本发明专利技术公开了一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置及取样方法，涉及汽车有害排放气体净化处理技术领域。本发明专利技术装置包括总进气管（1），支架A（5），等离子体发生器（6），进气管（7），颗粒物取样装置A（10），颗粒物取样装置B（14），排气管（17），支架B（18），总排气管（20），底座（21）。本发明专利技术结合颗粒物取样装置，可以通过开启阀门A（8）获得低温等离子体处理前颗粒物样品，通过开启阀门B（16）获得低温等离子体处理后颗粒物样品。可用于对低温等离子体作用前后的颗粒物样品进行测试分析，以得出低温等离子体对颗粒物的作用规律。本发明专利技术装置为揭示低温等离子体处理颗粒物的作用机理研究提供了便利条件。
【技术实现步骤摘要】
一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置及取样方法
本专利技术涉及柴油机有害排放气体净化处理
技术介绍
日前，中国许多地区出现了严重的的“雾霾”现象，给环境、人体健康和经济等方面造成显著的负面影响。研究发现，可吸入颗粒物是导致“雾霾”产生的主要原因。因此，解决“雾霾”污染的首要任务是有效控制可吸入颗粒物。研究表明，低温等离子体可以有效降低颗粒物排放，并且不会引起二次污染。低温等离子体发生器主要由等离子体电源、高压电极、介质层和低压电极组成。其中，高压电极接等离子体电源，低压电极接地，介质层置于两电极之间，两电极间会形成均匀稳定的放电现象。低温等离子体技术在废气处理领域日益得到广泛研究，中国专利CN201110057179.0提供了一种低温等离子体协同两相催化装置及处理有害排放气体的方法，适用于柴油机有害排放气体净化领域。其技术由进排气口，等离子体发生装置，氧化相催化装置，还原相催化装置组成。其技术先将有害排放气体通过氧化相催化装置进行氧化相催化，再将气体分流为三股或三股以上分别进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器，对气体进行低温等离子介质阻挡放电，最后通过还原相催化装置对气体进行还原相催化。中国专利CN200410039002.8提供了一种用于各种内燃机的低温等离子体节油尾气净化装置。其装置由高频高压脉冲电源、等离子发生器、连接盘、输气管和喷嘴组成。内燃机装上该装置，可促进快速完全燃烧，消除黑烟，节油率达8%-20%，减少一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物排放总量50%以上。中国专利CN200810235539提供一种蜂窝状介质阻挡放电低温等离子体发生器装置，该装置结构包括壳体，复合高压电极、石英介质、蜂窝状排列的低压电极和催化腔，以及壳体外侧的进气口，位于催化腔底部的排气口。该技术可以保证低温等离子体发生器在柴油机排气台架试验研究工作中安全可靠运行，抗震性能较好，但是气体组分在等离子体气相反应区内的滞留时间比较短，化学反应不是很充分。中国专利CN200410065415.3提供了一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，该装置包括壳体、蜂窝载体催化剂、低温等离子体发生装置，其特征是蜂窝载体催化剂安装在壳体的出气端中。该装置利用低温等离子体净化与催化剂净化之间的协同净化功能，利用低温等离子体产生的高能活性物质提高催化剂的反应活性，降低催化剂的起燃温度，提高尾气净化率。将低温等离子体发生装置应用于降低颗粒物排放已经成为柴油机后处理领域内研究的热点，并取得了一定的成果。但是，人们对低温等离子体技术降低颗粒物的作用机理研究还不够深入，对降低机理还不够明确。柴油机颗粒物组分较多且比较复杂，研究低温等离子体对颗粒物不同组分的作用机理，将有助于揭示低温等离子体技术降低颗粒物排放的作用机理。
技术实现思路
本专利技术提供一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置及取样方法，适用于全流式柴油机台架试验，可以获得低温等离子体作用前后的颗粒物样品，具有颗粒物取样装置简单，操作轻便，为揭示低温等离子体处理颗粒物的作用机理提供了有利条件。本专利技术所采用的技术方案是：在等离子体发生器前，总进气管后安装了控制阀门A以及可拆卸的颗粒物取样装置A；在总排气管前安装了控制阀门B以及可拆卸的颗粒物取样装置B。在放电区，采用三根或三根以上等离子体发生器并联工作的结构，用支架彼此隔开一定的距离，防止发生器电极之间的互相影响，支架的材料为绝缘且耐高温的聚四氟乙烯。该种结构在放电过程中会产生大量活性自由基团与柴油机有害排气进行化学反应，不仅可以促进化学反应，还可以使通常条件下难以产生的化学反应得以迅速发生，增强了降低柴油机有害排放的有效性。三根或三根以上等离子体发生器并联工作的结构适用于全流式台架试验，可以根据不同型号的发动机进行调整，更具有实用意义。此外，这种结构提高了排气组分在等离子体气相反应区内的滞留时间，能量利用率高，增强了有害气体组分的转化效率。试验表明该装置可以有效提高柴油机颗粒排放转化效率达60％以上，且对应于柴油机增加的燃油消耗率在5％以内。本专利技术低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置包括总进气管，支架A，颗粒物取样装置A，等离子体发生器，颗粒物取样装置B，排气管，支架B，总排气管。等离子体发生器由进气管、高压电极、堵头A、介质层、低压电极、排气管、堵头B组成。介质层为圆管形石英玻璃管；圆管形石英玻璃管设于支架A和支架B上，石英玻璃管两头的管壁处分别设有进气管和排气管。支架A、堵头A和底座的材料是聚四氟乙烯；高压电极为细铜棒、置于石英玻璃管内，高压电极的两头分别从两个堵头中穿出。低压电极为康铜电极，低压电极为圆管状，包裹于石英玻璃管的管壁外侧，通过引线接地。等离子体发生器为三根或三根以上，并且可以根据不同型号的发动机进行调整，三根或三根以上等离子体发生器总进气管和总排气管在圆周上均匀排列。本专利技术处理柴油机有害排放气体的方法，首先将有害排放气体通过总排气管，再将气体分流为三股或三股以上分别进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器，对气体进行低温等离子介质阻挡放电，最后通过总排气管。气体在进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器后，对气体流向强制改变，延长气体在双介质阻挡放电低温等离子体发生器的滞留时间。此外，通过颗粒物取样装置A、颗粒物取样装置B，可以随时获得低温等离子体作用前后的颗粒物样品，便于颗粒物的后期的分析处理。所述的一种新型低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置，其中颗粒物取样装置附带阀门控制，操作简单，通过磨砂密封，装置易拆卸，方便可靠。该装置采用整体式结构，保证了进入各个等离子体发生器气体的均匀性，工作可靠性好。总进气管、总排气管与排气装置用硅胶管连接，这样在实际应用过程中，可以抵抗柴油机排气剧烈震动的影响，起到抗震稳定工作的效果，保证工作的可靠性和准确性。本专利技术的有益效果是，装置由三根或三根以上等离子体发生器复合组成的一体式成型结构，这种结构可以根据发动机不同排量进行控制，适于全流式处理多种型号的发动机有害气体排放。颗粒取样装置，可以随时获得低温等离子体作用前后的颗粒物样品，便于颗粒物的后期的分析处理。本专利技术适用于全流式台架试验，适合不同型号的柴油机，可以有效延长气体组分在等离子体气相反应区内的滞留时间，保证等离子体活性基体与柴油机有害排放组分充分进行化学反应；同时，结合颗粒物取样装置，可以随时获取低温等离子体作用前后颗粒物样品，以分析低温等离子体作用颗粒物前后颗粒物的形貌、成分等变化提供了有利条件，为揭示低温等离子体降低颗粒物的作用机理提供了有利条件。本专利技术结构紧凑，适用性好。1）排气管与总排气管之间的夹角为30°≤θ≤45°，排气管与总排气管之间的夹角为30°≤θ≤45°，角度过低，单个低温等离子体发生器之间会出现放电干扰现象，影响其放电稳定性；角度过大，会导致气体所受阻力较大，并且使得装置的结构加大，经济性下降。2）颗粒取样系统操作简便，拆卸方便，便于实时分析低温等离子体技术对颗粒物影响的基础研究。3）进排气口位于同侧，呈一体式结构，该结构可以保障单个等离子体发生器的放电稳定性和均匀性，以保证实验分析的一致性和准确性。4）总进气管与进气管的连接位置到总进气管与颗粒物取样装置A连接位置之间的距离L，与总进气管的内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置，其特征在于，包括总进气管（1），支架A（5），三根或三根以上低温等离子体发生器（6），进气管（7），颗粒物取样装置A（10），颗粒物取样装置B（14），排气管（17），支架B（18），总排气管（20），底座（21）；所述总进气管（1）和总排气管（20）为圆管状，且轴线位于同一直线上；所述总进气管（1）一端为进气口，另一端设有颗粒物取样装置A（10）；所述总排气管（20）一端为排气口，另一端设有低温等离子体发生器（6），进气管（7），颗粒物取样装置A（10）；三根或三根以上等离子体发生器围绕总进气管（1）和总排气管（20）在圆周上均匀排列；所述等离子体发生器由高压电极（2）、堵头A（4）、介质层（6）、低压电极（11）和堵头B（19）组成，所述介质层（6）为圆管形石英玻璃管，石英玻璃管两头的管壁处分别设有进气管（7）和排气管（17），所述进气管（7）与总进气管（1）的侧壁连接，所述排气管（17）与总排气管（20）的侧壁连接；所述高压电极（2）为细铜棒、置于石英玻璃管内，所述高压电极（2）的两头分别从两个堵头中穿出；所述低压电极（11）为康铜电极，所述低压电极（11）为圆管状，包裹于石英玻璃管的管壁外侧；所述圆管形石英玻璃管设于支架A（5）和支架B（18）上；支架A（5）和支架B（18）固定在底座（21）上；所述支架A（5）、支架B（18）、底座、堵头A（4）和堵头B（19）的材料是聚四氟乙烯；所述三根或三根以上低温等离子体发生器（6）的高电压极（2）通过连接棒（3）锡焊或缠绕方式连接，低压电极（11）通过连接棒（12）采用锡焊或缠绕方式连接，通过引线（13）接地。...
【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置，其特征在于，包括总进气管（1），支架A（5），三根以上低温等离子体发生器（6），进气管（7），颗粒物取样装置A（10），颗粒物取样装置B（14），排气管（17），支架B（18），总排气管（20），底座（21）；所述总进气管（1）和总排气管（20）为圆管状，且轴线位于同一直线上；所述总进气管（1）一端为进气口，另一端设有颗粒物取样装置A（10）；所述总排气管（20）一端为排气口，另一端设有低温等离子体发生器（6），进气管（7），颗粒物取样装置A（10）；三根或三根以上等离子体发生器围绕总进气管（1）和总排气管（20）在圆周上均匀排列；所述等离子体发生器由高压电极（2）、堵头A（4）、介质层（6）、低压电极（11）和堵头B（19）组成，所述介质层（6）为圆管形石英玻璃管，石英玻璃管两头的管壁处分别设有进气管（7）和排气管（17），所述进气管（7）与总进气管（1）的侧壁连接，所述排气管（17）与总排气管（20）的侧壁连接；所述高压电极（2）为细铜棒、置于石英玻璃管内，所述高压电极（2）的两头分别从两个堵头中穿出；所述低压电极（11）为康铜电极，所述低压电极（11）为圆管状，包裹于石英玻璃管的管壁外侧；所述圆管形石英玻璃管设于支架A（5）和支架B（18）上；支架A（5）和支架B（18）固定在底座（21）上；所述支架A（5）、支架B（18）、底座、堵头A（4）和堵头B（19）的材料是聚四氟乙烯；所述三根或三根以上低温等离子体发生器（6）的高电压极（2）通过连接棒（3）锡焊或缠绕方式连接，低压电极（11）通过连接棒（12）采用锡焊或缠绕方式连接，通过引线（13）接地；所述进气管（7）与总进气管（1）之间的夹角为30°≤θ≤45°，排气管（17）与总排气管（20）之间的夹角为30°≤θ≤45°；所述总进气管（1）与进气管（7）的连接位置到总进气管（1）与颗粒物取样装置A（10）连接位置之间的距离L，与总进气管（1）的内径d之比的范围为1≤L/d≤2；所述总排气管（20）与排气管（17）的连接位置到总排气管（20）与...
【专利技术属性】
技术研发人员：王攀，谷文业，雷利利，周俊，蔡忆昔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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