[发明专利]一种雾霾环境模拟仓体

说明书

本发明属于雾霾环境模拟技术领域，涉及到一种雾霾环境模拟仓体。本装置同样采用控制温湿度梯度、颗粒物粒径分布、空气流速、盐雾成分和扩散速度的思路产生雾霾。模拟仓包括三个部分，雾霾产生系统、仓体和雾霾检测系统。由油煤混合燃烧室、燃香室、模拟土壤肥质挥发装置、盐雾发生装置、粉尘发生器形成雾霾环境，通过仓外缠绕的加热带和喷淋系统可观察雾霾形成和消除的温度和动力条件。最后通过颗粒计数器、热电偶、温湿度计等进行成分、状态的实时监测。本装置在还原环境温湿度梯度、起风降雨、农田肥料挥发、化石燃料燃烧和路面扬尘等自然现象上效果更好，且整个装置小型易于控制。

技术领域

本发明属于环境模拟、气溶胶制备、汽液两相流技术领域，涉及到大气环境和雾霾现象的模拟，特别涉及到环境雾霾模拟仓装置。

背景技术

雾霾模拟技术方面，国外根据大气气溶胶离子的化学反应和气体动力学，搭建了室内、室外环境烟雾箱，模拟大气光化学反应，但是烟雾箱生成物种类有限，气体环境很难做到接近雾霾天气特别是重度霾天气的水平，也没有探究消除雾霾的具体措施。

国内研究了人工模拟雾霾装置，分别制得气溶胶颗粒、盐雾、粉尘，控制其他物化条件制造出了雾霾气溶胶，也能测得对应的污染级别，但是需要根据实验参数准确注入各项原料，控制系统复杂、成本较高。以上各项组分需要在一定的时间和规格添加到模拟装置中，这使得人工雾霾成分与自然状态有一定差距。

发明内容

本发明的目的是提出一种仓体结构、控制方法上更为简单的雾霾模拟装置，能够产生更符合自然状态的雾霾气溶胶，并得到各项组分对应的参数条件。

本发明的技术方案为：

一种雾霾环境模拟仓体，包括雾霾产生系统、仓体和雾霾检测系统；所述仓体是由有机玻璃制成的空心圆柱，仓体的顶端和底端分别由铝箔管引出，连接至管道式换气扇，仓内气体沿闭环定向循环流动；

所述雾霾产生系统包括油煤混合燃烧室、燃香室、模拟土壤肥质挥发装置、盐雾发生装置、粉尘发生器、橡胶电阻加热带和电阻丝网；

其中油煤混合燃烧室通过软管连接至空气泵；燃烧室上侧开有小孔，煤油经轻微雾化后喷入燃烧室腔体底部；燃烧室底部金属网上放置劣质煤，电阻通电发热以燃烧劣质煤，由空气泵自下而上送入压缩空气助燃，并将烟气送入仓体底部；能提供大颗粒碳化物、硫氧化物、粉尘和少量氮氧化物。

燃香室通过软管连接至对应空气泵；铁丝嵌入瓶塞用以固定香或香烟，点燃香条后倒置，自下而上燃烧防止香灰堵塞出口，燃香室上侧开有小孔，烟气喷入仓体底部；

模拟土壤肥质挥发装置为试管内盛铵态氮肥和土壤稀释液，底部加热挥发，出口直接连接到仓体底部；

盐雾发生装置，仓体顶部均布小孔接入盘管，将硫酸盐、硝酸盐以特定比例溶于液体，经超声波雾化器生成为盐雾，经由盘管扩散到仓体内部；盐雾受重力作用会逐渐沉降，控制舱内气体的相对湿度，因此将蒸馏水雾化通入仓内也可调节相对湿度。

粉尘发生器上侧开孔用空气泵向仓体内泵入由硅藻土、环氧包封粉、粉煤灰和扬尘组成的粉尘样本，粉尘样本由注射器缓缓补充进粉尘发生器；

橡胶加热带是由电阻丝和包裹的橡胶构成，宽8cm，蛇形缠绕在仓体外侧；电阻丝网放置于仓体底部和顶部横截面的位置，两种加热方式通过K型铠装热电偶测得加热温度，并配有控制系统调节功率；

所述的雾霾检测系统包括颗粒计数器、K型热电偶、温湿度测量仪、风速仪、流量计，用于检测粒径分布、温湿度、风速、流量。

所述的仓体结构中包括模拟下雨消除雾霾的喷淋装置，由水泵、调压阀和喷淋装置组成，可调节出水量。

所述的雾霾检测系统包含多种传感器，一部分嵌入仓体内部，一部分通过仓体圆孔接入内部，不检测时圆孔用铝箔胶带封口。