一．產品簡介
在實驗室研究的各項工作中，需要使用單分散氣溶膠。SLG系列的氣溶膠發(fā)生器可產生具有一定特性的氣溶膠，粒徑和濃度范圍廣。根據顆粒材料類型可以產生液滴或固態(tài)氣溶膠。創(chuàng)新的理念與的控制儀器和調節(jié)器相結合，可確?？焖偾铱芍貜偷卣{整粒徑和濃度。過程氣溶膠監(jiān)測器PAM 510系列可以連續(xù)監(jiān)測出口氣溶膠的兩個參數。
圖1 SLG270凝聚式單分散氣溶膠發(fā)生器
二．優(yōu)勢
l ·粒徑可調范圍較寬的單分散氣溶膠
l ·穩(wěn)定的高數目濃度
l ·所需粒徑變化可快速響應
l ·幾乎電中性的球形粒子
l ·可以使用多種顆粒材料
l ·儀器操作簡單直接
三．應用
l ·粒子測量儀器的校準
l ·氣溶膠研究
l ·過濾器測試
l ·分離效率的測定
l ·吸入和毒理學研究
l ·示蹤粒子的產生
圖2 工藝氣溶膠監(jiān)測器PAM510，用于連續(xù)監(jiān)測SLG冷凝氣溶膠發(fā)生器的粒徑和濃度
四．原理
SLG氣溶膠生成是基于蒸汽在單獨產生的冷凝核上的受控非均相冷凝原理（如VDI-3491第4部分所述）。通過霧化器產生初級氣溶膠，它由分散在載氣中的小顆粒組成，這些小顆粒作為冷凝核。初級氣溶膠在飽和器內與顆粒材料混合并達到飽和。再熱器將混合物加熱到一定的溫度水平，以避免過早冷凝，并在冷凝罩入口處達到可重復的過飽和條件，在層流狀態(tài)下將顆粒材料控制冷凝到核上。
圖3 Sinclair-La-Mer原理：受控非均相冷凝示意圖
不銹鋼霧化器（GM 94 08 604）和擴散干燥器結合使用作為核源。霧化器產生低濃度NaCl水溶液的噴霧。液滴通過干燥器干燥后，形成數目濃度很高且平均粒徑為90nm的原子核氣溶膠。原子核氣溶膠與低揮發(fā)性物質的蒸汽混合，重新凝聚到原子核上。在恒溫控制的飽和器容器內，氣溶膠物質相邊界的熱動力平衡與該物質的飽和蒸氣壓有對應依賴關系。再熱器裝置蒸發(fā)蒸汽，并確保在達到過飽和后在風冷冷凝罩內開始受控的非均相冷凝。
由此得出的平均粒徑取決于蒸汽濃度與原子核數目濃度之比。可通過改變飽和器容器的溫度和/或通過飽和器裝置的總流量比例來控制蒸汽濃度和顆粒大小。
圖4 原理示意圖
SLG系列氣溶膠發(fā)生器的特點是通過SLG 270（43 12 983）的篩網對飽和器流量進行調整，以實現粒徑快速變化，并以確定的方式降低核數目濃度。與耗時的飽和器溫度變化相反，改變飽和器流量及其在流量計上的指示，可以快速且可重復地調整所需的粒徑。通過降低SLG 270的核數目濃度，可以調整輸出濃度，并且可以將所得粒徑范圍擴展到更大的顆粒(8μm DEHS)。
圖5根據飽和器流量和溫度（DEHS）調節(jié)顆粒大小
圖6 左：拆卸的核源（霧化器和擴散干燥器），通過頂部入口更換干燥劑（硅膠），
右：移除飽和器容器以重新填充顆粒材料
SLG系列發(fā)生器的技術方案是為了便于直接操作。儀器內的所有部件都可以通過兩側的門輕松進出。由霧化器和擴散干燥器組成的核源可以作為一個完整的組成輕松拆卸，例如更換干燥器內的干燥劑。飽和器容器可以簡單地重新填充。飽和器內的氣溶膠材料直接加熱，能夠對溫度變化做出的響應，并具有高級別的控制穩(wěn)定性（<1K）。氮氣用作載氣，通過壓力調節(jié)器連接至入口。使用其他惰性氣體也可以。
SLG系列冷凝氣溶膠發(fā)生器用于實驗室以及研發(fā)中靈活使用。該技術方案和設計得到了許多客戶的贊賞，并多次獲得“薩克森政府設計獎”，如1993年獲得“薩克森創(chuàng)新獎”，1994年獲得“薩克森創(chuàng)新獎”。
通過改變操作條件（流速、溫度），單分散氣溶膠在由所用材料的熱力學特性給出的尺寸范圍內可以快速進行調整。
圖7 不同操作設置下SLG生成的DEHS單分散氣溶膠的粒徑分布
用于覆蓋擴展的粒度范圍，以及調整顆粒濃度SLG270還配備了一個細胞核還原部分，即旁路篩網。
圖8 SLG250和SLG270具有較大顆粒的篩網旁路部分
（可在附加流量計和篩網旁路調節(jié)的第二個閥門處看到）
五．技術參數
粒徑范圍 | |
DEHS | 0.1～5 μm (8 μm) |
硬脂酸 | 0.1～5 μm (12 μm) |
巴西棕櫚蠟(固體) | 0.1～3 μm (5 μm) |
其他材料 | Emery 3004，石蠟油 |
幾何標準差 | <1.15 |
數目濃度 | 106 Particle/cm3 |
總流量 | 200～250 L/h |
飽和器溫度 | 400 °C |
加熱器溫度 | 400 °C |
載氣 | N2 250L/h @ 5bar |
電源 | 100～240VAC，50～60Hz |
尺寸 | 550×300×250 mm |
重量 | 17kg/（SLG270 19kg） |
圖 9 直接連接至SLG 270出口的工藝氣溶膠監(jiān)測器PAM 510在線監(jiān)測單分散氣溶膠的粒徑和濃度
監(jiān)測冷凝氣溶膠發(fā)生器的輸出單分散氣溶膠，研制了過程氣溶膠監(jiān)測儀PAM 510。
基于測量平均消光率及其波動的測量原理，在一個非常小的體積內均勻地充滿了待監(jiān)測的氣溶膠。
圖10 PAM510監(jiān)測原理
在單分散粒徑分布的假設下，這種光學讀取技術通過朗伯-比爾定律提供粒徑和濃度。通過PAM 510/S上的標準串行接口和專用軟件，PAMWin測量數據可傳輸至PC機，以進行進一步評估和演示。
圖11 平均透射率模擬信號
單分散氣溶膠由于傳感體積內的顆粒數變化而產生的模擬信號（T：平均透射率，σ：T的標準偏差）。
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參考文獻：
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