一种小型颗粒物冷凝生长计数器制造技术

本发明专利技术公开了一种小型颗粒物冷凝生长计数器，其包括：分流系统，过滤装置，蒸发室，隔热器，制冷片，气溶胶进口及工作液回收装置，工作液回收泵，工作液储存瓶，冷凝室，测压装置，光散射测量仪，限流孔，三通，气泵，进液泵；所述分流系统入口连接待采样对象；分流系统出口A通过软管与所述过滤装置入口连接；过滤装置出口通过软管与所述蒸发室连接；蒸发室中间空腔内固定吸水材料。本发明专利技术的计数器采用背靠背型设计，将蒸发室和冷凝室从传统的轴向排布变成了并列排布，有效利用和节省了空间，实现了仪器的小型化；将制冷片置于蒸发室和冷凝室之间，把制冷片在制冷过程中产生的热用于蒸发室的制热，减少了热量耗散的浪费，省去了排热风扇。

A small particle condensation growth counter

The invention discloses a small particle condensation growth counter, which comprises a shunt system, a filter, an evaporation chamber, a heat insulator, a refrigeration sheet, an aerosol inlet and a working fluid recovery device, a working fluid recovery pump, a working fluid storage bottle, a condensation chamber, a pressure measuring device, a light scattering measuring instrument, a flow limiting hole, a three-way, and a gas. The inlet of the shunt system is connected with the object to be sampled; the outlet A of the shunt system is connected with the inlet of the filtering device through a hose; the outlet of the filtering device is connected with the evaporating chamber through a hose; and the water absorbing material is fixed in the middle cavity of the evaporating chamber. The counter of the invention adopts a back-to-back design, which changes the evaporation chamber and the condensing chamber from the traditional axial arrangement to the parallel arrangement, effectively utilizes and saves space, realizes the miniaturization of the instrument, places the refrigeration sheet between the evaporation chamber and the condensing chamber, and uses the heat generated by the refrigeration sheet in the process of refrigeration for the heating of the evaporation chamber. The waste of heat dissipation is reduced, and the exhaust fan is omitted.

【技术实现步骤摘要】
一种小型颗粒物冷凝生长计数器
本专利技术属于环境监测
，涉及一种小型颗粒物冷凝生长计数器。具体来说，是一种通过过饱和蒸气在颗粒物表面冷凝，使纳米级颗粒物生长到微米量级，再利用光学计数器对颗粒物进行计数的测量仪器。
技术介绍
近年来，随着我国霾污染问题的突显，人们对大气颗粒物的关注度也越来越高。2012年我国将PM2.5列入环境空气质量标准中。PM2.5的定义是空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，它能长时间悬浮在空气中，并随呼吸进入人体，从而对人体健康产生危害。我们通常所说的PM2.5浓度指颗粒物质量浓度。纳米颗粒物是指粒径小于100纳米的颗粒物，也叫超细颗粒物。因为纳米颗粒物的体积很小，所以它不仅更容易随呼吸进入人体，损伤肺部，还具有强渗透性，可以进入细胞中干扰正常的细胞进程。所以用颗粒物的表面积或者粒子数来评估其对人体健康的损伤能力，相对而言会比粒子质量浓度更可靠。早在1996年，研究者们就发现颗粒物的大小是它们的毒性的一个很大的决定因素。换句话说，即使纳米颗粒物的化学组分毒性不强，也可以使人患病。而且，即使在PM2.5浓度很低的情况下，纳米颗粒物的数量浓度也可以很高，所以纳米颗粒物对人体健康的危害更具有隐蔽性和不确定性。基于纳米颗粒物对人体健康和大气环境等的重要影响，从2011年9月起实施的欧盟机动车粒数新标准就要求对机动车尾气排放进行检测的仪器，其对23nm的颗粒物的计数效率应达到50％。我国对纳米颗粒物的重视也在加强，在中华人民共和国环境保护部2013年9月发布，2018年1月1日起实施的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》中，在粒子质量(PM)的基础上，新增一项“粒子数量”(PN)的排放指标，综上所述，对纳米颗粒物进行计数是一项重要的工作，制造出满足人们生产生活所需的粒子计数器也是十分必要的。颗粒物冷凝生长计数器(CondensationParticleCounters,CPC)是最为常见的纳米颗粒物计数仪器。它的基本原理是：形成工作液体过饱和的环境，将待测气溶胶通入其中后通过非均相成核作用使颗粒物冷凝生长，当颗粒物粒径达到光学检测单元的下限后即可被计数。根据形成过饱和环境的方法的不同，CPC主要分为两种类型：混合型CPC和层流型CPC。层流型CPC最为常用，从第一台商用型层流式CPC(TSI3020)开始，美国TSI公司研发了一系列商用型CPC。其中一部分CPC以醇为工作液体，一部分CPC以水为工作液体。TSI3020型CPC以正丁醇为工作液体，样本气流先进入蒸发室，再随蒸气一起进入冷凝室。Stolzenburg&McMurry在TSI3020的基础上进行了改进，研发了TSI3025型CPC，并在其上采用了Wilson等人所创的鞘气的设计，即用一股气流使待测气溶胶被限制在冷凝室的中轴线，从而减少进气损失，提高计数效率。上述的冷凝生长计数器在冷凝室的设计上均使用半导体制冷片进行制冷。由于半导体制冷片在工作工作状态中背面会产生大量的热，所以其结构都需要巨大的散热块和风扇，这样导致整体结构庞大。另外制冷片散热会造成巨大的能耗。难以满足科学研究对其便携性的要求。在我国已公布的专利技术专利中，专利公开号为CN107387500A的专利涉及一种用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，专利公开号为CN107576606A的专利涉及一种探头可分离的尘埃粒子计数器，专利公开号为CN107478556A的专利涉及一种基于无尘排气设计的在线尘埃粒子计数监测系统。这些专利技术专利虽然都有粒子计数的功能，但是仅限于光学探测器能检测到的范围，即微米级颗粒物。针对上述问题，本专利技术提出一种新型的针对纳米颗粒物的冷凝生长计数器，克服了结构庞大和能耗大的缺点，实现其小型化。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在提供一种小型颗粒物冷凝生长计数器，实现颗粒物的计数和仪器的小型化，适合于实验室内和外场观测中的应用。一种小型颗粒物冷凝生长计数器，包括：分流系统1，过滤装置2，蒸发室3，隔热器8，制冷片9，气溶胶进口及工作液回收装置10，工作液回收泵11，工作液储存瓶12，冷凝室13，测压装置15，光散射测量仪16，限流孔17，三通18，气泵19，进液泵20；所述分流系统1入口连接待采样对象；分流系统1出口A通过软管与所述过滤装置2入口连接；过滤装置2出口通过软管与所述蒸发室3连接；蒸发室3中间空腔内固定吸水材料4，所述吸水材料4为聚丙烯纤维，中间有6个通孔，便于气体流过；蒸发室3出口与所述隔热器8连接；隔热器8出口与所述冷凝室13连接；所述气溶胶进口及工作液回收装置10的入口A与分流系统1出口B通过软管连接；气溶胶进口及工作液回收装置10出口B通过软管与所述工作液回收泵11连接；工作液回收泵11通过软管与所述工作液储存瓶12入口连接；工作液储存瓶12出口通过软管与所述进液泵20连接；进液泵20通过软管与所述蒸发室进液口5连接；气溶胶进口及工作液回收装置10出口C与冷凝室13入口连接；冷凝室13出口与所述光散射测量仪16入口连接；光散射测量仪16出口通过软管与限流孔17连接；限流孔17通过软管与所述三通18接口A连接；三通18接口B通过软管与所述气泵19连接；三通18接口C通过软管与所述测压装置15连接；测压装置15通过软管分别与蒸发室测压喷嘴7和冷凝室测压喷嘴14连接；所述蒸发室3和冷凝室13并列排布，蒸发室和冷凝室之间固定制冷片9。其中，所述的蒸发室3如图2所示，位置301放置温度传感器，位置302通过螺纹与蒸发室进液口5相连，位置303通过螺纹与温度探头6相连，位置304通过螺纹与蒸发室测压喷嘴7相连。隔热器8如图3所示，其材料为导电塑料，将工作液蒸气输送至冷凝室中。气溶胶进口及工作液回收装置10如图4所示，结构1001即为所述入口A，与分流系统1出口B通过软管连接；结构1002即为所述出口B，通过软管与工作液回收泵11连接；结构1003即为所述出口C，与冷凝室13入口连接。冷凝室13如图5所示，位置1301用于固定制冷片9，位置1302与隔热器8出口连接，位置1303放置温度传感器。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种小型颗粒物冷凝生长计数器，可对大气中的纳米颗粒物进行计数。本专利技术的优点为：采用背靠背型设计，将蒸发室和冷凝室从传统的轴向排布变成了并列排布，有效利用和节省了空间，实现了仪器的小型化；将制冷片置于蒸发室和冷凝室之间，把制冷片在制冷过程中产生的热用于蒸发室的制热，减少了热量耗散的浪费，省去了排热风扇。附图说明图1为本专利技术小型颗粒物冷凝生长计数器结构示意图。图2为本专利技术计数器的蒸发室立体示意图。图3为本专利技术计数器的隔热器立体示意图。图4为本专利技术计数器的气溶胶进口及工作液回收装置立体示意图。图5为本专利技术计数器的冷凝室的立体示意图。图中：1-分流系统2-过滤装置3-蒸发室4-吸水材料5-蒸发室进液口6-温度探头7-蒸发室测压喷嘴8-隔热器9-制冷片10-气溶胶进口及工作液回收装置11-工作液回收泵12-工作液储存瓶13-冷凝室14-冷凝室测压喷嘴15-测压装置16-光散射测量仪17-限流孔18-三通19-气泵20-进液泵具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。待测气流首先进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型颗粒物冷凝生长计数器，其特征在于，包括：分流系统，过滤装置，蒸发室，隔热器，制冷片，气溶胶进口及工作液回收装置，工作液回收泵，工作液储存瓶，冷凝室，测压装置，光散射测量仪，限流孔，三通，气泵，进液泵；所述分流系统入口连接待采样对象；分流系统出口A通过软管与所述过滤装置入口连接；过滤装置出口通过软管与所述蒸发室连接；蒸发室中间空腔内固定吸水材料；蒸发室出口与所述隔热器连接；隔热器出口与所述冷凝室连接；所述气溶胶进口及工作液回收装置的入口A与分流系统出口B通过软管连接；气溶胶进口及工作液回收装置出口B通过软管与所述工作液回收泵连接；工作液回收泵通过软管与所述工作液储存瓶入口连接；工作液储存瓶出口通过软管与所述进液泵连接；进液泵通过软管与所述蒸发室进液口连接；气溶胶进口及工作液回收装置出口C与冷凝室入口连接；冷凝室出口与所述光散射测量仪入口连接；光散射测量仪出口通过软管与限流孔连接；限流孔通过软管与所述三通接口A连接；三通接口B通过软管与所述气泵连接；三通接口C通过软管与所述测压装置连接；测压装置通过软管分别与蒸发室测压喷嘴和冷凝室测压喷嘴连接；所述蒸发室和冷凝室并列排布，蒸发室和冷凝室之间固定制冷片。...

【技术特征摘要】
1.一种小型颗粒物冷凝生长计数器，其特征在于，包括：分流系统，过滤装置，蒸发室，隔热器，制冷片，气溶胶进口及工作液回收装置，工作液回收泵，工作液储存瓶，冷凝室，测压装置，光散射测量仪，限流孔，三通，气泵，进液泵；所述分流系统入口连接待采样对象；分流系统出口A通过软管与所述过滤装置入口连接；过滤装置出口通过软管与所述蒸发室连接；蒸发室中间空腔内固定吸水材料；蒸发室出口与所述隔热器连接；隔热器出口与所述冷凝室连接；所述气溶胶进口及工作液回收装置的入口A与分流系统出口B通过软管连接；气溶胶进口及工作液回收装置出口B通过软管与所述工作液回收泵连接；工作液回收泵通过软管与所述工作液储存瓶入口连接；工作液储存瓶出口通过软管与所述进液泵连接；进液泵通过软管与所述蒸发室进液口连接；气溶胶进口及工作液回收装置出口C与冷凝室入口连接；冷凝室出口与所述光散射测量仪入口连接；光散射测量仪出口通过软管与限流孔连接；限流孔通过软管与所述三通接口A连接；三通接口B通过软管与所述气泵连接；三通接口C通过软管与所述测压装置连接；测压装置通过软管分别与蒸发室测压喷嘴和冷凝室测压喷嘴连接；所述蒸发室和冷凝室并列排布，蒸发室和冷凝室之间固定制冷片。2.根据权利要求1所述的计数器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋靖坤，李怡然，姜月，薛墨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11