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某型虚拟冲击器的设计及数值模拟

2021-09-26李建伟马英豪

辐射防护 2021年4期

马 弢,杨 屹,商 洁,李建伟,马英豪,畅 翔

(中国辐射防护研究院,太原 030006)

环境中的气溶胶是肉眼无法观测的,必须借助特定的监测设备来进行观测,然而,这样的设备在进样时往往需要气溶胶满足一些要求,如粒径或浓度要求等。常见的气溶胶采样器类型有很多,但相比于虚拟冲击器,传统惯性冲击器存在粒子与采集表面的作用问题即粒子的破碎、反弹、沉积过量、再进入等,使冲击器性能不够理想、样品分析不准确[1]。

虚拟冲击器最早是由Hounam,Sherwood[2]和Conner[3]设计的,是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径粒子分离的装置,是惯性冲击器的一种。虚拟冲击器和传统惯性冲击器的主要区别是传统惯性冲击器中存在冲击板,而虚拟冲击器的冲击板由接收喷嘴代替,接收喷嘴将虚拟冲击器内部的小流量和大流量分开。气溶胶被采样进入气路,经入口喷嘴加速喷出后,分为流量大小不同的两部分气流。气流中小粒径粒子惯性力较小,在气流的粘性力的作用下会逐渐改变运动轨迹进入大流量出口,而粒径较大的粒子由于惯性直接随较弱的气流进入小流量收集孔。小流量通常设置为总流量的5%~20%左右,因此出口处的气溶胶浓度可以比入口处的气溶胶浓度高数倍。这样,原来环境气溶胶中的大粒子被浓缩到较小的流量中,得到浓度较高的实时采样气溶胶。收集效率为50%的颗粒粒径即为虚拟冲击器的切割粒径[4]。

虚拟冲击器作为气溶胶采样器得到了广泛的应用,并进行了各种改进。……

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