[发明专利]一种风洞模拟及环境适应性试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种风洞模拟及环境适应性试验系统及方法，系统包括粉尘供料单元、风洞模拟单元、环境适应性试验单元和环境参数监测单元，粉尘供料单元包括物料箱、压缩空气瓶、物料喷头和喷料调节器；风洞模拟单元包括第一洞体模块、第二洞体模块、第三洞体模块和第四洞体模块，以及收缩段、隔离板、蜂窝整流段、扩张段和旋风除尘器；环境适应性试验单元包括红外加热管、紫外线老化灯管、喷淋装置和振动装置；环境参数监测单元包括湿度传感器、温度传感器、粉尘浓度传感器、CCD相机和激光粉尘检测装置。本发明适用于多种扬尘环境的粉尘产生及运移分析，为复杂条件下的环境适应性研究提供装备基础及技术指引，效果显著，便于推广。

技术领域

本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种风洞模拟及环境适应性试验系统及方法。

背景技术

随着能源、工业的高速发展，颗粒及粉尘污染问题日趋严重。未治理的沙土、路基材料、金属及非金属粉尘的扬尘和扩散，已成为职业病危害和环境污染的主要因素之一。现有治理手段主要包括基于高分子及表面活性剂材料的针对悬浮粉尘(浮尘)和地面落尘(落尘)的主动化学防治技术。然而，由于二者的产尘机理不同，降尘方式存在明显差异，因此所需设备及材料也存在明显区别。一般来说，针对浮尘的抑尘技术主要是研究如何更高效的让浮尘降下去。一般聚焦于纵向喷淋，通过降低抑尘剂表面张力，提高对浮尘颗粒的润湿能力，从而促进抑尘剂对浮尘颗粒的包覆和团聚作用，由小颗粒变为大颗粒，进而达到沉降。针对地面落尘的抑尘技术主要研究如何达到不起尘，一般通过在颗粒表面均匀喷洒，形成具有一定强度和厚度的表壳，通过提高尘粒间的黏结结构，增强内聚力，达到抑尘。

通常需要对抑尘剂的实际抑尘效果进行验证，然而，采用现场原位试验验证抑尘剂的实际抑尘效果存在诸多限制，包括诸多环境不可控变量，如风速、环境温度、湿度等，以及大规模的人为扰动等影响，重点研究参数的不显著或低水平，导致原位试验耗时耗力，效率低，不经济且试验结论缺乏重复性，不可靠。

现有技术中，风洞产品主要采用的是由收缩段，实验段和扩张段组成的一体化设计，其能完成的试验内容一般为单一的风蚀测试，即由收缩段的离心风机或者扩张段的旋风除尘器提供风流，在实验段放置试样，研究其在不同风速下的风蚀特性，且这类成熟产品售价昂贵。对于尘源分布的多样性，现有风洞产品不具有模拟不同类型粉尘产生方式的能力。同时，由于采用一体化设计，更换部件以及维护保养十分困难，且一套装置仅能模拟一种尘源及对应的抑尘剂性能评价，不能很好地应用在多种抑尘条件的高速风洞模拟和环境适应性评价以及抑尘剂的配方研发和性能评价中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种风洞模拟及环境适应性试验系统，其系统设计合理，功能完备，实现方便，能够适用于多种扬尘环境的粉尘产生及运移分析，通过参数控制、监测技术和过程调节的结合，以及整体设计的多功能和模块化，为复杂条件下的环境适应性研究提供装备基础及技术指引，进而有效解决道路、矿业及极端气候地区的粉尘污染问题，效果显著，便于推广。