The invention relates to a particle humidity rapid control device and a control method thereof. The equipment includes clean air generating unit, airflow drying channel, airflow humidification channel, air flow mixing unit, humidity measurement and adjustment unit and particle humidity exchange unit. The airflow drying channel includes Nafion drying pipe, high efficiency filter, needle valve and vacuum pump. The air humidification channel includes Nafion humidifying pipe, deionized water storage tank and embolism. The airflow mixing unit includes three way solenoid valves, mixing pipes and blades. The humidity measuring and adjusting unit includes humidity sensor, microcontroller, PID algorithm processing unit and pulse width modulation driving circuit. The particle moisture exchange unit comprises a microporous liner, a stainless steel bushing, a humidity sensor and a vacuum pump. The invention can control the humidity of the sampled particles during the on-line measurement of particles, so that the relative humidity can be adjusted arbitrarily between 10% and 90%, and the response time of the humidity switching is less than 60 seconds.
【技术实现步骤摘要】
一种颗粒物湿度快速控制装置及其控制方法
本专利技术涉及气溶胶分析和监测
,具体涉及一种颗粒物湿度快速控制装置及其控制方法。
技术介绍
环境空气湿度变化直接影响大气颗粒物的含水量,导致颗粒物粒径和相态改变。大气颗粒物在环境温湿度变化过程中发生气、液、固相转移和动态分配,其吸湿和蒸发过程将改变大气颗粒物粒径分布、光学特性、化学组成以及活化成云效率,属于颗粒物研究中的基础问题之一。颗粒物物理化学特性的测量通常在干燥条件下进行,而在实际环境温湿度条件下,颗粒物与水汽的相互作用直接影响颗粒物的粒径、密度、化学组成等。为了开展实际环境温湿度条件下的颗粒物观测研究,需要在采样环节对颗粒物进行湿度控制,以保证其湿度条件与环境湿度一致。现有的颗粒物湿度控制装置多集中在干燥环节。常用的颗粒物干燥方法主要有冷凝干燥、扩散干燥和薄膜干燥。冷凝干燥是利用冷却颗粒物气流至露点以下使水份冷凝析出,扩散干燥利用水蒸气扩散并被干燥剂吸附,薄膜干燥利用半透薄膜对水的透过性来分离颗粒物气流中的水蒸气,达到干燥颗粒物的目的。北京大学曾立民等人曾提出一种气溶胶湿度控制装置,采用饱和冷凝和恒温加热方法控制气溶胶湿度,但该方法湿度调节所需时间长,加上大气颗粒物粒径、化学组分等随时间变化快,因此该方法无法满足在线测量场景下颗粒物湿度实时控制需求。因此,需要设计一种能够快速控制颗粒物湿度的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种颗粒物湿度快速控制装置及其控制方法,该控制装置及其控制方法能够解决现有技术中存在的不足,在颗粒物在线测量过程中对采样颗粒物进行湿度控制,使其相对湿度在10%到90%之间 ...
【技术保护点】
1.一种颗粒物湿度快速控制装置,其特征在于:包括洁净空气发生单元、气流干燥通道、气流加湿通道、气流混合单元、湿度测量与调节单元以及颗粒物湿度交换单元;所述洁净空气发生单元包括依次相连的空气压缩机、冷却器、油水分离器、聚结过滤器和空气干燥器;所述空气干燥器的出口分别接气流干燥通道及气流加湿通道的入口;所述气流干燥通道包括Nafion干燥管、分别开设在Nafion干燥管上的第一吹扫气流入口与第一吹扫气流出口、与第一吹扫气流入口相连的高效过滤器、设置在第一吹扫气流入口与高效过滤器之间的针阀以及与第一吹扫气流出口相连的第一真空泵;所述气流加湿通道包括两组相串联的加湿单元,所述加湿单元包括Nafion加湿管以及分别安装在Nafion加湿管上的去离子水储水罐和栓塞;所述气流混合单元包括三通电磁阀、与三通电磁阀的出口相连的混合管以及设置在混合管内的叶片;所述三通电磁阀的入口一接气流干燥通道的出口,三通电磁阀的入口二接气流加湿通道的出口;所述湿度测量与调节单元包括第一湿度传感器、微控制器、PID算法处理单元和脉冲宽度调制驱动电路;所述第一湿度传感器设置在气流混合单元出口处,且其输出端与微控制器的输入端 ...
【技术特征摘要】
1.一种颗粒物湿度快速控制装置,其特征在于:包括洁净空气发生单元、气流干燥通道、气流加湿通道、气流混合单元、湿度测量与调节单元以及颗粒物湿度交换单元;所述洁净空气发生单元包括依次相连的空气压缩机、冷却器、油水分离器、聚结过滤器和空气干燥器;所述空气干燥器的出口分别接气流干燥通道及气流加湿通道的入口;所述气流干燥通道包括Nafion干燥管、分别开设在Nafion干燥管上的第一吹扫气流入口与第一吹扫气流出口、与第一吹扫气流入口相连的高效过滤器、设置在第一吹扫气流入口与高效过滤器之间的针阀以及与第一吹扫气流出口相连的第一真空泵;所述气流加湿通道包括两组相串联的加湿单元,所述加湿单元包括Nafion加湿管以及分别安装在Nafion加湿管上的去离子水储水罐和栓塞;所述气流混合单元包括三通电磁阀、与三通电磁阀的出口相连的混合管以及设置在混合管内的叶片;所述三通电磁阀的入口一接气流干燥通道的出口,三通电磁阀的入口二接气流加湿通道的出口;所述湿度测量与调节单元包括第一湿度传感器、微控制器、PID算法处理单元和脉冲宽度调制驱动电路;所述第一湿度传感器设置在气流混合单元出口处,且其输出端与微控制器的输入端相连,微控制器的输出端与PID算法处理单元的输入端相连,PID算法处理单元的输出端与脉冲宽度调制驱动电路的输入端相连,脉冲宽度调制驱动电路的输出端与三通电磁阀的控制端相连;所述颗粒物湿度交换单元包括由内向外依次同轴设置的微孔内衬管和不锈钢套管、颗粒物气流入口、颗粒物气流出口、第二吹扫气流入口、第二吹扫气流出口、设置在颗粒物气流出口处的第二湿度传感器、与第二吹扫气流出口相连的第二真空泵;所述颗粒物气流入口接气流混合单元的出口。2.根据权利要求1所述的一种颗粒物湿度快速控制装置,其特征在于:所述聚结过滤器对0.01μm及以上颗粒物过滤精度为99.99%。3.根据权利要求1所述的一种颗粒物湿度快速控制装置,其特征在于:所述Nafion干燥管的吹扫气流为大气真空,通过针阀调节Nafion干燥管中吹扫气流的真空度,真空度范围...
【专利技术属性】
技术研发人员:张礁石,刘建国,桂华侨,杨义新,余同柱,杜朋,王文誉,赵欣,王杰,程寅,陆亦怀,刘文清,
申请(专利权)人:中国科学院合肥物质科学研究院,
类型:发明
国别省市:安徽,34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。