本发明专利技术涉及一种对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置及方法。该装置包括外壳、荷电区域、层流捕集模块和分级区域。荷电区域包括沿外壳中心轴线对称设置的荷电单元一与荷电单元二。荷电单元一和荷电单元二均包括安装在外壳外侧的荷电壳体、安装在荷电壳体一端的绝缘底座、安装在绝缘底座一端的放电针、安装在绝缘底座另一端的金属环和安装在外壳内侧的孔板。层流捕集模块包括层流器和静电除尘装置。分级区域包括高压极板、测量极板和电流测量装置。本发明专利技术能够解决现有技术中的不足，对机动车尾气进行高温、高浓度、原位测量，减小测量误差，提高测量结果的准确性。提高测量结果的准确性。提高测量结果的准确性。
【技术实现步骤摘要】
对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置及方法
[0001]本专利技术涉及尾气颗粒物监测
，具体涉及一种对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置及方法。
技术介绍
[0002]随着机动车保有量的逐年增加，机动车尾气排放污染问题日趋严重。我国对机动车污染物排放限值的管控日趋严格，环保部门对便携式的执法设备需求迫切。现有的机动车污染物测量设备都集中在实验室测量，设备体积较大，不便于运输以及应对不同场景的使用。而且目前常用的测量方法均需通过稀释冷却降温后再进行测量，受到采样测量环境温度变化影响，尾气中几个纳米的含碳颗粒物易在稀释冷却采样过程中形成以碳为核的新颗粒物，降温后颗粒物排放特征(数浓度和中值粒径信息)已发生较大变化，非原位在线高温测量难以真实反映机动车尾气超细颗粒物排放特征。此外，针对纳米级颗粒物(＜100nm)在采样过程中易发生扩散损失，导致测量结果偏低，低估了实际的浓度值。
[0003]中国专利CN 201811534753.5采用荷电法测颗粒物数浓度，该方法必须对机动车尾气进行稀释冷却才能采样，而提供设备运行的必要模块更多更复杂，不利于整体设备的便携化设计，且尾气稀释冷却处理后，给测量结果带来误差。在中国专利CN 201710262990.X和中国专利CN 201510969843.7公开的荷电器结构方案中，不仅由于纳米级颗粒物的扩散损失很严重会导致的测量结果偏差，而且在测量高浓度时，可能会由于荷电离子不充分使得进样颗粒物未能完全荷电，进而也会导致测量结果偏差。
[0004]因此，需要设计一种能够提高荷电效率的、无需对尾气进行冷却的高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置及方法，该装置及方法能够解决现有技术中的不足，对机动车尾气进行高温、高浓度、原位测量，减小测量误差，提高测量结果的准确性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置，包括外壳、设置在外壳一端的荷电区域、设置在外壳中段的层流捕集模块和设置在外壳另一端的分级区域；所述外壳外侧依次设有加热层一和保温层一。
[0008]进一步的，所述荷电区域包括沿外壳中心轴线对称设置的荷电单元一与荷电单元二；所述荷电单元一和荷电单元二的结构相同，均包括安装在外壳一侧的荷电壳体、安装在荷电壳体一端的绝缘底座、安装在绝缘底座一端的放电针、安装在绝缘底座另一端的金属环和安装在外壳内侧的孔板；所述荷电壳体外侧依次设有加热层二和保温层二；所述加热层一和保温层一紧贴外壳设置，所述加热层二和保温层二紧贴荷电壳体一及荷电壳体二设置；所述加热层一、加热层二、保温层一和保温层二用于加热保温。
[0009]进一步的，所述层流捕集模块包括同轴设置的层流器和静电除尘装置；所述层流器设有多层薄板；所述薄板，用于隔开气路，让气流保持层流状态；所述静电除尘装置由六块金属极板平行安装组成，气流从所述极板间通过；所述六块金属极板分别为极板一、极板二、极板三、极板四、极板五、极板六，极板一与极板二之间形成通道一，极板二与极板三之间形成通道二，极板三与极板四之间形成通道三，极板四与极板五之间形成通道四，极板五与极板六之间形成通道五。
[0010]进一步的，所述分级区域包括高压极板、多块测量极板和电流测量装置；所述高压极板接入恒定高压源；所述多块测量极板安装在同一平面且与高压极板平行设置，通过屏蔽线缆连接到电流测量装置；所述电流测量装置位于外壳的外侧；所述测量极板的数量为六块，分别为测量极板一、测量极板二、测量极板三、测量极板四、测量极板五和测量极板六。
[0011]进一步的，所述外壳的一端开设有样气入口，另一端开设有总流出口，所述样气入口接机动车尾气管；所述样气入口与所述总流出口同轴设置，用于让样气快速稳定地通过测量装置。
[0012]进一步的，所述绝缘底座的外端部开设有若干均匀分布的鞘气入口，所述放电针贯穿安装在绝缘底座中心。
[0013]进一步的，所述金属环的中间部位开设有通孔；所述金属环接地；为均匀放电，金属环与放电针同轴设置；所述孔板，用于精确控制电离子喷射速度，所述孔板中心开设有过孔，所述过孔的直径为0.7mm。
[0014]本专利技术还涉及一种上述对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置的测量方法，该方法包括以下步骤：
[0015](1)机动车尾气管排出的高温尾气由样气入口进入到所述测量装置中。
[0016](2)由鞘气入口向荷电壳体内通入洁净空气，放电针与接地的金属环之间形成高压电场，在高压电场的作用下，部分洁净空气被电离，产生电离子；电离子随洁净空气从孔板中心的过孔喷射到荷电区域；对称的荷电结构设计使荷电区域充满足够多的电离子，且携带电离子的气流不会对尾气中颗粒物的运动轨迹产生影响，让其保持直线运动；一部分电离子与颗粒物碰撞，使颗粒物带电，得到带电颗粒物。
[0017](3)带电颗粒物随气流进入层流捕集模块，首先通过由多层薄板组成的层流器，让气流能保持稳定的层流状态进入静电除尘装置中；在静电除尘装置中，极板一和极板六接地，极板二和极板五接高压HV1，极板三和极板四接高压HV2，其中HV2＝2*HV1，所以在通道一、通道二、通道四和通道五均会形成相同的高压电场E1，而在通道三中无电场；当带电颗粒物随气流通过静电除尘装置时，经过通道一、通道二、通道四和通道五的气流中的带电颗粒物会在电场力作用下碰撞到极板上，而通道三中的带电颗粒物无电场力作用，匀速水平通过。
[0018](4)气流继续通入到分级区域中，高压极板和外壳之间会形成高压电场，带电颗粒物在电场力作用下会向下偏转；由于受到的电场力不同，不同粒径范围的颗粒物会碰撞到不同的测量极板上；各个测量极板的微电流信号经过反演得到机动车尾气中颗粒物的粒径谱。
[0019]和现有技术相比，本专利技术的优点为：
[0020](1)本专利技术中的荷电区域采用了对称结构，能提供充足的离子浓度环境，既能满足高浓度的测量需求，又保证了样气通路的通畅性，令样气始终保持层流状态，极大地减少纳米级颗粒物的扩散损失，让测量结果更精准。
[0021](2)本专利技术引入层流捕集模块，使得处于紊流状态下带电颗粒物变为层流状态后进入分级区域，无需引入额外的气流作为保护气流，就保证带电颗粒物分级的准确性。
[0022](3)本专利技术采用耐高温设计，将不耐高温的微电流测量电路与测量极板之间用金属屏蔽线相连，防止温度变化对微电流测量造成干扰；另外装置整体可恒温加热，令尾气自排出后能直接对其进行测量，避免了稀释冷却采样对机动车尾气排放颗粒物的干扰。
附图说明
[0023]图1是本专利技术中测量装置的结构示意图；
[0024]图2是静电除尘装置的结构示意图。
[0025]其中：
[0026]1、鞘气入口，2、金属环，3、孔板，4、样气入口，5、外壳，6、绝缘底座，7本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置，其特征在于：包括外壳、设置在外壳一端的荷电区域、设置在外壳中段的层流捕集模块和设置在外壳另一端的分级区域；所述外壳外侧依次设有加热层一和保温层一。2.根据权利要求1所述的对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置，其特征在于：所述荷电区域包括沿外壳中心轴线对称设置的荷电单元一与荷电单元二；所述荷电单元一和荷电单元二的结构相同，均包括安装在外壳一侧的荷电壳体、安装在荷电壳体一端的绝缘底座、安装在绝缘底座一端的放电针、安装在绝缘底座另一端的金属环和安装在外壳内侧的孔板；所述荷电壳体外侧依次设有加热层二和保温层二；所述加热层一和保温层一紧贴外壳设置，所述加热层二和保温层二紧贴荷电壳体一及荷电壳体二设置。3.根据权利要求2所述的对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置，其特征在于：所述层流捕集模块包括同轴设置的层流器和静电除尘装置；所述层流器设有多层薄板；所述静电除尘装置由六块金属极板平行安装组成，气流从所述极板间通过；所述六块金属极板分别为极板一、极板二、极板三、极板四、极板五、极板六，极板一与极板二之间形成通道一，极板二与极板三之间形成通道二，极板三与极板四之间形成通道三，极板四与极板五之间形成通道四，极板五与极板六之间形成通道五。4.根据权利要求3所述的对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置，其特征在于，所述分级区域包括高压极板、多块测量极板和电流测量装置；所述高压极板接入恒定高压源；所述多块测量极板安装在同一平面且与高压极板平行设置，通过屏蔽线缆连接到电流测量装置；所述电流测量装置位于外壳的外侧；所述测量极板的数量为六块，分别为测量极板一、测量极板二、测量极板三、测量极板四、测量极板五和测量极板六。5.根据权利要求4所述的一种对称型高温高浓度尾气排放颗粒物原位测量装置，其特征在于：所述外壳的一端开设有样气入口...
【专利技术属性】
技术研发人员：余同柱，吉喆，杨义新，桂华侨，丁焰，尹航，陈伟程，刘建国，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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