CN104722340B - 人工气溶胶气候箱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人工气溶胶气候箱及其使用方法，人工气溶胶气候箱包括不锈钢外壳等，密闭罐***于不锈钢外壳内，变速风扇、料盒、环形空气冲洗管路从下至上依次位于密闭罐体内，双开式进样盒位于料盒内，空气进气口、罐体顶盖、操作面板都固定在不锈钢外壳的顶端上，预留检测口位于罐体顶盖上，罐体顶盖和不锈钢外壳之间通过密封固定螺栓固定，真空泵位于不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面。本发明将植物叶片样品上截留的颗粒物再次释放到空气中，在密闭罐体内形成稳定、均匀的气溶胶，保证测定的准确性。

Description

人工气溶胶气候箱及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种气候箱及其使用方法，具体地，涉及一种人工气溶胶气候箱及其使用方法。

背景技术

气溶胶是固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，其大小为0.001～100微米，也是霾形成的重要组成成分。植物叶片可将大气悬浮的气溶胶阻挡并吸滞于叶片表面，从而使颗粒物脱离大气环境，达到净化空气的功能。但是，如何测定叶片上滞留了多少颗粒物，并将不同粒径的颗粒物(PM₁₀、PM_2.5、PM₁等)区分出来，是非常困难的。通常的方法是用水洗法，但是由于水洗法会将可溶性的颗粒物溶解，致使测定的叶片滞尘量偏小。

有关文献也公开了使用强风将叶片上截留的颗粒物吹起，使之再悬浮到空气中，尔后再用精密的仪器测定空气中不同粒径的气溶胶浓度的方法。但是其缺陷在于：用于吹起叶片上颗粒物的空气本身就不纯净，并且吹脱的颗粒物直接被吹走，无法形成稳定的气溶胶结构，因此对测定的准确性有极大地影响，测试结果具有很大的不确定性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种人工气溶胶气候箱及其使用方法，其将植物叶片样品上截留的颗粒物再次释放到空气中，在密闭罐体内形成稳定、均匀的气溶胶，保证测定的准确性。

根据本发明的一个方面，提供一种人工气溶胶气候箱，其特征在于，包括不锈钢外壳、密闭罐体、变速风扇、料盒、温控探头、双开式进样盒、环形空气冲洗管路、空气进气口、罐体顶盖、密封固定螺栓、预留检测口、操作面板、配电箱、内外压力平衡装置、真空泵，密闭罐***于不锈钢外壳内，变速风扇、料盒、环形空气冲洗管路从下至上依次位于密闭罐体内，双开式进样盒位于料盒内，空气进气口、罐体顶盖、操作面板都固定在不锈钢外壳的顶端上，预留检测口位于罐体顶盖上，罐体顶盖和不锈钢外壳之间通过密封固定螺栓固定，真空泵位于不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面。

优选地，所述密闭罐体内设有一个双路电加热丝，双路电加热丝位于变速风扇的下方。

优选地，所述密闭罐体的内壁上设有一个温控探头。

优选地，所述不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面还设有一个配电箱和一个内外压力平衡装置。

优选地，所述密闭罐体为上盖式、圆柱形的密闭罐体。

优选地，所述不锈钢外壳的下方设有滚轮。

优选地，所述变速风扇的最高风速达12m/s，模拟一级至十级自然风。

优选地，所述料盒的形状为半球状网状结构，环形空气冲洗管路的所有气体出口斜对密闭罐体的内壁。

优选地，所述双开式进样盒采用不锈钢立方体结构，双开式进样盒的顶部与底部都可敞开或关闭。

本发明还提供一种人工气溶胶气候箱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，旋松密封固定螺栓，将预留三螺口的罐体顶盖打开，取出双开式进样盒，将植物叶片样品置于双开式进样盒中，然后将双开式进样盒安置回原有位置，盖上罐体顶盖，旋紧密封固定螺栓，将一个颗粒物实时监测仪器与预留监测口相连；此时整个密闭罐体内部与外界环境隔离，样品位于双开式进样盒内，与密闭罐体内部环境隔离；

步骤二，操作控制面板使纯净空气通过空气进气口进入环形空气冲洗管路之后，沿内壁向下喷射，对密闭罐体的内壁进行气体冲刷，同时真空泵开始工作，将密闭罐体内的气体连同颗粒物一起抽出，密闭罐体内趋于干净，操作控制面板使密闭罐体与外界环境完全隔离；

步骤三，操作控制面板，双开式进样盒底部打开，样品落入料盒中，调节变速风扇，对料盒中的植物叶片样品进行吹脱，同时将密闭罐体内的气体混匀；当密闭罐体内的颗粒物浓度稳定后，测得密闭罐体内各粒径颗粒物的质量浓度，用已知参数可计算得到所测样品表面再悬浮颗粒物的质量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

一、本发明采用了密闭罐体设计，叶片上被吹起的颗粒物不会外泄损失，而是全部在罐体内形成稳定气溶胶，保证了测试的准确性和可靠性。

二、变速风扇保证叶片上颗粒物被全部吹脱。研究证实，风速在10m/s以上时，叶片上的颗粒物就会被吹脱。为了在罐体内产生强大的风力和气压，本发明配备了最高风速达12m/s的变速风扇。该风扇采用了静音无尘的设计，并且可以控制风速，这样就能够达到既能够产生强风又能够用来混匀罐体内气溶胶的效果。

三、本发明通过进气冲洗，密闭罐体内可达到纯净的测试空气条件，杜绝带入污染。因此，本发明采用无尘的钢瓶氮气作为填充气体引入密闭罐体内。纯净的空气通过一个内壁上的环形冲洗管路通入密闭罐体，并通过管路中垂直向下的气孔中流出，达到冲刷密闭罐体内壁的作用，最后由抽气泵抽出密闭罐体外，达到对整体内部的净化，通过多次充气冲刷，保证密闭罐体内部空气中的气溶胶浓度达到极低的水平。经纯净氮气测试，冲洗后罐体内PM2.5的浓度可达到2ug/m3以下，达到洁净的空气环境条件，保证测试数据的准确性和可靠性。

四、进样盒巧妙设计，解决进样难题。为了解决密闭罐体在冲洗干净之后，如何将叶片样品送入密闭罐体的问题，本发明巧妙设计了双开式进样盒。在罐体被冲洗前，本发明就将叶片样品放入双开式进样盒，冲洗结束之后按下相应按钮，电磁阀门控制的机关会将双开式进样盒的底部打开，叶片样品随之被送入下方料盒内，适合底部的变速风扇强力吹起并不引入新的污染。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明人工气溶胶气候箱的主视图。

图2为本发明人工气溶胶气候箱的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明人工气溶胶气候箱包括不锈钢外壳1、密闭罐体2、变速风扇4、料盒5、温控探头6、双开式进样盒7、环形空气冲洗管路8、空气进气口9、罐体顶盖10、密封固定螺栓11、预留检测口12、操作面板13、配电箱14、内外压力平衡装置15、真空泵16，密闭罐体2位于不锈钢外壳1内，变速风扇4、料盒5、环形空气冲洗管路8从下至上依次位于密闭罐体2内，双开式进样盒7位于料盒5内，空气进气口9、罐体顶盖10、操作面板13都固定在不锈钢外壳1的顶端上，预留检测口12位于罐体顶盖10上，罐体顶盖10和不锈钢外壳1之间通过密封固定螺栓11固定，真空泵16位于不锈钢外壳1内且位于密闭罐体2的侧面。

不锈钢外壳1的顶端上设有气压表121、紧急制动按钮127、风速调节钮128、密封固定螺栓129。罐体顶盖10的外侧设有密封圈123。

密闭罐体2内设有一个双路电加热丝3，双路电加热丝3位于变速风扇4的下方。

密闭罐体2的内壁上设有一个温控探头6，这样方便进行温控。

不锈钢外壳1内且位于密闭罐体2的侧面还设有一个配电箱14和一个内外压力平衡装置15。

密闭罐体2为上盖式、圆柱形的密闭罐体，这样意在减少罐体内积灰死角数量，便于密闭罐体2内气溶胶混匀及冲洗。罐体开口部分及上盖外圈设有密封圈123，以保证罐体密闭可与外界完全隔离。不锈钢外壳1的形状为长方体。

不锈钢外壳1的下方设有滚轮17，这样方便移动；不锈钢外壳1的顶端侧面设有一个拉手18，这样方便进行拉动。

双路电加热丝3的最高温度达到40℃(温度可控，0℃～40℃)，与温控探头6连用，可实时调节密闭罐体内温度，实现近地面温度的可控模拟。

变速风扇4的最高风速达12m/s(风速可调，1m/s至12m/s)，可模拟一级至十级自然风，用于叶片上颗粒物的吹脱及密闭罐体内气溶胶的混匀。

料盒5的形状为半球状网状结构，意在避免植物叶片样品被吹进不透风死角，保证样品表面颗粒可被充分吹脱并再悬浮。

双开式进样盒7采用不锈钢立方体结构，双开式进样盒7的顶部与底部都可敞开或关闭，安置在料盒5对应位置。使用时提前将植物叶片样品从顶部放入双开式进样盒7内，在密闭罐体2内部清洁完毕后，通过操作面板13的进样开关控制进样开关启动器，此时双开式进样盒7的底部开启，可使植物叶片样品落入下方料盒5内，且不带入新的空气污染。

环形空气冲洗管路8的所有气体出口斜对密闭罐体的内壁，保证密闭罐体2内所进气体能够充分冲刷密闭罐体2内壁，使附着在密闭罐体2的内壁上的颗粒物被吹脱并排出密闭罐体2外。

控制面板13上设有抽充气开关、进样开关、电源指示灯、压力指示灯、温控面板、风扇定时器、风扇开关等。

配电箱14连接控制面板与各元器件，为各部件提供电源，紧急制动按钮127用于紧急状态下，一键切断所有电源。

内外压力平衡装置15为单通式气阀，当内部压力大于设定值时，阀门打开排气减压，作用是避免密闭罐体因为抽充气时内压力过大，导致罐体形变或顶盖弹出。气压表121可实时显示密闭罐体内压强情况。

本发明人工气溶胶气候箱的使用方法包括以下步骤：

步骤一，旋松密封固定螺栓11，将预留三螺口的罐体顶盖10打开，取出双开式进样盒7，将植物叶片样品置于双开式进样盒7中，然后将双开式进样盒安置回原有位置(料盒中的固定位置)，盖上罐体顶盖10，旋紧密封固定螺栓11，将一个颗粒物实时监测仪器与预留监测口12相连；此时整个密闭罐体2内部与外界环境隔离，样品位于双开式进样盒7内，与密闭罐体2内部环境隔离；

步骤二，操作控制面板13(即打开抽充气开关)使纯净空气通过空气进气口9进入环形空气冲洗管路8之后，沿内壁向下喷射，对密闭罐体2的内壁进行气体冲刷，同时真空泵16开始工作，将密闭罐体内的气体连同颗粒物一起抽出，一段时间后，密闭罐体内趋于干净(颗粒物浓度达到相对较低的水平)，操作控制面板13(即关闭抽充气开关)使密闭罐体与外界环境完全隔离；

步骤三，操作控制面板13(即打开进样开关)，双开式进样盒7底部打开，样品落入料盒中，调节变速风扇4，对料盒中的植物叶片样品进行吹脱，同时将密闭罐体内的气体混匀；一段时间后，当密闭罐体内的颗粒物浓度稳定后，可测得密闭罐体内各粒径颗粒物的质量浓度(或数浓度)，用已知参数可计算得到所测样品表面再悬浮颗粒物的质量。

本发明通过密闭罐体中风扇的转动产生气流，将待测叶片样品表面吸滞的颗粒物再次吹起，并在密闭罐体中形成稳定的气溶胶结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种人工气溶胶气候箱，其特征在于，包括不锈钢外壳、密闭罐体、变速风扇、料盒、温控探头、双开式进样盒、环形空气冲洗管路、空气进气口、罐体顶盖、密封固定螺栓、预留检测口、操作面板、配电箱、内外压力平衡装置、真空泵，密闭罐***于不锈钢外壳内，变速风扇、料盒、环形空气冲洗管路从下至上依次位于密闭罐体内，双开式进样盒位于料盒内，空气进气口、罐体顶盖、操作面板都固定在不锈钢外壳的顶端上，预留检测口位于罐体顶盖上，罐体顶盖和不锈钢外壳之间通过密封固定螺栓固定，真空泵位于不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面。

2.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述密闭罐体内设有一个双路电加热丝，双路电加热丝位于变速风扇的下方。

3.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述密闭罐体的内壁上设有一个温控探头。

4.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述不锈钢外壳内且位于密闭罐体的侧面还设有一个配电箱和一个内外压力平衡装置。

5.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述密闭罐体为上盖式、圆柱形的密闭罐体。

6.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述不锈钢外壳的下方设有滚轮。

7.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述变速风扇的最高风速达12m/s，模拟一级至十级自然风。

8.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述料盒的形状为半球状网状结构，环形空气冲洗管路的所有气体出口斜对密闭罐体的内壁。

9.根据权利要求1所述的人工气溶胶气候箱，其特征在于，所述双开式进样盒采用不锈钢立方体结构，双开式进样盒的顶部与底部都可敞开或关闭。

10.一种人工气溶胶气候箱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，旋松密封固定螺栓，将预留三螺口的罐体顶盖打开，取出双开式进样盒，将植物叶片样品置于双开式进样盒中，然后将双开式进样盒安置回原有位置，盖上罐体顶盖，旋紧密封固定螺栓，将一个颗粒物实时监测仪器与预留监测口相连；此时整个密闭罐体内部与外界环境隔离，样品位于双开式进样盒内，与密闭罐体内部环境隔离；

步骤二，操作控制面板使纯净空气通过空气进气口进入环形空气冲洗管路之后，沿内壁向下喷射，对密闭罐体的内壁进行气体冲刷，同时真空泵开始工作，将密闭罐体内的气体连同颗粒物一起抽出，密闭罐体内趋于干净，操作控制面板使密闭罐体与外界环境完全隔离；

步骤三，操作控制面板，双开式进样盒底部打开，样品落入料盒中，调节变速风扇，对料盒中的植物叶片样品进行吹脱，同时将密闭罐体内的气体混匀；当密闭罐体内的颗粒物浓度稳定后，测得密闭罐体内各粒径颗粒物的质量浓度，用已知参数可计算得到所测样品表面再悬浮颗粒物的质量。