粒度分布的测定 气溶胶粒子差分电迁移率分析法 编制说明

1《粒度分布的测定气溶胶粒子差分电迁移率分析法》（征求意见稿）Determinationofparticlesizedistribution—Differentialelectricalmobilityanalysisforaerosolpart2 1 1 1 1 2 2 2 3 5 5 6 7 8 11 16 16六、与有关法律、行政法规及相关标准的关系 16 16 16 16 17 18 18 19 194、电荷分布函数fp(d) 22 24 241《粒度分布的测定气溶胶粒子差分电迁移率分析法》（包括任务来源、制订背景、起草过程、主要起草单位及起草人等）本文件等同采用国际标准ISO15900:202distribution—Differentialelectricalmobilityanalysisfora24、主要起草单位及起草人（国家标准编制原则、主要内容及其确定依据）3《Determinationofparticlesizedistribution—Differentialelectricalmobilityanalysisfparticles》2、主要内容及其确定依据本文件不包括在特定标准或指南中定义的差分电迁移率分析系统（DMAS）设计方式，如同轴圆柱DEMC、径向DEMC、平行DEMC等。同轴圆柱DEMC是45U-SMPS2100X实验用单分散聚苯乙烯小球包括多种规格Unibead-80nm）+纯水、600700812912123121123（与国际、国外同类标准技术内容的对比情况或与（说明以国际标准为基础的起草情况，以及是否合规引用或者采用国际国六、与有关法律、行政法规及相关标准的关系.....................................................SC=1+kn[A+Bexp(−..ABCA+B式（3）和（4）分别用于计算非参考温度和压力下的粘度和平均自由程，参考温度记为T0 值如下：μgas,0=1.8324510-5kg⋅2、电迁移率测量响应R(U)也称为电迁移率测量响应的基本公式。对于冷凝粒子计数器（CPCs）而言，响应的是颗粒 其中，W(d,p)为探测器对粒子比例响应的相关因子。对于冷凝粒子计数器（CPCsP(d)为扩散损失的渗透率；fp(d)为电荷分布函数；Ω[Z(d,p),ΔΦ(U)]为以Z(d，p)和ΔΦ(U)作为参数ΔΦ(U)为电源电压和DEMC仪器结构的函数。电场力作用下被输送到DEMC电极上的粒子外，转移到DMAS任何内表面(例如管道)的粒子流，并且粒子很小，所以DMAS中粒子的主要输送机[gk][hi]和Willeke和Baron[wb]3.1管内层流的颗粒渗透率计算Gormley和Kennedy定义了一个无量纲参数μGK。q3.π.μgas.dTube当μGK≤0.02时，PTube=1−2.5638.μ+1.2.μGK+0.1767.μ=0.81905.e−3.6568μ+0.09753.e−22.305μ+0.0325.e−56.961μ+0.01544.e−107.62μ于一个无量纲参数μH。Hinds定义了无3PTube=0.819.e−11.5μH+0.0975.e−70.1μH+0.0325.e−179μHWilleke和Baron的渗透率公式，可基于无量纲参数μGK和经验性的舍伍德数（SherwoodPTubeX=dTube.Re.Sc0.0688.X0.0688.X23)3.2不同经验公式的比较附表2比较了Gormley和Kennedy(PGK)、HindsPH和Willeke和Baron(渗透率。在两种流速和三种管长的条件下，计算了10nm的PGKPHΔ(%)Δ(%)PGKPHΔ(%)Δ(%)13.3DMAS的总颗粒损失段i(i=j到k)的(等效)长度Leq,i相加，以计算μGK,j-k。Leq,j−k=jLeq,i还是气溶胶在一个新阶段开始时重新混合，那么μGK,i和PTube,i都应从这一点开始分别计算。总渗透率PDMAS是以所有阶段的渗透率PTube,i(i=1至n)的乘积计算的。nDMASi=1PTUBE,iDMASDMASDMASDMAS附图1显示了DMAS中颗粒损失的计算结果的示例。为了说明重新混合对通过DMAS渗a)假定DMAS的各阶段间无气溶胶重新混合(所有部分的等效长度Leq,i相加)的PDMAS个阶段的渗透率Ptube,i)。mmmmm1℃kPanm4、电荷分布函数fp(d)fp(d)可以由一组公式或表格数据给出，通过理论模型和/或经验数据近似给出粒径相关的电荷分4.1放射性双极荷电调节器的电荷分布函数参数值由Wiedensohler（1988）[50]和Gunn（1956）[24]推导的近似值计算得出。ip=-2P=-1P=0P=+1P=+2012345±是正离子或负离子的浓度。计算时，假设正负离子浓度相同，并且ZI+/ZI-附表5气体中（293.15K，101.3kPa）由放射性荷电调节器产生的球形颗粒双极荷-101234561000000000020000000000500000000000000000000000000000000000000000004.2其它双极和单极荷电调节器的电荷分布函数DEMC传递函数Ω定义为从气溶胶入口处进入DEMC的气溶胶颗粒通过探测器出口排出当圆柱形DEMC在高精度下运行时，可采用如下简化方法求解差不会太大。因此，可以将函数n(d)，fp(d)和W(d,p)替换为它们在dp*处的常数值，并在积N3*是CPC所显示的数浓度。当CPC作为探测器时，其响应因子W与基本电荷的数量p无对于将过剩气流q4再循环到鞘气流q1中的DMAS，可从附图4得到式（9）中的微分项(w- 探测器响应因子W(dp*,p)可以转换为： 对于循环的DMAS，假设CPC的探测流量qCPC等于在DEMC上迁移筛选的气溶胶流量q3）， ∆N(2,OSC)(dp=1*)为： 在仅带单电荷颗粒的假设下，这种近似方法可简单地计算出颗粒111负βDEMC[-]U—电压 (21)Z1和U1的计算结果如附表8所示。电压显示为负值，说明用于测量的DEMC中心电极为首先，选择初始粒径dmin=30nm。使用式（18）和式（1）至（4由dmin计算出单电荷颗粒的最大电迁移率Z(dmin,p=1)，结果如附表8所示。 (22)1.8243×10−5[cm2/(Vs)]Z1q1Lξ1 (23) (24) (25)通过硅胶扩散干燥器进行干燥。然后用DMAS在步进模式下测量所得的多分散NaCl气溶胶iUi[V]1234567896.4假设仅有单电荷颗粒的数据反演q2 (26) iZi+ΔZiZiZi−ΔZi123456789注意：商业数据反演程序通常在直径范围内使用固定区间格式（例如，对数相等的粒径区间Δlog(di,p=1)=常因此利用公式(6)、(7)和附表3中系数p=+1以及离子迁移率之比为0.87fp=1(di,p=1)。根据多电荷修正的最终粒度分布，计算出与粒径相关的颗粒穿过系统的渗透率 P(di,p=1)。对于此处演示的计算步骤，所有检测区间i的P(di,p=1)的值均设置为1。附表11显示 i时的粒子浓度∆N2,OSC(di,p=1)。ifp=1(di.p=1)[-]112131415161718191111111111111111在此数据采集和计算示例中，含有颗粒的最大数据24的ΔN2(d24,p=1)可通过假定仅有单电荷正确计算出，即ΔN2,MCC(d24,p=1)=∆N2,OSC(d24,p=1)，其中从k=24开始，单位体积有个颗粒，由于其具有较高的电迁移率p>1]的边界，其边界是通过将区间[k，p=1]的边界迁移率乘以电荷对于k=24，双电荷颗粒（p=2）落入数据采集区间i=2于区间k=24的颗粒而言，含p=2至p=6电荷的多电荷颗粒的电荷修正将会影响采集区间i= (29)例如，wi=21,k=24,p=2表示的是源自区间k=24的双电荷颗粒的浓度注：式（30）对应于附图5中w=B/A，式（31…………(32)p=200000000p=300000000p=400000000p=500000000p=600000000000由于θi,k不取决于颗粒的数浓度，且就浓度而言的多电荷修正仅取决于区间k和i<k中的 附表13根据式（33）对源自区间k=24且p≤6的多电荷颗粒的多电荷修正起步计算示例000减小时，修正随对∆N2,MCC(di,p……………(34)附图7对k=24至k=1的ΔN2,MCC(di,本例中，多电荷修正后的颗粒数浓度∆N2,MCC(di,p=1)是基于每个颗粒最多带6个电荷计算附表14含多电荷修正（MCC）的DMAS进口气流中颗粒数浓度的计i1234567896.6扩散损失修正DMAS的扩散损失分为四部分，可通过等效长度和流量来表征扩散损失。附表15显示DMAS的扩散损失及等效长度和流速。11213141——1 (36) (d)=0,81905-3458(+0,09753-22305(+00325-6961(1)+00154-107()(38)根据渗透率P(d)=PTube(d)，依公式（39）计算DMAS进 (39)附表16显示了扩散损失参数μ(di,p=1)和D(di,p=1)以及由此产生的通过DMAS的扩散损失修正的渗透率P(di,p=1)。此外，给出了∆N2,MCC(di