[发明专利]一种箱体内超细微粒沉积系数及平均凝并系数的测试系统及方法

权利要求书

1.一种对密封箱体内超细微粒的沉积和平均凝并系数的测试方法，其特征在于，所述测试方法使用的测试系统包括密封箱体(1)、混合风扇(2)、HEPA过滤器(3)、空气进入管道(4)、抽气真空泵(5)、阀门I(6)、抽气管道(7)、气溶胶发生器(8)、气溶胶微粒(9)、连接管道(10)、阀门II(11)、超细微粒粒径谱测试仪(12)、电脑(13)、通讯电缆(14)、环境温湿度及压力测试仪(15)，密封箱体(1)顶部吊装混合风扇(2)；箱体外空气经过HEPA过滤器(3)净化处理后通过空气进入管道(4)进入密封箱体(1)；抽气真空泵(5)通过阀门I(6)和抽气管道(7)连接到密封箱体(1)；气溶胶发生器(8)放置在密封箱体(1)底部中央；气溶胶发生器(8)在密封箱体(1)内释放气溶胶微粒(9)；超细微粒粒径谱测试仪(12)通过阀门II(11)和连接管道(10)采集被测试的密封箱体(1)内的气溶胶微粒(9)；超细微粒粒径谱测试仪(12)采集测试所得的气溶胶微粒(9)数据通过通讯电缆(14)传输到电脑(13)；环境温湿度及压力测试仪(15)放置在箱体内检测箱体内空气的温度、湿度及压力；

所述测试方法包括下述步骤：

1)密封箱体(1)洁净：打开阀门II(11)，打开阀门I(6)，启动抽气真空泵(5)，同时启动超细微粒粒径谱测试仪(12)，抽取密封箱体(1)内的空气的同时，监测密封箱体(1)内颗粒物数浓度的变化，从外部进入的空气经过HEPA过滤器(3)净化后进入箱体内，当超细微粒粒径谱测试仪(12)监测到超细微粒数浓度接近零的时候，认为密封箱体(1)已经被洁净，这时关闭超细微粒粒径谱测试仪(12)，同时关闭阀门I(6)、阀门II(11)；

2)超细微粒沉积系数测试：启动气溶胶发生器(8)，同时启动混合风扇(2)，打开阀门II(11)，同时启动超细微粒粒径谱测试仪(12)，当发现超细微粒数浓度值达到或超过10³个/cm³时，关闭气溶胶发生器(8)，停止混合风扇(2)，让密封箱体(1)内的超细微粒发生自然沉积，连续监测3分钟左右，记录数据，以时间为横坐标，超细微粒数浓度值为纵坐标，对不同粒径的超细微粒衰减作图，并按如下公式对超细微粒的衰减进行最小二乘法拟合，计算得出带有粒径分辨率的超细微粒沉积系数；

dNidt=-(βi+α)Ni⇒NiN0i=e-(βi+α)t]]>

其中，第一行是不考虑凝并情况下的超细微粒衰减率方程，是一阶微分方程，积分求解为第二行结果；其中，N_i为i粒径段的超细微粒数浓度，单位个/cm³；t为时间，单位s；β_i为i粒径段的超细微粒沉积系数，无量纲；α为由超细微粒粒径谱测试仪(12)采样抽气带来的室内箱体换气率，由仪器采集流量计算得到，无量纲；N_0i为i粒径段的超细微粒数初始浓度，单位个/cm³；i为粒径段，代表不同粒径大小；

3)超细微粒平均凝并系数测试：启动气溶胶发生器(8)，同时启动混合风扇(2)，打开阀门I(6)和阀门II(11)，同时启动超细微粒粒径谱测试仪(12)，当发现超细微粒数浓度值达到10⁵个/cm³级别以上时，关闭气溶胶发生器(8)，停止混合风扇(2)，让密封箱体(1)内超细微粒发生自然沉积和凝并，连续监测3分钟左右，记录数据，确定超细微粒几何平均直径GMD，按照步骤2中的公式确定沉积系数，按以下公式计算得出平均凝并系数k值；

dNdt=-(β+α)N-kN2⇒k=(β+α)1N0e-(β+α)t-1N1-e-(β+α)t]]>

其中，第一行是超细微粒同时发生沉积和凝并的微分方程，是一个典型的Bernouli方程，第二行的为求解结果；其中，N为超细微粒数总数浓度，单位个/cm³；k为平均凝并系数，无量纲；β为超细微粒沉积系数，无量纲；α为由超细微粒粒径谱测试仪(12)采样抽气带来的室内箱体换气率，由仪器采集流量计算得到，无量纲；t为时间，单位s；N₀为超细微粒数初始浓度，单位个/cm³。