《气溶胶测量》PPT课件

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1、气溶胶测量原理、技术及应用南开大学环境科学与工程学院2009气溶胶的采样与输送8.1绪论8.2采样8.3样品输送8.4其他采样问题8.1绪论一个气溶胶采样系统包括：1.从周围环境中将气溶胶抽入采样口中（其外形和几何形状各不相同；2.样品输送系统即把气溶胶样品送入测量设备或储存室管道装置（这些元件或流量装置，包括软管、弯头和压缩机等组件）；3.样品储存区（根据需要选择）。8.1绪论使用样品采集系统，最重要的是能采集到人们所希望的粒径范围内的样品。采样过程中影响气溶胶样品代表性的潜在因素可能有：1.样品提取过程中的吸入效率以及样品的

2、沉积性；2.样品储存或输送过程中的粒子沉积；3.外界气溶胶浓度的极端性（极高或极低）或多样性（非均质性）因素；4.粒子在样品输送过程中的凝聚；5.样品输送过程中粒子的蒸发和（或）凝聚；6.已沉积的气溶胶粒子又进入样品气流；7.局部高度沉积限制或阻塞气流；8.在采样口及输送管路中粒子浓度的非均匀性。8.1绪论损失和沉积机制影响了采集和输送的样品的代表性。原理上，这些机制源于重力、惯性和扩散作用。当重力或者惯性作用造成沉积时，空气动力学当量直径起主要作用。当扩散造成沉积时，迁移率当量或扩散直径当量其主要作用。采集和输送较大粒子的代表性

3、样品更加困难，因为它们的惯性较大，这些粒子更不易受采样气流的影响。8.1绪论吸入效率（aspirationefficiency）ηasp定义为：进入入口的这一粒度的粒子浓度与采集外界环境中这种粒子浓度之比。具有某粒度的粒子的传输效率（transmissionefficiency）ηtrans定义为：吸入的该粒度的粒子传输到采样系统其他部分的比例。入口效率ηinlet是提取效率与传输效率之积，也是通过采样系统入口进入采样系统传输部分的气溶胶浓度与外界浓度的比值某粒度的粒子的总输送效率ηtransport是这种粒度的粒子在各种气流部件

4、、各种不同机制下的输送效率之积采样效率ηsample为入口效率与总输送效率之积8.2采样1.监测外界大气的污染情况；2.监测工作环境大气中的有害物质；3.监测废气排放烟囱或管路以检测污染控制设备；4.监测无尘室内的特殊污染；5.监测生产或工业制造过程；6.监测实验研究过程。气溶胶采样中有两个基本情况：1.从静止环境中采集粒子；2.从载携粒子的气流中采集样品。8.2采样8.2.1效率效率取决于外界大气速度U0、入口的几何形状和位置、采样气流速度U及粒子的空气动力学直径d0当入口处的平均采样流速等于气流速度并是同轴采样时，此时的采样称

5、为等速采样。当采样速度不等于气体速度时就是非等速采样，当采样速度高于气体速度时，采样是超等速采样，当采样速度低于气流速度时，采样是次等速采样。在图中，边界线直接位于采样嘴的上下边缘，与采样嘴没有偏差，图a表示的是这种情况下的等速采样。在这种情况下，吸入效率为1（100％）。粒子在采样嘴内部的重力沉降造成了输送中的粒子损失。采样嘴处自由气流的湍流情况同样会造成粒子损失，因为湍流造成粒子的侧向运动使粒子吸附在入口的内壁上。图b表示的是次等速采样，这种采样中，边界线在进入采样嘴处与外界自由气流发生分岔。在边界线外面的惯性足够大的粒子可以

6、越过边界线被吸入采样嘴。在这种情况下，对所有粒子的吸入效率为1（100％）或更大，对较大粒子的吸入效率范围为1~U0/U。造成传输过程中粒子损失的是采样嘴处粒子的重力沉降、自由气流的湍流作用、运动方向朝向采样嘴壁的粒子在采样嘴内壁的惯性碰撞作用，碰撞作用是由流线扩张造成的。图c表示的是超等速采样，边界线从外界自由气流到达采样嘴时发生汇聚。惯性足够大的粒子可以超越边界线而不被吸入。在这种情况下，对全部粒子的吸入效率是1或更小，对较大粒子的吸入效率范围是1~U0/U。传输过程中的损失主要是采样嘴处的重力沉降作用、自由气流的湍流作用以及

7、超等速采样中形成的湍流沉积。图表示的是非同轴采样中可能遇到的U0＝U，U0U三种气流情况，角表示外界气流速度方向和采样气流速度方向之间的夹角。惯性足够大的粒子越过边界线被吸收。吸入效率与1相差很远。传输损失仍然来自于采样嘴处的重力沉降作用、自由气流的湍流作用和大管道的交汇处的损失。另外的传输损失来自于粒子在采样嘴内部边缘的碰撞作用，采样嘴内部边缘是面对气流方向的。8.2.2用薄壁采样嘴在流动气体中采样薄壁采样嘴的入口效率是吸入效率和传输效率之积同轴等速采样是一种理想的采样状态，而且能以近100％的效率吸入所有粒径的粒子

8、，与此情况不同的非同轴非等速采样采集的样品不具代表性，而且大粒子的吸入效率远远偏离100％。粒子直径越大，差别也越大。同轴采样吸入效率非同轴采样吸入效率采样中的传输损失同轴等速采样中的传输损失，原则上只来源于水平气流的重力沉降作用和自由气流的湍流作