【摘 要】
:
气溶胶中颗粒物(PM)测量技术在大气监测、洁净室技术以及移动源排放等领域发挥着重要作用。我国于2016年颁布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》中明确规定了移动源排气中粒径超过23nm的颗粒数量(PN)浓度的限值要求。针对纳米级颗粒PN浓度在线测量技术,传统光散射法、重量法等均不再适用,而电学方法,例如:法拉第杯气溶胶静电计(FCAE),受检测原理影响导致其测量浓度下限较高,无法
论文部分内容阅读
气溶胶中颗粒物(PM)测量技术在大气监测、洁净室技术以及移动源排放等领域发挥着重要作用。我国于2016年颁布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》中明确规定了移动源排气中粒径超过23nm的颗粒数量(PN)浓度的限值要求。针对纳米级颗粒PN浓度在线测量技术,传统光散射法、重量法等均不再适用,而电学方法,例如:法拉第杯气溶胶静电计(FCAE),受检测原理影响导致其测量浓度下限较高,无法完成低PN浓度的测量。针对上述问题,本文开展了基于异质冷凝原理的超细颗粒物PN浓度在线测量关键技术研究。设计研制出超细气溶胶颗粒生长装置以及光散射单粒子计数装置,集成研制出实验用超细颗粒凝结核粒子计数器(EUCPC),并完成了仪器的相关性能测试。本文的具体研究内容如下:(1)针对待测气溶胶颗粒粒径小、浓度范围广等特点,深入分析了异质冷凝理论以及光散射检测原理,以此为基础分别提出超细颗粒物异质冷凝生长方案以及光散射法单粒子计数方案,结合以上两种方案提出了超细颗粒物PN浓度在线测量方案,可以实现纳米级气溶胶颗粒的准确、在线、连续测量。(2)通过建立多物理场耦合计算流体力学(CFD)仿真模型,设计了一种丁醇基层流型超细颗粒物粒子生长装置,并完成了实物加工及相关性能测试。设计了粒子生长装置的基本结构,分析了粒子生长装置流场中的数值模型建立方法,通过CFD计算得到流场中的绝对温度、工作液蒸气压力、蒸汽质量分数、流体流速等参数的空间分布,进而计算得到工作液蒸汽饱和度、开尔文直径的分布以及理论计数效率曲线。研究了鞘流比例、采样流量等操作参数对流场中的参数分布以及理论计数效率曲线的影响,并结合粒子生长装置生长效率实验,确定了粒子生长装置的最优结构参数及操作参数。结果表明,当冷凝器温度为10℃,饱和器温度为45℃;采样流量为300m L/min,毛细管气溶胶流量与鞘流流量比为1:9时,所设计粒子生长装置有最高的理论计数效率,此时D50为2.131nm。(3)针对待测气溶胶颗粒小流量、大粒径、高浓度的测量需求,设计了一种基于颗粒光散射脉冲信号测量方案的光学粒子计数装置。通过光路设计及理论计算,设计出120°颗粒散射光收集角度的垂直光散射信号采集系统,并完成光学实验平台的搭建。根据所选激光二极管以及光电二极管参数,分别设计了10m W激光二极管恒流驱动电路、高带宽光电二极管信号IV转换放大电路和脉冲信号高速计数电路,可在300m L/min采样流量工况下,实现0.5μm以上粒径、0-2×10~4cm-3浓度范围气溶胶颗粒数量浓度的测量。结合光学系统模块设计及电子学模块设计最终完成商品化光学粒子计数装置的研制。(4)集成超细颗粒物粒子生长装置及光学粒子计数装置,并设计了电源供给模块、冷凝器制冷模块、饱和器加热模块和采样流量控制模块等外围测控模块,搭建完成基于异质冷凝原理的超细颗粒物数浓度在线测量系统。并搭建了超细颗粒数浓度在线校准平台,以TSI 3775 CPC为标准仪器,对该测量系统的测量浓度范围、粒径范围等关键性能进行了测试。结果表明,在现有实验条件下,自研测量系统可实现23-100nm粒径范围、0-5×10~4cm-3浓度范围气溶胶颗粒数量浓度的在线测量,且各测量点测量偏差均小于10%。
其他文献
光伏发电系统在实际工作时经常会因各种物体遮挡而使光伏阵列处于局部阴影条件下,此时系统的功率输出特性曲线存在多个功率极值点,常规的最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法不再适用,导致光伏系统发电效率降低。为此,本文设计了对应的光伏阵列MPPT系统并提出了针对局部阴影的MPPT控制算法,并在Matlab/Simulink下仿真验证了算法的有效性。在
随着数据时代的到来,大量监测设备接入电网,电力数据呈爆发式增长。海量的数据为企业决策分析提供了基础,但如何处理数据使之转换成直观有效的信息成为了需要解决的问题。系统综合能源分析平台(以下简称原平台)采集某企业的电力数据,将电流、电压、功率等进行可视化呈现,但仅有基础数据缺乏进一步分析,因此需对平台进行功能强化,挖掘其数据价值,帮助企业管理者了解用电情况,安排生产计划,优化用电行为,降低用电成本,从
本文研究内容来源于山西省科技重大专项项目“中低压直流配电网关键技术(20181102028)”子课题5“中低压交直流配用电系统计量和保护关键技术研究及设备研制”和国网山西省电力公司科技项目“中低压直流配电网调控、保护和安全用电关键技术及应用(520530200014)”。柔性直流配电系统具有换流环节少、控制灵活、运行损耗低、系统可靠性高、传输容量大、供电质量好、有利于光伏等清洁能源及直流负荷灵活高
我国是世界上第一农业大国,提高产值、减少损失是发展农业、保障民生的重要举措。近年来,随着国民经济的提高,人民对美好生活的要求日益增长,消费观念不断变化,使得对原产地新鲜果蔬的需求也逐步提升。但由于我国冷链物流起步较晚,存在体系不完善、相应法规制度缺失、技术标准不健全等问题,导致冷链产品在运输过程中腐烂率较高。因此设计正规化、专业化、系统化的冷链物流环境分析决策体系,对降低冷链过程食品损耗、提高冷链
随着科学技术的发展,智能化水平越来越高,人们对于充电技术提出了更高的要求,无线电能传输技术凭借着其独有的充电特性,受到人们的喜爱。无线电能传输技术不受导线的束缚,使得该技术可以在更多的场合里得到应用,并且该技术在使用起来更加安全、灵活。本文针对各种中小功率用电设备,设计了一套百瓦级无线电能传输系统,并针对系统在运行过程中,存在系统参数变化、传输线圈偏移、负载变化等情况,这些因素都会使得系统的谐振频
21世纪以来,南极冰盖表面融化显著,实时探测南极冰盖的物质平衡对监测全球海平面变化具有重要意义。目前南极冰盖的探测方式仍以卫星遥感为主,难以实现小范围内现场数据的精准探测,随着无人机应用领域的不断拓宽,可搭载多种载荷的无人机为解决上述难题提供了一种新方法。本课题组以南极冰盖物质平衡主要参数(风速风向、气温气压、降雪量)的长期无人化监测为核心目标,提出通过在南极中山站至昆仑站冰盖断面上投放多个舱式无
开发可再生能源在实现我国碳达峰、碳中和目标的进程中发挥着至关重要的作用。而风电作为主力核心又得到了广泛关注。作为风电场的主流机型,双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)具有有功、无功独立调节,成本较低等优势,故应用范围较广。但当电网电压不平衡时,发电机的输出功率以及电磁转矩等电气量会发生振荡,且幅值较大,影响发电机稳定运行。因此,针对不平衡电网下D
随着城市化进程的不断加快,机动车保有量迅猛增长,交通拥堵问题日趋严重,传统的单个交叉口信号控制方式或干线信号协调控制方式很难及时缓解交通拥堵,学者们开始转向区域信号协调控制领域展开研究。由于城市交叉口群是区域交通信号协调控制领域的一个热点研究方向,论文以城市交叉口群为研究对象,首先依据交通关联特性在中大型城市路网内划分得到多个交叉口群,接着识别出每一个交叉口群内包含不同数目交叉口的关键路径,为后续