颗粒物监测及检测用喷嘴及其雾化方法技术

本发明专利技术提供一种颗粒物监测及检测用喷嘴及其雾化方法，包括由内至外依次布置的内层管、中间管以及外层管，所述内层管的出口端具有喷孔，用于将湿法采集的大气粒子溶液呈雾状喷出；所述中间管的出口端超出所述内层管的出口端一定长度，能够吹出洁净空气，使内层管的喷孔中喷出的雾状的大气粒子溶液变成气液两相流的雾式环状流型，而且在中间管的内壁还有液相薄层；所述外层管的出口端超出所述中间管的出口端一定长度，能够吹出洁净空气，使液相薄层被打破而形成完全气化。本发明专利技术基于下降流中气液两相雾式环状流型设计，在直通出口处将环状液膜打破，提高直通管的液化效率，避免了喷嘴处的液相累积，进而提高了粒子监测与检测效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
颗粒物监测及检测用喷嘴及其雾化方法


[0001]本专利技术涉及大气粒子监测领域，特别涉及一种气溶胶监测或检测用喷嘴。在对大气粒子进行湿法采样后，利用该喷嘴将样液气化以适应粒子监测方法的要求，同时提高颗粒物质量流量，提高监测效率。

技术介绍

[0002]基于当前对大气(尤其在人员聚集地空气)中颗粒物监测效率及精度要求的提高，大流量、速度快成为当前气溶胶监测及检测设备发展的趋势。
[0003]现有的气溶胶监测或检测用喷嘴形态各异，但总体来说雾化效果不好，容易出现液相累积的现象，从而影响监测与检测效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种颗粒物监测及检测用喷嘴及其雾化方法，基于下降流中气液两相雾式环状流型设计，在直通出口处将环状液膜打破，提高直通管的液化效率，避免了喷嘴处的液相累积，进而提高了粒子监测与检测效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：包括由内至外依次布置的内层管、中间管以及外层管，其中：
[0007]所述内层管的出口端具有喷孔，用于将湿法采集的大气粒子溶液呈雾状喷出；
[0008]所述中间管的出口端超出所述内层管的出口端一定长度，能够吹出洁净空气，使内层管的喷孔中喷出的雾状的大气粒子溶液变成气液两相流的雾式环状流型，而且在中间管的内壁还有液相薄层；
[0009]所述外层管的出口端超出所述中间管的出口端一定长度，能够吹出洁净空气，使液相薄层被打破而形成完全气化。
[0010]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其中：所述中间管是环套在内层管外侧的单管，或者是绕设在内层管外周并且呈环形布置的多个中间喷管。
[0011]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其中：所述外层管是环套在中间管外侧的单管，或者是绕设在中间管外周并且呈环形布置的多个外层喷管。
[0012]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其中：还在外层管的外围布置至少一层隔离管，用于吹出隔离用的洁净空气。
[0013]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其中：所述内层管、中间管、外层管以及隔离管是等径管或者变径管。
[0014]一种颗粒物监测及检测用喷嘴的雾化方法，其使用所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：
[0015]称大气粒子溶液在内层管中的流动路径为进液通气段，在中间管内的流动路径为雾式环状流型段，在外层管内的流动路径为雾状段；
[0016]所述大气粒子溶液的进样为液相或气液两相，在内层管的喷孔中喷出后形成监测或检测用雾状气体；
[0017]在雾式环状流型段，大气粒子溶液形成的雾状气体在由中间管输送的洁净空气吹拂下，形成气液两相流的雾式环状流型，在中间管的内壁还有液相薄层；
[0018]气液两相继续推进到雾状段，液相薄层被外层管的气流打破，形成完全雾化的气液共存状态。
[0019]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴的雾化方法，其中：在所述雾式环状流型段，中间管的截面的体积含气率大于99％。
[0020]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴的雾化方法，其中：在所述雾式环状流型段，中间管的气液两相弗劳德数不小于100。
[0021]所述的颗粒物监测及检测用喷嘴的雾化方法，其中：所述外层管与中间管中的气相流速比为不小于4。
[0022]与现有技术相比较，本专利技术具有的有益效果是：本专利技术基于下降流中气液两相雾式环状流型设计，在直通出口处将环状液膜打破，提高直通管的液化效率，避免了喷嘴处的液相累积，进而提高了粒子监测与检测效率。
附图说明
[0023]图1是本专利技术提供的一种喷嘴的优选结构示意图(尺寸单位为mm)。
[0024]图2是本专利技术提供的喷嘴工作效果示意图。
[0025]图3是本专利技术提供的另一种喷嘴的结构示意图。
[0026]附图标记说明：内层管1；中间管2；中间喷管21；外层管3；进液通气段A；雾式环状流型段B；雾状段C。
具体实施方式
[0027]如图1所示，本专利技术提供一种颗粒物监测及检测用喷嘴，包括由内至外依次环套的内层管1、中间管2以及外层管3，其中：
[0028]所述内层管1的入口端内径为1mm(外径为3mm)，长度约20mm，其出口端的喷孔内径为0.3mm，用于将湿法采集的大气粒子溶液喷出；
[0029]所述中间管2是内径为20mm的直管(外径为25mm)，其出口端超出所述内层管1的出口端约60mm，用于吹出雾化用洁净空气；
[0030]所述外层管3是内径为31mm的直管，其出口端超出所述中间管2的出口端约20mm，用于吹出完全气化用洁净空气。
[0031]如图2所示，称大气粒子溶液在内层管1中的流动路径为进液通气段A，在中间管2内的流动路径为雾式环状流型段B，在外层管3内的流动路径为雾状段C，其中：
[0032]所述大气粒子溶液的进样为液相或气液两相，在内层管1的喷孔中喷出后形成监测或检测用雾状气体；
[0033]在雾式环状流型段B，大气粒子溶液形成的雾状气体在由中间管2输送的洁净空气吹拂下，形成气液两相流的雾式环状流型，此时，内层管1内为雾状的气液共存状态，但在中间管2的内壁还有液相薄层；
[0034]气液两相继续推进到雾状段C，液相薄层被外层管3的气流打破，形成完全雾化的气液共存状态。
[0035]在图1、图2所示的实施例中，液相进样流量为10mL/min，中间管2的气相流量为200L/min，外层管3的气相流量为800L/min，具有很好的雾化效果。
[0036]需要声明的是，上述实施例中的喷嘴尺寸，仅用于举例使用，在实际操作中，是根据实际的进样流量来计算得到各尺寸。
[0037]上述实施例中，喷嘴为三层结构，但实际上也不限于三层结构，例如，还可在外层管3的外围布置至少一层隔离管(未予图示)，凭借隔离管输送的洁净空气，有利于大气粒子在通过设备检测的过程中与外界更好地隔离，避免样品的污染。
[0038]上述实施例中，各层管体(包括隔离管)基本为等径、圆形的直管结构，但实际上所述内层管1、中间管2、外层管3以及隔离管也可以是变径管(例如收口管、扩口管)，截面形状也可以是方形、椭圆形或者异形。
[0039]再如图3所示，所述中间管2可以用绕内层管1外周呈环形布置的多个中间喷管21来替代；同样地，所述外层管3也可以用绕中间管2(或所述多个中间喷管21)外周呈环形布置的多个外层喷管(未予图示)来替代。
[0040]此外，在所述雾式环状流型段B，工作过程要求的中间管2的截面的体积含气率大于99％，所述体积含气率可由管口尺寸、形状及进样出样的压力差来控制。
[0041]而且，在所述雾式环状流型段B，工作过程要求的中间管2的气液两相弗劳德数Fr不小于100；所述弗劳德数由管口尺寸、形状、进液进气的流量来控制。
[0042]并且，所述外层管3与中间管2中的气相流速比为不小于4，通过实验验证，该流速比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：包括由内至外依次布置的内层管、中间管以及外层管，其中：所述内层管的出口端具有喷孔，用于将湿法采集的大气粒子溶液呈雾状喷出；所述中间管的出口端超出所述内层管的出口端一定长度，能够吹出洁净空气，使内层管的喷孔中喷出的雾状的大气粒子溶液变成气液两相流的雾式环状流型，而且在中间管的内壁还有液相薄层；所述外层管的出口端超出所述中间管的出口端一定长度，能够吹出洁净空气，使液相薄层被打破而形成完全气化。2.根据权利要求1所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：所述中间管是环套在内层管外侧的单管，或者是绕设在内层管外周并且呈环形布置的多个中间喷管。3.根据权利要求1所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：所述外层管是环套在中间管外侧的单管，或者是绕设在中间管外周并且呈环形布置的多个外层喷管。4.根据权利要求1所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：还在外层管的外围布置至少一层隔离管，用于吹出隔离用的洁净空气。5.根据权利要求4所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在于：所述隔离管是等径管或者变径管。6.根据权利要求1所述的颗粒物监测及检测用喷嘴，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，刘强，刘航，张晓清，宁海波，
申请(专利权)人：北京汇丰隆经济技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：