PM测量:原位方法

Heinz Burtscher,W. Addy Majewski,HannuJäskeläinen

这是纸张的预览,限于一些初始内容。完全访问需要柴油网bob综合体育登录订阅
请登录查看本文的完整版本。

抽象的:现场仪器在气溶胶阶段进行PM测量,通常从稀释的废气样本。人们已经开发了各种各样的分析仪来测量颗粒尺寸和粒度分布,包括MOUDI, ELPI, SMPS等。这些仪器利用空气动力或电流动性测量原理。许多仪器已经被开发用来测量其他PM特性,如粒子数,质量(总质量或元素碳质量),表面,或各种光学特性。

介绍

原位PM测量技术被定义为分析 - 或至少其重要步骤 - 在气溶胶阶段进行的那些。与更常规的相反收集方法,在采样滤波器上没有收集颗粒,并在收集后分析。这使得原位方法非常适合测量这种颗粒性质数量浓度尺寸, 和尺寸分布- 从滤波器样本中无法确定的预备。正在开发出原位仪器来测量包括PM批量排放的其他性能范围。

一些原位仪器具有测量尾管的未稀释的热排气的能力。然而,在大多数情况下,需要在测量之前进行采样和调节废气。许多原位仪器与稀释排气一起使用,例如来自CVS隧道或其他稀释系统,如讨论的那样采样纸。讨论的采样问题与大多数原位仪器有关。

重要的是,人们需要记住,粒子尺寸分布是受这些选择的严重影响湿的或者干燥抽样。除了少数例外,颗粒测量仪器对固体和液体颗粒都很敏感。因此,由碳氢化合物、硫酸和/或冷凝水组成的颗粒——甚至可能是单个的大分子,如某些润滑油添加剂中的分子——与由碳或灰组成的固体颗粒一起被测量和报告。

除了粒子数和尺寸之外,已经开发了许多其他技术和仪器,其允许原位测量气溶胶的各种参数。这些仪器可以分类如下[489]

本文涵盖了用于实验室和粒子排放的现场测量的仪器。读者还参考了粒子传感器的讨论板载诊断

粒子数浓度

冷凝粒子柜台

凝结粒子计数器(CPC),也称为冷凝核柜台(CNC),是用于确定柴油颗粒的数量浓度的最常见仪器[645]

[原理图]
图1。冷凝粒子柜台

如图1所示,在进入CPC时,气溶胶物流用醇(通常是丁醇)蒸气饱和。当混合物在冷凝器管中冷却时,蒸汽变得过度饱和并冷凝在颗粒上。结果,颗粒的直径为约10μm,允许光学检测[2419][645]。CPC中的粒度检测限与随着颗粒直径减小所需的饱和度率增加有关。对于超细粒子CPC,现代CPC具有约10nm的检测限为约10nm至小于3nm。在一定范围内,可以通过将温度设定在饱和器和冷凝器中来调谐下截止。

商业CPC仪器也存在利用水,而不是醇,作为冷凝液。它们的操作原理有点不同,与热扩散相比,它们利用了水分子的较高扩散系数。然而,有一些证据表明,对于新鲜燃烧颗粒,基于丁醇的CPC的性能优异[2420][2415][3419]

CPC可以以两种模式运行:(1)计数模式和(2)总强度模式。在计数模式中,计算来自各个颗粒的散射光的脉冲。该模式提供最精确的测量,但只能在低颗粒浓度下使用。在总强度模式下,通常用于以上10的浓度4./厘米3.,数量浓度由总光散射强度确定。这种模式通常会受到更大的误差,要求所有颗粒长到相同的直径,并且光学系统经常校准[646]。CPC仪器对其内部温度非常敏感,影响过饱和度,以及其定位和振动。由于这些原因,它主要适用于实验室测量;它在现场设备的使用更具挑战性。

CPC用于许多气溶胶尺寸分布测量仪器中的粒子检测。特别是,大多数移动性分析仪使用CPC。

###