一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置，包括进气系统、进油系统、燃烧系统、颗粒采样系统和控制系统，燃烧系统的燃烧室包括依次连接的点火段、燃烧段和排气段，进气系统分别为点火段的点火器和燃烧段供气，氛围气气源通过电加热器进入排气管道与燃烧排气反应，由单通道切片采样装置捕捉燃烧颗粒采样，控制器控制进气系统、进油系统的进气进油以及控制电加热器的加热温度。本实用新型专利技术通过控制点火器和燃烧段供气使燃烧达到目标当量比，形成可控扩散火焰，控制目标粒径范围的颗粒，并通过对排气进行电加热和通入氛围气的方式形成不同组分的颗粒，最终实现了粒径及组分可控的颗粒采样。

【技术实现步骤摘要】
一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置
本技术涉及一种燃烧颗粒采样装置，特别是涉及一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置。
技术介绍
燃料燃烧所造成的环境污染是世界各国需要面临的重要问题，其中以颗粒物污染危害最为严重，是大气雾霾的主要来源之一。柴油、汽油等燃料是我国机动车的主要动力来源，广泛的应用于汽车、工程机械、农业机械、船舶及铁路机车等行业机械。柴油机排出的颗粒物为是大气颗粒排放的主要来源之一。人们正在致力于研究燃油燃烧生成颗粒物的生成规律和原理。颗粒是燃油不完全燃烧的产物，形成过程非常复杂。燃油的燃烧过程是由液相到气相再到固相的过程，包括燃油裂解、环化反应、气固转化、氧化生长等阶段。公开号为CN107462663A的中国专利公开了一种新型磁控火焰出生碳烟颗粒采集装置，采用反扩散火焰燃烧装置，采集扩散火焰燃烧形成的颗粒，但此方案只能采集一般扩散火焰的颗粒，无法实现采集不同粒径范围和组分的颗粒。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本技术的目的是提供一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置，解决不同组分及颗粒粒径的燃烧颗粒生成及采集问题。本技术的技术方案是这样的：一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置，包括：进气系统：包括风机、储气罐、补气阀门和助燃阀门，所述风机的出口与所述储气罐的入口连接，所述储气罐的出口经所述补气阀门构成补气管道，所述储气罐的出口经所述助燃阀门构成助燃气道；进油系统：包括油箱、油泵、离心喷嘴和高压喷嘴，所述油箱的出口与所述油泵的入口连接，所述油泵的出口经所述离心喷嘴构成第一油路，所述油泵的出口经所述高压喷嘴构成第二油路；燃烧系统：包括燃烧室和点火器，所述燃烧室包括依次连接的点火段、燃烧段和排气段，所述点火器设置于所述点火段，所述助燃气道、所述第一油路和所述第二油路与所述点火器连接为所述点火器供油供气，所述补气管道与所述燃烧段连接；颗粒采样系统：包括排气管道、单通道切片采样装置、氛围气气源和电加热器，所述燃烧室的排气段通过所述排气管道与所述单通道切片采样装置连接，所述单通道切片采样装置包括气流腔体，所述气流腔体内设有颗粒过滤器切片用于捕捉燃烧颗粒，所述颗粒过滤器切片的表面平行于所述气流腔体内的气流流动方向设置，所述氛围气气源通过所述电加热器进入所述排气管道与所述排气管道内的燃烧排气反应；以及控制系统：包括扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪和控制器，所述扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪与所述单通道切片采样装置并联，所述控制器控制所述补气管道和所述助燃气道的进气、控制所述第一油路和所述第二油路的进油，所述控制器控制所述电加热器的加热温度。增加进入燃烧系统的空气的温度，促进点火及燃烧，进一步地，所述助燃气道设有进气电加热器，所述控制器与所述进气电加热器连接。进一步地，所述油泵的出口通过离心喷嘴供油阀与所述离心喷嘴连接，所述油泵的出口通过高压喷嘴供油阀与所述高压喷嘴连接，所述控制器控制所述离心喷嘴供油阀控制所述第一油路的进油，所述控制器控制所述高压喷嘴供油阀控制所述第二油路的进油。为了满足不同组分排气颗粒物的形成，进一步地，所述氛围气气源包括N2气罐、O2气罐、NOx气罐、CO气罐和HC气罐中的至少一个，所述电加热器最大加热温度不超过700℃。为了对颗粒采集装置最终的排气进行净化处理，进一步地，包括排气系统，所述排气系统包括依次连接的冷凝器、三级过滤器和真空泵，所述真空泵从所述三级过滤器抽气构成排气出口，所述冷凝器的入口与所述单通道切片采样装置的出口及所述扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪的出口连接。本技术与现有技术相比，具有以下有益效果：通过控制助燃气道和第一油道及第二油道进行点火燃烧，再通过控制补气管道控制进入燃烧段的空气量，形成可控扩散火焰并达到目标当量比，实现了对生成的燃烧排放颗粒的颗粒范围控制；通过电加热和通入氛围气的方式，使燃烧排放的颗粒物发生脱附、氧化等一系列反应过程，形成不同组分的颗粒，最终通过单通道切片采样装置中的颗粒过滤器切片对颗粒进行采集。有效的实现了粒径及组分可控的颗粒采样，为进一步的科学研究提供基础。附图说明图1为燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置结构示意图。图2为颗粒过滤器切片局部剖面示意图。具体实施方法下面结合实施例对本技术作进一步说明，但不作为对本技术的限定。请结合图1及图2所示，本实施例所涉及的燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置包括进气系统、进油系统、燃烧系统、颗粒采样系统、排气系统以及控制系统。进气系统：包括风机1、储气罐2、补气阀门3、助燃阀门4和进气电加热器5，风机1的出口与储气罐2的入口连接，由风机1向储气罐2送气并储存。储气罐2的出口经补气阀门3构成补气管道，补气管道直接连接燃烧室的燃烧段14。储气罐2的出口经助燃阀门4构成助燃气道，助燃气道连接至点火器12，为点火器12供气。进气电加热器5设置在助燃气道上用于增加进气空气的温度，促进点火及燃烧。进油系统：包括油箱6、油泵7、离心喷嘴供油阀8、离心喷嘴9、高压喷嘴供油阀10和高压喷嘴11。油箱6的出口与油泵7的入口连接，油泵7的出口经离心喷嘴供油阀8、离心喷嘴9构成第一油路，油泵6的出口经高压喷嘴供油阀10、高压喷嘴11构成第二油路。离心喷嘴9和高压喷嘴11均连接至点火器12。高压喷嘴11的喷雾质量较好，便于点火，但喷油量有限，配合一个离心喷嘴9，满足喷油量的需求。点火时首选使用高压喷嘴11，开始燃烧后，当喷油量不足，无法满足要求时，再开启离心喷嘴9保证燃烧。燃烧系统：包括燃烧室和点火器12，燃烧室包括依次连接的点火段13、燃烧段14和排气段15，点火器12设置于点火段，补气管道与燃烧段14连接，在燃烧过程中通过控制补气管道的流量控制进入燃烧段14的补气量，以此形成燃烧腔14内当量比可控的扩散火焰，改变最终燃烧排气颗粒物的粒径。颗粒采样系统：包括排气管道16、单通道切片采样装置17、氛围气气源18和电加热器19。燃烧室的排气段15通过排气管道16与单通道切片采样装置17连接。单通道切片采样装置17包括气流腔体17a，气流腔体17a内设有颗粒过滤器切片17b用于捕捉燃烧颗粒。请结合图2所示，颗粒过滤器切片17b的下表面固定在铁板17c上，铁板17c两侧由固定板17d承载，固定板17d由螺钉17e固定在气流腔体17a内部。颗粒过滤器切片17b的表面平行于气流腔体17a内的气流流动方向设置，由颗粒过滤器切片17b实现燃烧颗粒的采集。氛围气气源18包括N2气罐、O2气罐、NOx气罐、CO气罐和HC气罐并各自连接一个开关阀以控制进入排气管道16的氛围气。氛围气在进入排气管道16的管路上设置电加热器19，对进入排气管道16前的氛围气进行加热，避免常温状态的氛围气进入排气管道16后影响颗粒物的粒径及组分。电加热器19最高温度为700℃，根据颗粒中可溶性有机物、干碳烟等组分的氧化温度范围，分别调整输运的氛围气温度为100℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置，其特征在于，包括：/n进气系统：包括风机、储气罐、补气阀门和助燃阀门，所述风机的出口与所述储气罐的入口连接，所述储气罐的出口经所述补气阀门构成补气管道，所述储气罐的出口经所述助燃阀门构成助燃气道；/n进油系统：包括油箱、油泵、离心喷嘴和高压喷嘴，所述油箱的出口与所述油泵的入口连接，所述油泵的出口经所述离心喷嘴构成第一油路，所述油泵的出口经所述高压喷嘴构成第二油路；/n燃烧系统：包括燃烧室和点火器，所述燃烧室包括依次连接的点火段、燃烧段和排气段，所述点火器设置于所述点火段，所述助燃气道、所述第一油路和所述第二油路与所述点火器连接为所述点火器供油供气，所述补气管道与所述燃烧段连接；/n颗粒采样系统：包括排气管道、单通道切片采样装置、氛围气气源和电加热器，所述燃烧室的排气段通过所述排气管道与所述单通道切片采样装置连接，所述单通道切片采样装置包括气流腔体，所述气流腔体内设有颗粒过滤器切片用于捕捉燃烧颗粒，所述颗粒过滤器切片的表面平行于所述气流腔体内的气流流动方向设置，所述氛围气气源通过所述电加热器进入所述排气管道与所述排气管道内的燃烧排气反应；以及/n控制系统：包括扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪和控制器，所述扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪与所述单通道切片采样装置并联，所述控制器控制所述补气管道和所述助燃气道的进气、控制所述第一油路和所述第二油路的进油，所述控制器控制所述电加热器的加热温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种燃烧颗粒粒径及组分可控的颗粒采样装置，其特征在于，包括：
进气系统：包括风机、储气罐、补气阀门和助燃阀门，所述风机的出口与所述储气罐的入口连接，所述储气罐的出口经所述补气阀门构成补气管道，所述储气罐的出口经所述助燃阀门构成助燃气道；
进油系统：包括油箱、油泵、离心喷嘴和高压喷嘴，所述油箱的出口与所述油泵的入口连接，所述油泵的出口经所述离心喷嘴构成第一油路，所述油泵的出口经所述高压喷嘴构成第二油路；
燃烧系统：包括燃烧室和点火器，所述燃烧室包括依次连接的点火段、燃烧段和排气段，所述点火器设置于所述点火段，所述助燃气道、所述第一油路和所述第二油路与所述点火器连接为所述点火器供油供气，所述补气管道与所述燃烧段连接；
颗粒采样系统：包括排气管道、单通道切片采样装置、氛围气气源和电加热器，所述燃烧室的排气段通过所述排气管道与所述单通道切片采样装置连接，所述单通道切片采样装置包括气流腔体，所述气流腔体内设有颗粒过滤器切片用于捕捉燃烧颗粒，所述颗粒过滤器切片的表面平行于所述气流腔体内的气流流动方向设置，所述氛围气气源通过所述电加热器进入所述排气管道与所述排气管道内的燃烧排气反应；以及
控制系统：包括扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪和控制器，所述扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪与所述单通道切片采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洋，许广举，李铭迪，李友势，王巍，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32