機(jī)動(dòng)車尾氣超細(xì)顆粒物采樣與數(shù)濃度在線測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車的保有量也在逐年攀升，機(jī)動(dòng)車尾氣排放帶來的空氣污染問題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為我國城市大氣復(fù)合污染的主要污染源之一。因此，對以機(jī)動(dòng)車為代表的移動(dòng)污染源排放超細(xì)顆粒物的準(zhǔn)確測量顯得尤為重要，其監(jiān)測結(jié)果可為機(jī)動(dòng)車排放評估、顆粒物增長機(jī)制研究以及制訂精細(xì)化控制措施等提供有效依據(jù)。本文在國家重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目“移動(dòng)污染源排放快速在線監(jiān)測技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范”的支持下，針對機(jī)動(dòng)車排放的高溫、高濃度超細(xì)顆粒物的在線測量需求，在線

2、開展稀釋采樣與超細(xì)顆粒物數(shù)濃度測量方法與關(guān)鍵技術(shù)研究，設(shè)計(jì)并研制出噴射稀釋系統(tǒng)、單極性擴(kuò)散荷電器、靜電沉積器，實(shí)現(xiàn)了集噴射稀釋、擴(kuò)散荷電、靜電沉積及微電流檢測技術(shù)于一體的機(jī)動(dòng)車排放超細(xì)顆粒物數(shù)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(shè)計(jì)了一種機(jī)動(dòng)車尾氣稀釋器。利用Comosol仿真軟件，分析了稀釋器關(guān)鍵參數(shù)對其內(nèi)部流場和稀釋比的影響。定量分析了稀釋比與進(jìn)出口壓差的相互關(guān)系，

3、調(diào)節(jié)進(jìn)出口的壓差可以實(shí)現(xiàn)稀釋器稀釋比在1∶7-1∶60之間變化，進(jìn)出口壓差為0時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)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(jié)果表明稀釋器內(nèi)部在0.5小時(shí)內(nèi)平均稀釋比穩(wěn)定在1∶8，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.032。
　　(2)設(shè)計(jì)了一種基于擴(kuò)散荷電原理的顆粒物荷電器，可以實(shí)現(xiàn)超細(xì)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(jìn)行數(shù)值模擬，分析了荷電器內(nèi)部不同粒徑顆粒物和自由離子的運(yùn)動(dòng)軌跡，最終

4、確定了自由離子捕集電壓。并且，對荷電器內(nèi)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(jìn)行了測量，實(shí)現(xiàn)23nm顆粒物荷電效率高達(dá)62％，可滿足國五標(biāo)準(zhǔn)中基于電遷移原理的顆粒物檢測需求（23nm對應(yīng)50％檢測效率）。
　　(3)以顆粒物電遷移理論為基礎(chǔ)，結(jié)合顆粒物在流場和電場耦合場中的運(yùn)動(dòng)特性，設(shè)計(jì)了兩種不同結(jié)構(gòu)的顆粒物靜電沉積器。利用Comosol仿真軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了兩種靜電沉積器內(nèi)部不同粒徑顆粒物的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根

5、據(jù)模擬結(jié)果確定靜電沉積器關(guān)鍵尺寸。利用標(biāo)準(zhǔn)氣溶膠發(fā)生與檢測設(shè)備，測定兩種沉積器內(nèi)部的顆粒物捕集效率、顆粒物損失效率，結(jié)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(shí)，23nm顆粒物的捕集效率達(dá)到100％;對于50nm-700nm、800nm-2500nm粒徑段顆粒物，圓柱型靜電沉積器內(nèi)部顆粒物損失分別約為平板型靜電沉積器內(nèi)部顆粒物損失的1.4倍和2倍。
　　(4)初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車排放超細(xì)顆粒物數(shù)濃度在線測量系統(tǒng)