pm2.5在線監(jiān)測系統機械設計和實驗研究

1、 PM2.5 在線監(jiān)測系統 在線監(jiān)測系統機械設計和 機械設計和實驗研究 實驗研究 Mechanical Design of PM2.5 Online Monitoring System and Experimental Research 學科專業(yè)：生物醫(yī)學工程 研 究 生：梁 艷 指導教師：徐可欣 教授 天津大學精密儀器與光電子工程學院 二零一四年十二月I 摘要 PM2.5 在線監(jiān)測是我國環(huán)境保護工作重點， 而國產在線監(jiān)測儀器精度和可

2、靠性受采樣分離器及在線監(jiān)測儀器技術水平的制約， 與國外儀器差距較大。 本文針對 PM2.5 在線監(jiān)測需求，模擬分析了采樣分離器結構對于顆粒物收集效率的影響， 集成了 β 射線法監(jiān)測儀器， 并通過實驗研究分析了測量結果影響的因素及校正方法，為 PM2.5 在線監(jiān)測儀器設計提供了參考。 首先分析了顆粒物手動和在線自動兩大類檢測方法和對應儀器的工作原理。在流體力學理論基礎上， 利用計算機模擬軟件分析了旋風分離器內部的流場， 研究了顆粒物在分離

3、器中的運動行為以及分離器分離效率的影響因素， 模擬結果表明旋風分離器內部是雙渦旋流， 切向速度呈現蘭金渦流特性， 旋風分離器的內部靜壓呈軸對稱特點； 動壓在強制渦與自由渦分界面上處最大。 隨著顆粒物粒徑和入口流速的增大，分離器分離效率增加；隨著分離器上端圓柱筒直徑的減小，分離效率降低。 其次設計了顆粒物分離器和基于 β 射線法的監(jiān)測儀器關鍵部件的機械結構，根據監(jiān)測儀器工作條件及精度要求， 設計了 PM10 分離器頂端的帽體和圓柱錐體、中

4、間的主體、下端的錐體以及 PM2.5 分離器的主體部分。設計了基于 β 射線法的監(jiān)測儀器中濾紙帶傳動結構單元，碳 14 放射源的密封固定結構，以及光電倍增管的固定結構，在機械優(yōu)化設計及加工基礎上，對儀器進行集成，驗證了設計的可靠性及合理性。 最后采用標準稱重法對基于 β 射線法的監(jiān)測儀器測量結果準確性進行了對比實驗研究， 結果表明兩者測量數據相關性比較好。 通過建立回歸方程進行數據結果修正后，相對誤差降低了 3.1%。與監(jiān)測站數據進行比