機動車尾氣超細顆粒物采樣與數濃度在線測量關鍵技術研究.pdf

1、隨著我國經濟的快速發(fā)展，機動車的保有量也在逐年攀升，機動車尾氣排放帶來的空氣污染問題日趨嚴重，已經成為我國城市大氣復合污染的主要污染源之一。因此，對以機動車為代表的移動污染源排放超細顆粒物的準確測量顯得尤為重要，其監(jiān)測結果可為機動車排放評估、顆粒物增長機制研究以及制訂精細化控制措施等提供有效依據。本文在國家重點研究計劃項目“移動污染源排放快速在線監(jiān)測技術研發(fā)及應用示范”的支持下，針對機動車排放的高溫、高濃度超細顆粒物的在線測量需求，在線

2、開展稀釋采樣與超細顆粒物數濃度測量方法與關鍵技術研究，設計并研制出噴射稀釋系統(tǒng)、單極性擴散荷電器、靜電沉積器，實現了集噴射稀釋、擴散荷電、靜電沉積及微電流檢測技術于一體的機動車排放超細顆粒物數濃度在線測量系統(tǒng)的集成，并初步完成了系統(tǒng)對比測試工作。主要成果如下:
　　(1)基于噴射稀釋原理，設計了一種機動車尾氣稀釋器。利用Comosol仿真軟件，分析了稀釋器關鍵參數對其內部流場和稀釋比的影響。定量分析了稀釋比與進出口壓差的相互關系，

3、調節(jié)進出口的壓差可以實現稀釋器稀釋比在1∶7-1∶60之間變化，進出口壓差為0時，可以實現1∶8穩(wěn)定稀釋比。并開展了稀釋器稀釋比穩(wěn)定性測試，測試結果表明稀釋器內部在0.5小時內平均稀釋比穩(wěn)定在1∶8，標準偏差為0.032。
　　(2)設計了一種基于擴散荷電原理的顆粒物荷電器，可以實現超細顆粒物的高效荷電，并有效避免了多余自由離子的影響。利用Comosol仿真軟件進行數值模擬，分析了荷電器內部不同粒徑顆粒物和自由離子的運動軌跡，最終

4、確定了自由離子捕集電壓。并且，對荷電器內部不同粒徑大小顆粒物的平均帶電量、荷電效率以及損失效率進行了測量，實現23nm顆粒物荷電效率高達62％，可滿足國五標準中基于電遷移原理的顆粒物檢測需求（23nm對應50％檢測效率）。
　　(3)以顆粒物電遷移理論為基礎，結合顆粒物在流場和電場耦合場中的運動特性，設計了兩種不同結構的顆粒物靜電沉積器。利用Comosol仿真軟件進行數值模擬，分析了兩種靜電沉積器內部不同粒徑顆粒物的運動軌跡，并根

5、據模擬結果確定靜電沉積器關鍵尺寸。利用標準氣溶膠發(fā)生與檢測設備，測定兩種沉積器內部的顆粒物捕集效率、顆粒物損失效率，結果表明對于圓柱型和平板型靜電沉積器捕集電壓分別大于20V和15V時，23nm顆粒物的捕集效率達到100％;對于50nm-700nm、800nm-2500nm粒徑段顆粒物，圓柱型靜電沉積器內部顆粒物損失分別約為平板型靜電沉積器內部顆粒物損失的1.4倍和2倍。
　　(4)初步實現了機動車排放超細顆粒物數濃度在線測量系統(tǒng)