一种颗粒物吸湿模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种颗粒物吸湿模拟装置，包括带有可拆卸密封盖的模拟箱、温度控制装置、湿度控制装置、颗粒物显微观察装置，模拟箱内通过隔板划分为互不相通的水浴腔和恒温恒湿腔，水浴腔一侧设有进水口和出水口，恒温恒湿腔一侧设有进气口和出气口；恒温恒湿腔内设有温度湿度探测器，底部设有第一透光石英片，可拆卸密封盖在与第一透光石英片垂直的位置上设有第二透光石英片；颗粒物显微观察装置的显微镜头位于第二透光石英片上方。上述颗粒物吸湿模拟装置可准确模拟并直接观测颗粒物吸湿过程，具有投资少、灵活实用、易于操作与产业化等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒物吸湿模拟装置
本专利技术涉及大气颗粒物监测领域，具体涉及一种颗粒物吸湿模拟装置。
技术介绍
在大气中，许多气溶胶颗粒物是水溶性的，具有吸湿性，它们可以随环境湿度增加而吸收水分，随环境湿度降低而失去水分。这些颗粒物与水的相互作用可以改变颗粒物的粒径和组成。具有吸湿特性的颗粒物可以发生相态转变，潮解过程从固态转换为液态，结晶过程从液态转化为固态。上述过程的重要作用表现在通过影响气溶胶颗粒物的理化特性产生的环境效应及健康效应上。首先，气溶胶吸湿特性会对酸沉降造成影响，在高湿度的情况下，由于吸湿导致的粒径长大将提高气溶胶的沉降速度，从而影响气溶胶在大气中的停留时间。其次，气溶胶在人体呼吸道的沉积也受吸湿性的影响，由于人体呼吸道和肺部相对湿度接近饱和，气溶胶进入呼吸道后会吸湿潮解而长大，其粒径的增大会改变气溶胶在人体呼吸系统中的沉积行为，表现在气溶胶常由于吸湿作用导致粒径变大而改变其在肺部的沉积位置。所以在评估气溶胶对人体健康的危害效应时，气溶胶吸湿性是关键因素。此外，气溶胶吸湿性是造成气溶胶大气辐射强迫不准确的主要因素，而对气溶胶辐射强迫的准确评估对了解全球气候变化又有着重要的意义。以硫酸铵为例，细小的硫酸铵晶体因吸湿而潮解成较大水滴，其粒径的增大将导致它的散光系数增大，若气溶胶表面附着有液态水，由于光线被水滴折射，将加强气溶胶散光效应，使到达地表的热通量降低，影响大气温度以及大气能见度。以上原因使得研究气溶胶的吸湿特性具有重要的环境和健康意义，然而实际观测大气气溶胶的吸湿过程极为困难。因此，亟需一种模拟颗粒物吸湿的装置以及相应的系统，成为连接实验室和外场观测的纽带，实现对大气气溶胶颗粒物的吸湿过程模拟。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种颗粒物吸湿模拟装置，可准确模拟并直接观测颗粒物吸湿过程，具有投资少、灵活实用、易于操作与产业化等优点。一种颗粒物吸湿模拟装置，包括带有可拆卸密封盖的模拟箱、温度控制装置、湿度控制装置、颗粒物显微观察装置，所述的模拟箱内通过隔板划分为互不相通的水浴腔和恒温恒湿腔，水浴腔一侧设有进水口和出水口，恒温恒湿腔一侧设有进气口和出气口；所述的恒温恒湿腔内设有温度湿度探测器，底部设有第一透光石英片，所述的可拆卸密封盖在与第一透光石英片垂直的位置上设有第二透光石英片；所述的颗粒物显微观察装置的显微镜头位于第二透光石英片上方。温度控制装置可调节水浴腔内的温度进而控制恒温恒湿腔内的温度。湿度控制装置直接控制恒温恒湿腔内的气体湿度。恒温恒湿腔内的温度、湿度调节可以实现对大气环境温度、湿度变化的模拟。待测颗粒物放置在第一透光石英片上，通过上方的颗粒物显微观察装置可直接观察颗粒物吸湿过程。优选地，所述的模拟箱外设有保温层，避免在控制恒温恒湿腔体内的温度时，对实验操作员造成影响，同时外侧绝热可减少热量损失，从而更加准确地控制恒温恒湿腔内的温度。优选地，所述的进水口低于出水口，从而使水下进上出，让水充分与恒温恒湿腔外部接触，以便更好的控制恒温恒湿腔内温度。所述的温度湿度探测器的探头可位于进气口与出气口的下方，在不妨碍显微镜观察的前提下，应充分接近待测颗粒物。优选地，所述的温度湿度探测器的探头与第一透光石英片中心位置的距离为6～8cm，以便更精准地测出颗粒物周围的温、湿度。优选地，所述的隔板采用导热材料制成，导热材料的导热系数为300～350W/m·K，使温度湿度探测器所测的温度与温度控制装置的控制温度尽量接近，误差至少控制在1℃以内。所述的温度控制装置可包括水槽、数显加热装置、泵、流量阀和管路，水槽、水浴腔、泵和流量阀通过管路连接形成水流回路，所述的数显加热装置加热水槽中的水，并显示水温，流量阀调节水流流量。优选地，所述的温度湿度探测器连接有传感器，可反馈恒温恒湿腔内的湿度给湿度控制装置。所述的湿度控制装置可包括气瓶、气体流量阀和水瓶，气瓶中的气体一部分经过水瓶成为附带水汽的湿气，另一部分仍为干气，湿气和干气混合后经进气口进入恒温恒湿腔，经出气口排出，所述的气体流量阀控制干、湿气比例进而控制恒温恒湿腔内的湿度。优选地，所述的可拆卸密封盖带柄，且边缘设有凸起，方便拿取。本专利技术与现有技术相比，主要优点包括：所述的颗粒物吸湿模拟装置可准确模拟并直接观测颗粒物吸湿过程，具有投资少、灵活实用、易于操作与产业化等优点。附图说明图1为实施例的颗粒物吸湿模拟装置的示意图；图2为实施例的颗粒物吸湿模拟装置的模拟箱的结构示意图；图3为实施例的颗粒物吸湿模拟装置的模拟箱的密封盖的结构示意图；图4为实施例的恒温恒湿腔内的湿度标准曲线；图5为使用实施例的颗粒物吸湿模拟装置测定NaCl晶体吸湿性的结果图和显微照片；图中：1-温度控制装置；2-传感器；3-湿度控制装置；4-显微镜头；5-模拟箱；6-载物台；7-进水口；8-出水口；9-进气口；10-出气口；11-温度湿度探测器；12-恒温恒湿腔；13-水浴腔；14-外壳；15-隔板；16-第一透光石英片；17-第二透光石英片。具体实施方式下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，本专利技术的实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。本实施例的颗粒物吸湿模拟装置如图1～3所示，包括带有可拆卸密封盖的模拟箱5、温度控制装置1、湿度控制装置3、颗粒物显微观察装置。模拟箱5的外壳14采用保温材料制成。模拟箱5内通过U型的隔板15划分为互不相通的恒温恒湿腔12和U型的水浴腔13。U型的水浴腔13包围恒温恒湿腔12。隔板15采用导热材料制成，导热材料的导热系数为320W/m·K。外壳14的一个侧面上设有进气口9、出气口10、温度湿度探测器11、进水口7和出水口8。进气口9、出气口10与恒温恒湿腔12连通。温度湿度探测器11位于恒温恒湿腔12内。进水口7和出水口8分别位于水浴腔13的U型两端，进水口7低于出水口8。这样的设计不仅易于颗粒物显微观察装置观察，而且最大限度地减少相互干扰，设计灵活且实用。恒温恒湿腔12底部设有方形的第一透光石英片16。温度湿度探测器11的探头位于进气口9与出气口10的下方，探头与第一透光石英片16中心位置的距离为7cm。可拆卸密封盖带柄，且边缘设有凸起，方便拿取。可拆卸密封盖在与第一透光石英片16垂直的位置上设有圆形的第二透光石英片17。颗粒物显微观察装置包括显微镜头4和载物台6，模拟箱5放置在载物台6上，显微镜头4位于第二透光石英片17的正上方。温度控制装置1包括水槽、数显加热装置、泵、流量阀和管路，水槽、水浴腔13、泵和流量阀通过管路依次连接形成水流回路，数显加热装置加热水槽中的水，并显示水温，流量阀调节水流流量。湿度控制装置3包括氮气瓶、气体流量阀和水瓶，气瓶中的氮气一部分经过水瓶成为附带水汽的湿氮气，另一部分仍为干氮气，湿氮气和干氮气混合后经进气口9进入恒温恒湿腔12，经出气口10排出，气体流量阀控制干、湿氮气比例进而控制恒温恒湿腔12内的湿度。温度湿度探测器11连接有传感器2，可反馈恒温恒湿腔12内的湿度给湿度控制装置3的气体流量阀。设定湿氮气流量始终为1L/min，调节气体流量阀测定不同干氮气流量下恒温恒湿腔12内的湿度，拟合得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒物吸湿模拟装置，包括带有可拆卸密封盖的模拟箱、温度控制装置、湿度控制装置、颗粒物显微观察装置，其特征在于，所述的模拟箱内通过隔板划分为互不相通的水浴腔和恒温恒湿腔，水浴腔一侧设有进水口和出水口，恒温恒湿腔一侧设有进气口和出气口；所述的恒温恒湿腔内设有温度湿度探测器，底部设有第一透光石英片，所述的可拆卸密封盖在与第一透光石英片垂直的位置上设有第二透光石英片；所述的颗粒物显微观察装置的显微镜头位于第二透光石英片上方。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物吸湿模拟装置，包括带有可拆卸密封盖的模拟箱、温度控制装置、湿度控制装置、颗粒物显微观察装置，其特征在于，所述的模拟箱内通过隔板划分为互不相通的水浴腔和恒温恒湿腔，水浴腔一侧设有进水口和出水口，恒温恒湿腔一侧设有进气口和出气口；所述的恒温恒湿腔内设有温度湿度探测器，底部设有第一透光石英片，所述的可拆卸密封盖在与第一透光石英片垂直的位置上设有第二透光石英片；所述的颗粒物显微观察装置的显微镜头位于第二透光石英片上方。2.根据权利要求1所述的颗粒物吸湿模拟装置，其特征在于，所述的模拟箱外设有保温层。3.根据权利要求1所述的颗粒物吸湿模拟装置，其特征在于，所述的进水口低于出水口。4.根据权利要求1所述的颗粒物吸湿模拟装置，其特征在于，所述的温度湿度探测器的探头与第一透光石英片中心位置的距离6～8cm。5.根据权利要求1所述的颗粒物吸湿模拟装置，其特征在于，所述的隔板采...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫军，林秋寒，张淑佳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33