[发明专利]一种碳烟颗粒表面水蒸气相变试验系统及方法

说明书

本发明涉及一种碳烟颗粒表面水蒸气相变试验系统及方法，属于相变试验技术领域，碳烟颗粒采样子系统用于向样品仓提供一次碳烟颗粒或者二次碳烟颗粒，温度/压强控制子系统用于对样品仓的温度和压强进行调节，使样品仓处于预定温度和预定压强，预定湿度水蒸气发生子系统用于向样品仓提供预定湿度的水蒸气，检测部件用于在预定温度和预定压强下，检测预定湿度的水蒸气在一次碳烟颗粒或者二次碳烟颗粒表面的相变情况，从而可实现样品仓温度‑压强‑湿度协同控制，开展不同温度、湿度、压强条件下碳烟颗粒表面水蒸气相变试验研究。

技术领域

本发明涉及相变试验技术领域，特别是涉及一种碳烟颗粒表面水蒸气相变试验系统及方法。

背景技术

碳烟颗粒可通过直接或间接方式改变到达地面的太阳辐射能量，影响气候环境。航空业是对流层顶部碳烟的唯一排放源，航空碳烟颗粒可作为凝冰核在飞机尾气中形成冰晶，影响尾迹云和卷云的形成与分布，进而影响地球辐射平衡，对全球气候具有重大影响。碳烟颗粒微观形貌复杂，且排放物中的有机物、硫酸盐等可吸附在碳烟颗粒表面，导致碳烟颗粒的凝冰、成云能力发生改变，加剧碳烟颗粒凝冰、成云过程的复杂性。这些问题导致传统针对凝冰、成云的研究成果难以适用于碳烟颗粒，无法准确评估碳烟颗粒对大气辐射和全球气候的影响，不同研究甚至可以得到相反的结论，使相应大气模型的发展陷入瓶颈。

目前，针对碳烟颗粒表面水蒸气相变的研究主要通过在线和离线两种方式。在线方式通常直接将碳烟颗粒引入不同类型环境仓、云室、流动管进行试验。离线方式通常将采集的碳烟颗粒置于冷台进行试验，结合光学显微镜、环境扫描电子显微镜等可实时在线观测水蒸气在碳烟颗粒表面的相变过程。当前在线方式和离线方式仍难以模拟巡航高空温度、湿度、压强条件，难以支撑巡航高空环境条件下碳烟颗粒表面水蒸气相变试验研究。

鉴于此，亟需一种新的碳烟颗粒表面水蒸气相变试验技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳烟颗粒表面水蒸气相变试验系统及方法，可实现冷热台样品仓温度-压强-湿度协同控制，模拟巡航高空温度、湿度、压强条件，开展巡航高空环境条件下碳烟颗粒表面水蒸气相变试验研究。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种碳烟颗粒表面水蒸气相变试验系统，所述试验系统包括：碳烟颗粒采样子系统、检测子系统、温度/压强控制子系统和预定湿度水蒸气发生子系统；所述检测子系统包括带样品仓的冷热台和检测部件；

所述碳烟颗粒采样子系统用于向所述样品仓提供一次碳烟颗粒或者二次碳烟颗粒；

所述温度/压强控制子系统用于对所述样品仓的温度和压强进行调节，使所述样品仓处于预定温度和预定压强；

所述预定湿度水蒸气发生子系统用于向所述样品仓提供预定湿度的水蒸气；

所述检测部件用于在所述预定温度和所述预定压强下，检测所述预定湿度的水蒸气在所述一次碳烟颗粒或者所述二次碳烟颗粒表面的相变情况。

在一些实施例中，所述碳烟颗粒采样子系统包括生成部件和采样部件；所述生成部件和所述采样部件管路连接；

所述生成部件用于产生所述一次碳烟颗粒或者所述二次碳烟颗粒；

所述采样部件用于对所述一次碳烟颗粒或者所述二次碳烟颗粒进行采样，并向所述样品仓提供所述一次碳烟颗粒或者所述二次碳烟颗粒。

在一些实施例中，所述生成部件包括：碳黑气溶胶发生器、二次颗粒物氧化反应生成器、第一阀门和第二阀门；所述碳黑气溶胶发生器和所述二次颗粒物氧化反应生成器管路连接；所述碳黑气溶胶发生器和所述二次颗粒物氧化反应生成器均与所述采样部件管路连接；所述第一阀门位于所述碳黑气溶胶发生器和所述采样部件之间的管路上；所述第二阀门位于所述碳黑气溶胶发生器和所述二次颗粒物氧化反应生成器之间的管路上；