一．產(chǎn)品簡(jiǎn)介
在實(shí)驗(yàn)室研究的各項(xiàng)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(chǎn)生具有一定特性的氣溶膠，粒徑和濃度范圍廣。根據(jù)顆粒材料類型可以產(chǎn)生液滴或固態(tài)氣溶膠。創(chuàng)新的理念與的控制儀器和調(diào)節(jié)器相結(jié)合，可確?？焖偾铱芍貜?fù)地調(diào)整粒徑和濃度。過程氣溶膠監(jiān)測(cè)器PAM 510系列可以連續(xù)監(jiān)測(cè)出口氣溶膠的兩個(gè)參數(shù)。
圖1 SLG270凝聚式單分散氣溶膠發(fā)生器
二．優(yōu)勢(shì)
l ·粒徑可調(diào)范圍較寬的單分散氣溶膠
l ·穩(wěn)定的高數(shù)目濃度
l ·所需粒徑變化可快速響應(yīng)
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(jiǎn)單直接
三．應(yīng)用
l ·粒子測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)
l ·氣溶膠研究
l ·過濾器測(cè)試
l ·分離效率的測(cè)定
l ·吸入和毒理學(xué)研究
l ·示蹤粒子的產(chǎn)生
圖2 工藝氣溶膠監(jiān)測(cè)器PAM510，用于連續(xù)監(jiān)測(cè)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(dú)產(chǎn)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(chǎn)生初級(jí)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(jí)氣溶膠在飽和器內(nèi)與顆粒材料混合并達(dá)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(dá)到可重復(fù)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(kuò)散干燥器結(jié)合使用作為核源。霧化器產(chǎn)生低濃度NaCl水溶液的噴霧。液滴通過干燥器干燥后，形成數(shù)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(zhì)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(nèi)，氣溶膠物質(zhì)相邊界的熱動(dòng)力平衡與該物質(zhì)的飽和蒸氣壓有對(duì)應(yīng)依賴關(guān)系。再熱器裝置蒸發(fā)蒸汽，并確保在達(dá)到過飽和后在風(fēng)冷冷凝罩內(nèi)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(shù)目濃度之比?？赏ㄟ^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(diǎn)是通過SLG 270（43 12 983）的篩網(wǎng)對(duì)飽和器流量進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)粒徑快速變化，并以確定的方式降低核數(shù)目濃度。與耗時(shí)的飽和器溫度變化相反，改變飽和器流量及其在流量計(jì)上的指示，可以快速且可重復(fù)地調(diào)整所需的粒徑。通過降低SLG 270的核數(shù)目濃度，可以調(diào)整輸出濃度，并且可以將所得粒徑范圍擴(kuò)展到更大的顆粒(8μm DEHS)。
圖5根據(jù)飽和器流量和溫度（DEHS）調(diào)節(jié)顆粒大小
圖6 左：拆卸的核源（霧化器和擴(kuò)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(shù)方案是為了便于直接操作。儀器內(nèi)的所有部件都可以通過兩側(cè)的門輕松進(jìn)出。由霧化器和擴(kuò)散干燥器組成的核源可以作為一個(gè)完整的組成輕松拆卸，例如更換干燥器內(nèi)的干燥劑。飽和器容器可以簡(jiǎn)單地重新填充。飽和器內(nèi)的氣溶膠材料直接加熱，能夠?qū)囟茸兓龀龅捻憫?yīng)，并具有高級(jí)別的控制穩(wěn)定性（<1K）。氮?dú)庥米鬏d氣，通過壓力調(diào)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(shí)驗(yàn)室以及研發(fā)中靈活使用。該技術(shù)方案和設(shè)計(jì)得到了許多客戶的贊賞，并多次獲得“薩克森政府設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”，如1993年獲得“薩克森創(chuàng)新獎(jiǎng)”，1994年獲得“薩克森創(chuàng)新獎(jiǎng)”。
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(xué)特性給出的尺寸范圍內(nèi)可以快速進(jìn)行調(diào)整。
圖7 不同操作設(shè)置下SLG生成的DEHS單分散氣溶膠的粒徑分布
用于覆蓋擴(kuò)展的粒度范圍，以及調(diào)整顆粒濃度SLG270還配備了一個(gè)細(xì)胞核還原部分，即旁路篩網(wǎng)。
圖8 SLG250和SLG270具有較大顆粒的篩網(wǎng)旁路部分
（可在附加流量計(jì)和篩網(wǎng)旁路調(diào)節(jié)的第二個(gè)閥門處看到）
五．技術(shù)參數(shù)
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(biāo)準(zhǔn)差 | <1.15 |
數(shù)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(cè)器PAM 510在線監(jiān)測(cè)單分散氣溶膠的粒徑和濃度
監(jiān)測(cè)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(cè)儀PAM 510。
基于測(cè)量平均消光率及其波動(dòng)的測(cè)量原理，在一個(gè)非常小的體積內(nèi)均勻地充滿了待監(jiān)測(cè)的氣溶膠。
圖10 PAM510監(jiān)測(cè)原理
在單分散粒徑分布的假設(shè)下，這種光學(xué)讀取技術(shù)通過朗伯-比爾定律提供粒徑和濃度。通過PAM 510/S上的標(biāo)準(zhǔn)串行接口和專用軟件，PAMWin測(cè)量數(shù)據(jù)可傳輸至PC機(jī)，以進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估和演示。
圖11 平均透射率模擬信號(hào)
單分散氣溶膠由于傳感體積內(nèi)的顆粒數(shù)變化而產(chǎn)生的模擬信號(hào)（T：平均透射率，σ：T的標(biāo)準(zhǔn)偏差）。
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參考文獻(xiàn)：
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