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一种空气颗粒物静电式微型采集装置设计及效果研究

空气颗粒物,颗粒物采样,静电

人们80%以上的时间是在室内度过的，因此建筑环境中的空气颗粒物可能对公众健康构成严重的环境健康威胁。采样是空气颗粒物成分和物性检测的首要步骤，对颗粒物的研究具有重要意义。目前空气颗粒物采样广泛使用滤膜式采样法，存在孔隙堵塞的风险，后处理复杂，人为操作步骤多，可能导致操作误差。如何有效地对空气中颗粒物进行采样以供后续分析是一个巨大的挑战。为实现高效、便捷、易操作的空气颗粒物采样，本文提出了一种基于电晕放电和通过诱导极板改进的垂直聚焦电场的新型化静电式采样器，用于颗粒物高效采样。本研究分析了所研制的采样器中电晕放电、气流、颗粒荷电和颗粒沉积等四个耦合物理场。模拟了不同粒径(0.01 ~ 10 μm)颗粒的收集效率，结果表明在0.3 ~ 0.5 μm颗粒效率最低，放电电压从−6 kV增加到−9 kV，最低效率从88.2%提高到96.6%。制作了一个静电采样器来测试颗粒物的收集效率，实验结果与仿真结果吻合较好。在−6 kV放电电压下，有感应环板的采样装置能将总收集效率从35%提高到90%。