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气溶胶成核脉冲发生器

阅读：631发布：2023-03-09

专利汇可以提供气溶胶成核脉冲发生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明具体涉及一种气溶胶成核脉冲发生器。气溶胶成核脉冲发生器，其技术方案是：压力缸(1)内的气体体积随活塞 (5)的往返运动呈重复性变化，压力缸(1)和样品池(2)内的气压同样呈高压-低压-高压的脉冲式变化：气压由低向高变化时，储水罐(4)中的水蒸发形成蒸汽通过导气管(6)进入至样品池(2)内并进行压缩，部分水蒸气凝结成凝结核，少量凝结核聚集长大形成液态水凝聚在样品池(2)壁上；气压由高向低变化时，液态水蒸发形成蒸汽分子；在一个高压-低压的变化周期内完成均相成核- 汽化的过程；成核-汽化的过程中所造成的水分缺失通过储水罐(4)内的水蒸气挥发进行补充。本发明为研究气溶胶成核的动力学机理提供便利。，下面是气溶胶成核脉冲发生器专利的具体信息内容。

权利要求

1.气溶胶成核脉冲发生器，其特征在于，它包括:压力缸⑴、样品池(2)、红外光谱分析仪(3)、温度计(7)、压力表(10)以及储水罐⑷；所述压力缸(1)内设有活塞(5)，所述活塞(5)往返运动改变所述压力缸(1)和样品池(2)内气体压力；所述样品池(2)为封闭结构，它通过导气管(6)与所述压力缸(1)连通；所述样品池(2)内设有所述温度计(7)以及压力表(10); 所述储水罐(4)为封闭结构，它通过所述导气管(6)与所述样品池(2)连通；所述红外光谱分析仪(3)与所述样品池(2)连接；所述压力缸(1)内的气体体积随所述活塞(5)的往返运动呈重复性变化，所述压力缸(1)和样品池(2)内的气压同样呈高压-低压-高压的脉冲式变化:气压由低向高变化时，储水罐(4)中的水蒸发形成蒸汽通过所述导气管(6)进入至所述样品池(2)内并进行压缩，部分水蒸气凝结成凝结核，少量凝结核聚集长大形成液态水凝聚在所述样品池(2)壁上；气压由高向低变化时，所述液态水蒸发形成蒸汽分子；在一个高压-低压的变化周期内完成均相成核-汽化的过程；所述成核-汽化的过程中所造成的水分缺失通过所述储水罐(4)内的水蒸气挥发进行补充。
2.如权利要求1所述的气溶胶成核脉冲发生器，其特征在于，它还包括一个装有易挥发物质的样品罐⑶；所述样品罐⑶通过截止阀(9)与所述导气管(6)连通。
3.如权利要求1或2所述的气溶胶成核脉冲发生器，其特征在于，所述温度计(7)与所述压力表(10)的监测数据由数据采集系统(11)采集，并通过显示器(12)显示。
4.如权利要求1或2所述的气溶胶成核脉冲发生器，其特征在于，它还包括活塞推拉装置(13)ο
5.如权利要求4所述的气溶胶成核脉冲发生器，其特征在于，所述活塞推拉装置(13)包括:电机以及由所述电机驱动的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述活塞(5)固定连接。
6.如权利要求4所述的气溶胶成核脉冲发生器，其特征在于，所述活塞推拉装置(13)包括:电机、套接在所述电机输出轴上的齿轮、与所述齿轮啮合的转轮以及与转轮连接的推杆。

说明书全文

气溶胶成核脉冲发生器

技术领域

[0001] 本发明属于化学实验领域，具体涉及一种气溶胶成核脉冲发生器。

背景技术

[0002] PM2.5即分散于空气中的直径小于或等于2.5微米的液体或固体气溶胶颗粒，目前已经成为大气环境的主要污染源。PM2.5究竟如何形成的，环境湿度，大气成分如何影响其生长，pM2.5在不同的地区是如何分布的？这些问题已经成为目前环境科学家和化学家们的研究热点。虽然现在对于气溶胶的分布以及其生长过程的研究已经取得了一些成果，但是由于气溶胶凝结核的颗粒很小(小于3nm)，难以捕捉，因此对于气溶胶的成核机制仍然存在很多争议和研究空白。红外光谱技术可以探测不同聚集态的化合物的结构信息，是研究气溶胶的重要手段。因此将气溶胶成核脉冲发生器与高分辨红外光谱相结合可以为气溶胶成核机理的研究提供有效的技术方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的是:为深入研究气溶胶成核的动力学机理，提供一种气溶胶成核脉冲发生器；

[0004] 本发明的技术方案是:气溶胶成核脉冲发生器，它包括:压力缸、样品池、红外光谱分析仪、温度计、压力表以及储水罐；

[0005] 压力缸内设有活塞，活塞往返运动改变压力缸和样品池内气体压力；

[0006] 样品池为封闭结构，它通过导气管与压力缸连通；样品池内设有温度计以及压力表；

[0007] 储水罐为封闭结构，它通过导气管与样品池连通；

[0008] 红外光谱分析仪与样品池连接；

[0009] 压力缸内的气体体积随活塞的往返运动呈重复性变化，压力缸和样品池内的气压同样呈高压-低压-高压的脉冲式变化:气压由低向高变化时，储水罐中的水蒸发形成蒸汽通过导气管进入至样品池内并进行压缩，部分水蒸气凝结成凝结核，少量凝结核聚集长大形成液态水凝聚在样品池壁上；气压由高向低变化时，液态水蒸发形成蒸汽分子；在一个高压-低压的变化周期内完成均相成核-汽化的过程；成核-汽化的过程中所造成的水分缺失通过储水罐内的水蒸气挥发进行补充。

[0010] 本发明的有益效果是:(1)利用本发明可快速实现气溶胶成核-汽化的过程，利用检测仪器可获取气溶胶成核的临界压力与气溶胶组成之间的关系，为研究气溶胶成核的动力学机理提供便利；[0011 ] (2)储水罐可及时补充成核-汽化的过程中所造成的水分缺失，使得成核-汽化的过程具备良好的周期性和重复性，符合步进扫描红外光谱的测试条件；

[0012] (3)通过控制活塞的运动频率可以定量地控制气溶胶的成核周期，为获取气溶胶核化的定量研究提供有效的装置。附图说明

[0013] 图1为本发明的结构组成示意图；

[0014] 图2为活塞往返运动时，压力缸内气体体积变化示意图；

[0015] 其中，1-压力缸、2-样品池、3-红外光谱分析仪、4-储水罐、5-活塞、6-导气管、7-温度计、8-样品罐、9-截止阀、10-压力表、11-数据采集系统、12-显示器、13-活塞推拉目.ο

具体实施方式

[0016] 参见附图1，实施例1:气溶胶成核脉冲发生器，它包括:压力缸1、样品池2、红外光谱分析仪3、温度计7、压力表10以及储水罐4 ;

[0017] 压力缸1内设有活塞5，活塞5往返运动改变压力缸1和样品池2内气体压力；

[0018] 样品池2为封闭结构，它通过导气管6与压力缸1连通；样品池2内设有温度计7以及压力表10 ；

[0019] 储水罐4为封闭结构，它通过导气管6与样品池2连通；

[0020] 红外光谱分析仪3与样品池2连接；

[0021] 红外光谱分析仪3、温度计7以及压力表10用于监测样品池2内样品的变化；

[0022] 压力缸1内的气体体积随活塞5的往返运动呈重复性变化，由于样品池2通过导气管6与压力缸1连通，因此样品池2和压力缸1内的气压同样成高压-低压-高压的脉冲式变化:附图2给出了活塞往返运动时，压力缸内气体体积变化示意图，当活塞5从(a)图运动至(c)图中位置时，压力缸1和样品池2内气压由低向高变化，储水罐4中的水蒸发形成蒸汽通过导气管6进入至样品池2内并进行压缩，部分水蒸气凝结成凝结核，少量的凝结核聚集长大形成液态水凝聚在样品池2壁上；当活塞5从(c)图位置运动至(a)图位置时，液态水形成蒸汽分子；活塞5运动至(b)图位置时，样品池2为水气混合状态；在一个高压-低压的变化周期内完成均相成核-汽化的过程；成核-汽化的过程中所造成的水分缺失通过储水罐4内的水蒸气挥发进行补充；

[0023] 判定气溶胶成核的数量以及动力学过程可以通过红外光谱分析仪3观测:光谱图中蒸汽信号减小，液态水的信号增强则说明部分水蒸气已经凝结成核，综合蒸汽和液态水信号的强弱变化，则可判断成核数量。

[0024] 实施例2，较优的，为研究气溶胶的异相成核过程，在实施例1的基础上，气溶胶成核脉冲发生器还包括一个装有易挥发物质(如硝酸、氨气)的样品罐8;样品罐8通过截止阀9与导气管6连通，打开截止阀9，活塞5运动时，样品罐8中的液体与储水罐4的水分同时挥发出气体参与气溶胶的成核过程。

[0025] 实施例3，较优的，为体现本发明的智能化，在实施例1或2的基础上，增加数据采集系统11 ;温度计7与压力表10的监测数据由数据采集系统11采集，并通过显示器12显示；这样可以很直观地观察到样品池2内的温度和压力，便于根据要求随时调控活塞5的运动速率。

[0026] 实施例4，在实施例1或2的基础上，本发明还包括活塞推拉装置13 ;活塞推拉装置13的实现方式有多种，例如它可以包括:电机以及由电机驱动的滚珠丝杠，通过滚珠丝杠与活塞5固定连接带动其往返运动；它还可以包括:电机、套接在电机输出轴上的齿轮、与齿轮啮合的转轮以及与转轮连接的推杆，通过推杆与活塞5固定连接带动其往返运动。

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