā)生方法是蒸發(fā)冷凝法，現(xiàn)有的蒸發(fā)冷凝法氣溶膠發(fā)生裝 置未專門針對亞微米級別，氣源只能采用高壓氮氣，因此不方便使用，并且成本很高，尤其 在應用于過濾材料及過濾設備效率檢測時因耗氣量大成本尤其昂貴。另外，現(xiàn)有發(fā)生裝置再 熱器和冷凝管均采用玻璃管，這種結(jié)構(gòu)在使用中極易破碎，給應用造成了諸多不便。
氣溶膠單分散性是氣溶膠的重要參數(shù)，氣溶膠單分散性越好，在各種應用中均是有利的。 現(xiàn)有的發(fā)生裝置在設計時對亞微米氣溶膠的單分散性考慮不多，有待通過進一步改善亞微米 氣溶膠的單分散性。

發(fā)明內(nèi)容
為克服目前蒸發(fā)冷凝法氣溶膠發(fā)生裝置在發(fā)生亞微米粒徑氣溶膠時應用不便、成本較高、 氣溶膠單分散性有待提高的不足，本發(fā)明的目的是提供一種蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶 膠發(fā)生裝置，使其方便耐用，成本低廉，同時進一歩改善亞微米氣溶膠的單分散性。
本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，該裝置依次含有高壓氣源，第一過濾
器2，噴霧器4，設置在噴霧器頂部出口處的擴散干燥器5，與擴散干燥器的出口依次相連的 第二過濾器9、飽和器12、再熱器13和冷凝管15，以及分別用于調(diào)節(jié)第二過濾器和飽和器 流量的第一閥門6和第二閥門7，其特征在于所述的高壓氣源采用高壓空氣源l，所述的再 熱器13和冷凝管15采用金屬管。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于在噴霧器4的噴嘴出口處設有擋板3，在冷凝管15的入口設 有篩網(wǎng)或擋圈14。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果氣源采用高壓空氣源后，大大方 便了裝置應用，并節(jié)約了成本；再熱器和冷凝管采用金屬管，裝置不易損壞；在噴霧器的噴 嘴出口處設擋板，在冷凝管的入口設篩網(wǎng)或擋圈，二者均改善了最后氣溶膠的單分散性。由 于上述改進，本發(fā)明方便耐用，運行成本低廉，發(fā)生氣溶膠計數(shù)中值直徑在0.08^im 0.5pm， 幾何標準偏差<1.3，計數(shù)濃度在lxl(^ lxlOVcm3，發(fā)生的穩(wěn)定性和可重復性好，完全能滿 足各種設備檢測和實驗研究的需要。


圖1是本發(fā)明所提供的蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2發(fā)生所得氣溶膠粒度分布圖。
圖中l(wèi)一高壓氣源；2 —第一過濾器；3 —擋板；4一噴霧器；5 —擴散干燥器；6 —第一 閥門；7 —第二閥門；8 —第一流量計；9一第二過濾器；IO —第二流量計；ll一第三流量計； 12 —飽和器；13 —再熱器；14一篩網(wǎng)或擋圈；15 —冷凝管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)、工作過程及具體實施方式
作進一歩的說明。
圖1是本發(fā)明所提供的蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝
置依次包括高壓空氣源l，第一過濾器2，噴霧器4，設置在噴霧器頂部出口處的擴散干燥器 5，與擴散干燥器的出口相連的第二過濾器9，發(fā)生蒸氣的飽和器12，對凝結(jié)核和蒸氣進行混 合加熱的再熱器13，冷凝管15，以及分別用于調(diào)節(jié)第二過濾器和飽和器流量的第一闊門6和 第二閥門7，所述的高壓氣源l采用高壓空氣源，所述的再熱器13和冷凝管15采用金屬管。 所述的噴霧器4含有NaCl溶液、克里松(collison)噴嘴的出口處設有擋板3，其中NaCl 溶液的濃度一般為0.1 10g/L， collison噴嘴的噴孔直徑一般為0.1 0.3mm;所述的飽和器 12由加熱棒和控溫裝置組成，其中的有機溶劑為癸二酸二辛酯(DEHS)或油酸；通過調(diào)節(jié) 飽和器的溫度，進而調(diào)節(jié)飽和器內(nèi)的有機溶劑的蒸氣濃度，從而調(diào)節(jié)進入冷凝管15的蒸氣量， 飽和器溫度控制在100°C 170°C，溫控誤差士rC;所述的再熱器13由加熱帶和控溫裝置組 成，再熱器溫度控制在100°C 300°C，溫控誤差士rC;所述的冷凝管15為金屬長管，長20 50cm，內(nèi)徑l 3cm，其入口設有篩網(wǎng)或擋圈14，以紊亂氣流從而改善氣溶膠單分散性。另 外，高壓空氣源提供0.1 0.5MPa的高壓空氣，第一過濾器2用于過濾高壓空氣源所含的雜 質(zhì)；擴散干燥器5可以對噴霧器4霧化后得到的NaCl液滴進行干燥；第一閥門6調(diào)節(jié)與之并 聯(lián)的用于過濾所在支路凝結(jié)核的第二過濾器9的流量，從而調(diào)節(jié)進入冷凝管15的凝結(jié)核量； 第二閥門7調(diào)節(jié)與之并聯(lián)的用于產(chǎn)生蒸氣的飽和器12的流量，從而調(diào)節(jié)進入冷凝管15的蒸 氣量；在擴散干燥器5出口設有第一流量計8，可計量裝置總流量，在第二過濾器9下游設 有第二流量計10，可計量通過第二過濾器9的流量從而間接計量進入冷凝管15的凝結(jié)核量，在飽和器12上游設有第三流量計11，可計量通過飽和器12的流量從而間接計量進入冷凝管 15的蒸氣量，這三個流量均為轉(zhuǎn)子流量計，體積流量計量范圍為0.06 0.6m3/11。
本發(fā)明中飽和器12的溫度低于17(TC，空氣進入飽和器12后，不致于因溫度較高使飽 和器內(nèi)的有機溶劑氧化，因此氣源可以采用高壓空氣代替氮氣，這一技術(shù)方案大大方便了該 裝置的應用，并節(jié)約了成本。
本發(fā)明再熱器13和冷凝管15均采用金屬管，與傳統(tǒng)的玻璃管相比，金屬管不易損壞， 發(fā)生氣溶膠效果經(jīng)實驗證明未見下降。
本發(fā)明在噴霧器4內(nèi)collison噴嘴出口增設擋板3，實驗發(fā)現(xiàn)該裝置改進可將凝結(jié)核GSD 值從1.76下降至1.56，從而有效改善凝結(jié)核冷凝生長后得到的氣溶膠的單分散性。
本發(fā)明在冷凝管15入口處增設篩網(wǎng)或擋圈14，該設置可有效地擾動冷凝管15內(nèi)氣流的 速度場，改善冷凝管15內(nèi)凝結(jié)核冷凝生長的蒸氣環(huán)境的均勻性，從而改善氣溶膠的單分散性。
本發(fā)明工作原理如下來自高壓空氣源的高壓空氣經(jīng)第一過濾器2過濾后通入噴霧器4， 高壓空氣將噴霧器4內(nèi)的NaCl溶液霧化形成NaCl液滴后通入設置在噴霧器頂部出口處的擴 散干燥器5，得到NaCl晶核作為凝結(jié)核，這部分凝結(jié)核與飽和器12內(nèi)的有機溶劑在高溫下 產(chǎn)生的蒸氣一起通入再熱器13，在再熱器高溫作用下凝結(jié)核與蒸氣充分混合均勻后的混合物 進入冷凝管15，蒸氣由于溫度降低過飽和度增大而在凝結(jié)核上冷凝生長，并最終得到所需的 準單分散亞微米氣溶膠。
權(quán)利要求
1. 一種蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，該裝置包括高壓氣源(1)，第一過濾器(2)，將NaCl溶液吸出并霧化的噴霧器(4)，設置在噴霧器頂部出口處的擴散干燥器(5)，與擴散干燥器的出口相連的第二過濾器(9)，發(fā)生蒸氣的飽和器(12)，對凝結(jié)核和蒸氣進行混合加熱的再熱器(13)，冷凝管(15)，以及分別用于調(diào)節(jié)第二過濾器和飽和器流量的第一閥門(6)和第二閥門(7)，其特征在于所述的高壓氣源(1)采用高壓空氣源，所述的再熱器(13)和冷凝管(15)采用金屬管。
2. 按照權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于在 噴霧器(4)的噴嘴出口處設有擋板(3)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的蒸發(fā)冷凝法準單分散亞微米氣溶膠發(fā)生裝置，其特征在于 在冷凝管(15)的入口設有篩網(wǎng)或擋圈(14)。
全文摘要
一種蒸發(fā)冷凝法準單分散性亞微米氣溶膠的發(fā)生裝置，該裝置含有高壓氣源，第一過濾器，噴霧器，擴散干燥器，第二過濾器，飽和器，再熱器，冷凝管以及分別用于調(diào)節(jié)第二過濾器和飽和器流量的第一閥門和第二閥門，所述的高壓氣源采用高壓空氣源，再熱器和冷凝管采用金屬管，并在噴霧器的噴嘴出口處設有擋板，在冷凝管的入口設有篩網(wǎng)或擋圈。本發(fā)明方便耐用，運行成本低廉，發(fā)生氣溶膠計數(shù)中值直徑在0.08μm～0.5μm，幾何標準偏差＜1.3，計數(shù)濃度在1×10⁴～1×10⁸/cm³，發(fā)生的穩(wěn)定性和可重復性好，完全能滿足各種設備檢測和實驗研究的需要。
文檔編號G01N15/00GK101284220SQ20081011450
公開日2008年10月15日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者葉璲生, 尉繼英, 張振中, 鋒 江, 程裕興, 范桂芳, 亮 陳 申請人:清華大學