pm2.5在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究

1、 PM2.5 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和 機(jī)械設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究 實(shí)驗(yàn)研究 Mechanical Design of PM2.5 Online Monitoring System and Experimental Research 學(xué)科專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程 研 究 生：梁 艷 指導(dǎo)教師：徐可欣 教授 天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院 二零一四年十二月I 摘要 PM2.5 在線監(jiān)測(cè)是我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作重點(diǎn)， 而國(guó)產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)儀器精度和可

2、靠性受采樣分離器及在線監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)水平的制約， 與國(guó)外儀器差距較大。 本文針對(duì) PM2.5 在線監(jiān)測(cè)需求，模擬分析了采樣分離器結(jié)構(gòu)對(duì)于顆粒物收集效率的影響， 集成了 β 射線法監(jiān)測(cè)儀器， 并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究分析了測(cè)量結(jié)果影響的因素及校正方法，為 PM2.5 在線監(jiān)測(cè)儀器設(shè)計(jì)提供了參考。 首先分析了顆粒物手動(dòng)和在線自動(dòng)兩大類檢測(cè)方法和對(duì)應(yīng)儀器的工作原理。在流體力學(xué)理論基礎(chǔ)上， 利用計(jì)算機(jī)模擬軟件分析了旋風(fēng)分離器內(nèi)部的流場(chǎng)， 研究了顆粒物在分離

3、器中的運(yùn)動(dòng)行為以及分離器分離效率的影響因素， 模擬結(jié)果表明旋風(fēng)分離器內(nèi)部是雙渦旋流， 切向速度呈現(xiàn)蘭金渦流特性， 旋風(fēng)分離器的內(nèi)部靜壓呈軸對(duì)稱特點(diǎn)； 動(dòng)壓在強(qiáng)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(shè)計(jì)了顆粒物分離器和基于 β 射線法的監(jiān)測(cè)儀器關(guān)鍵部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)，根據(jù)監(jiān)測(cè)儀器工作條件及精度要求， 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了基于 β 射線法的監(jiān)測(cè)儀器中濾紙帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)單元，碳 14 放射源的密封固定結(jié)構(gòu)，以及光電倍增管的固定結(jié)構(gòu)，在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)及加工基礎(chǔ)上，對(duì)儀器進(jìn)行集成，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可靠性及合理性。 最后采用標(biāo)準(zhǔn)稱重法對(duì)基于 β 射線法的監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究， 結(jié)果表明兩者測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)性比較好。 通過(guò)建立回歸方程進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果修正后，相對(duì)誤差降低了 3.1%。與監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行比