沖擊式大氣串級采樣器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用.pdf

1、目前國內(nèi)外學(xué)者特別關(guān)注空氣動力學(xué)直徑小于2.5μm的細(xì)顆粒物(即PM2.5)，這些顆粒物能滲透到肺部組織深處，引起許多肺部疾病，嚴(yán)重威脅人類健康。因此，對大氣中PM2.5顆粒濃度的監(jiān)測已成為大氣環(huán)境質(zhì)量評價(jià)中一個(gè)重要指標(biāo)。沖擊式大氣采樣器已廣泛應(yīng)用于大氣顆粒檢測，關(guān)于采樣器的設(shè)計(jì)，國外早已形成一套理論，并設(shè)計(jì)出了一系列的產(chǎn)品，而國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)還處于仿制階段。為提高我國特別是廣大農(nóng)村地區(qū)PM2.5顆粒濃度檢測水平，本課題做了如下工作。

2、 首先，從Marple關(guān)于切割器設(shè)計(jì)基本理論出發(fā)，結(jié)合Biswas關(guān)于表征切割器噴嘴中真實(shí)空氣流與等熵流偏差的排放系數(shù)關(guān)聯(lián)式，以及Michaud的噴嘴臨界截面面積計(jì)算式，推導(dǎo)出即適用于單級采樣器中切割器設(shè)計(jì)，也適用于串級切割器設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方程與設(shè)計(jì)步驟。依此設(shè)計(jì)步驟，用DELPHI可視化編程語言編寫了采樣器的設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)出多孔噴嘴PM10-PM2.5串級沖擊式大氣采樣器。通過對采樣器濾膜電鏡掃描，發(fā)現(xiàn)該采樣器能較好的完成PM1

3、0和PM2.5顆粒切割功能，與同類產(chǎn)品平行實(shí)驗(yàn)對比，表明該采樣器采樣數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠。 其次，對該P(yáng)M10-PM2.5串級采樣器顆粒捕集行為進(jìn)行數(shù)值模擬。從顆粒在氣流中的受力分析入手，推導(dǎo)出了考慮重力情況下的顆粒運(yùn)動方程以及顆粒撞擊到捕集板的判據(jù)條件。利用FLUENT商用計(jì)算流體軟件，采用二階迎風(fēng)格式和SIMPLE算法離散并求解空氣流場中控制方程N(yùn)-S方程組，模擬出采樣器中空氣流場。采用變步長龍格—庫塔數(shù)值計(jì)算的方法，基于MAT