气溶胶测量原理、技术及应用

第一部分基本理论

1气溶胶概论2

1.1引言2

1.2单位和公式3

1.3术语4

1.4影响气溶胶行为的参数5

1.4.1粒径和粒子形状5

1.4.2粒子浓度6

1.4.3粒径分布7

1.4.4粒子吸附和分离7

1.4.5外加力9

1.5选用气溶胶测量设备的注意事项9

1.6参考文献10

2单粒子传输基本原理14

2.1引言14

2.2连续流14

2.2.1雷诺数15

2.2.2流线15

2.2.3马赫数15

2.2.4层流和湍流16

2.2.5边界层16

2.2.6滞流16

2.2.7泊肃叶流17

2.2.8经过弯管、紧缩、扩张处的流体17

2.2.9气体密度17

2.2.10黏度18

2.3滑移流区18

2.3.1空气平均自由程19

2.3.2克努森数19

2.4曳力和迁移率19

2.4.1连续流19

2.4.2滑移流20

2.4.3曳力系数20

2.4.4机械迁移率21

2.5布朗扩散22

2.5.1气体扩散22

2.5.2粒子扩散22

2.5.3贝克来数23

2.5.4施密特数24

2.6粒子在外力场中的运动24

2.6.1粒子在重力场中的运动24

2.6.2粒子在电场中的运动27

2.6.3粒子在其他外力场中的运动29

2.7符号列表31

2.8参考文献33

3气溶胶系统中的物理化学过程34

3.1引言34

3.1.1定义34

3.1.2开尔文效应35

3.2凝结36

3.2.1生长率36

3.2.2生长所需时间38

3.3成核现象38

3.3.1均相成核38

3.3.2异相成核38

3.3.3平衡状态39

3.4蒸发39

3.4.1蒸发速率39

3.4.2干燥时间39

3.5凝聚41

3.5.1简单单分散凝聚41

3.5.2多分散凝聚42

3.5.3动力凝聚43

3.6反应44

3.6.1反应45

3.6.2吸收45

3.6.3吸附45

3.7参考文献46

4气溶胶的粒径分布特征47

4.1粒径和粒径分布的基本概念47

4.1.1粒径定义47

4.1.2粒径分布47

4.1.3粒径分布函数的应用49

4.2大气气溶胶49

4.2.1引言49

4.2.2Whitby模型51

4.2.3核模态，粒径范围0.005～0.1μm52

4.2.4积聚模态，粒径范围0.1～2μm53

4.2.5粗粒子模态，粒径范围大于2μm56

4.3室内气溶胶57

4.4工业气溶胶59

4.5粒径分布中的模态广义模型59

4.6符号列表60

4.7参考文献60

5气溶胶测量方法63

5.1引言63

5.2质量保证：测量计划63

5.3测量准确度64

5.4粒径范围64

5.5离线测量65

5.6实时测量66

5.6.1滤膜采集粒子的测量66

5.6.2单粒子实时测量66

5.7气溶胶测量误差68

5.7.1采样和传输69

5.7.2检测器响应与灵敏度70

5.7.3检测器的重合误差71

5.7.4密度和其他物理性质的校正71

5.7.5气溶胶采样统计73

5.8粒径分布的表示方法74

5.9参考文献76

第二部分技术

6气溶胶在采样入口和管路中的输送78

6.1引言78

6.1.1校准80

6.1.2样品提取80

6.1.3样品输送81

6.1.4其他采样问题81

6.1.5小结82

6.2样品提取82

6.2.1效率84

6.2.2用薄壁采样嘴在流动气体中采样86

6.2.3同轴采样87

6.2.4用钝形采样器在流动气体中采样95

6.2.5静止空气中的采样97

6.2.6低速气流中的采样100

6.3样品输送101

6.3.1采样管路中的重力沉降102

6.3.2采样管路中的扩散103

6.3.3采样管路中的湍流惯性沉积或涡流105

6.3.4弯管内的惯性沉积108

6.3.5采样管路中气流压缩元件的惯性沉积109

6.3.6采样管路中的静电沉积110

6.3.7采样管路中热迁移沉积111

6.3.8采样管路中的扩散迁移沉积112

6.3.9储存舱与储存袋内的沉积113

6.4其他采样问题114

6.4.1稀释状况下的采样114

6.4.2采样管路与入口处的阻塞115

6.4.3沉积物的再悬浮现象116

6.4.4入口和传送管道中粒子浓度的不均一性116

6.5结论117

6.6符号列表118

6.7参考文献120