[发明专利]大气气溶胶挥发特性测量仪的气体温度控制系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及大气气溶胶挥发特性检测设备，具体涉及一种大气气溶胶挥发特性测量仪的气体温度控制系统及应用。

背景技术

大气气溶胶通过散射和吸收辐射直接影响地球大气辐射平衡。存在于大气中的气溶胶粒子化学组成和混合状态十分复杂，而气溶胶的光学效应和辐射效应均与粒子的化学成分和混合状态联系紧密。基于不同化学物质在不同温度下挥发这一特性，本仪器通过测量气溶胶粒子粒径在加温前后的变化及其分布，检测粒子的挥发程度、推断化学组分和混合状态。本发明专利的大气气溶胶挥发特性测量仪兼俱测量各粒径气溶胶的挥发因子、混合状态和干粒子谱分布测量功能，自动化程度高、稳定性好，有助于全面了解各粒径段的挥发性及混合状态，对大气污染形成机理等方面的研究有重要意义。

目前，我国大气环境学界对气溶胶的挥发特性的观测尚未开展，对气溶胶挥发特性的科学观测实验尚不完善。国外科研机构也有开展气溶胶挥发性的测量仪器的研发及试验，但仪器多在实验室环境下进行测量，对于环境大气中的气溶胶挥发特性和混合状态观测研究极少。对于挥发性的测量，最早的方法是测量加热前后的气溶胶粒径谱分布，这样未能提供加热后的单粒径气溶胶粒子的混合状态，剩余的粒子也不能回溯到其初始粒径大小。其后，结合TDMA方法，发展出了V-TDMA测量技术。

国外的部分学者采用商业化的热吸附器（thermo-denuder）对加热气溶胶后挥发的气体进行吸附。这样做的优点是使挥发气体不易重新附着到非发挥性的粒子表面或重新成核。其缺点是吸附装置会吸附一部分的非挥发性粒子，使通过率降低。而且，这些仪器设计部件较为复杂、成本较高，难以满足长期稳定观测需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种大气气溶胶挥发特性测量仪的气体温度控制系统，以实现对空气温度调节。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述气体温度控制系统的大气气溶胶挥发特性测量仪，其能在不同的温度下下兼具各粒径气溶胶的挥发因子和混合状态测量功能、干粒径谱测量功能，自动化程度高、稳定性好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大气气溶胶挥发特性测量仪的气体温度控制系统，其包括温度加热管（14）、温度交换器（18）、温湿度传感器Ⅳ（19）以及温度控制器（17），在温度加热管（14）外壁包裹有柔性加热带（15），其中心插有测量输气管道中心空气温度的空气温度传感器（16），温度加热管（14）的出气端与温度交换器（18）的进气端连接，温度交换器（18）的出气端与温湿度传感器Ⅳ（19）连接；所述温度控制器（17）连接在温度加热器（14）与温度交换器（18）之间。

一种大气气溶胶挥发特性测量仪，其包括：

干燥系统，包括干燥器（1）、泵Ⅰ（2）、限流孔（3）、温湿度传感器Ⅰ（5）、粒子过滤器（4），所述粒子过滤器（4）的出口连接限流孔（3）的进口，限流孔（3）的出口连干燥器（1）的外壁输入端，干燥器（1）的外壁输出端与泵Ⅰ（2）连接，干燥器（1）的出口连接的管道上设温湿度传感器Ⅰ（5）；

第一粒径分选系统，包括中和器（6）、粒径分选装置Ⅰ（7）、质量流量计Ⅰ（10）、粒子过滤器（12）、高压器（8）、温湿度传感器Ⅱ（9）、鼓风机Ⅰ（11）、三通阀（13），所述中和器（6）的进口与干燥器（1）的出口连接，中和器（6）的出口与粒径分选装置Ⅰ（7）的进口连接，粒径分选装置Ⅰ（7）的出口连接三通阀（13）的进口；粒径分选装置Ⅰ（7）的鞘流出口顺次连接质量流量计Ⅰ（10）、鼓风机Ⅰ（11）、粒子过滤器（12），鞘流进口再连接粒径分选装置（32）中，在粒径分选装置Ⅰ（7）、质量流量计Ⅰ（10）、鼓风机Ⅰ（11）以及粒子过滤器（12）之间形成闭合气流回路；所述高压器（8）连接至粒径分选装置Ⅰ（7）内部，连接粒径分选装置Ⅰ（7）和三通阀（13）的管道上设有温湿度传感器Ⅱ（9）；

上述气体温度控制系统，温度加热管（14）的气流进口连接上述三通阀（13）的第一气流出口，温度交换器（18）的气流出口连接第二粒径分选系统；