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壓縮空氣系統(tǒng)中需要對壓縮空氣進(jìn)行預(yù)處理，行業(yè)內(nèi)的通常做法是采用多級分離過濾裝置來將壓縮空氣中的固體顆粒和液態(tài)油霧過濾掉。壓縮空氣過濾器測試用氣溶膠發(fā)生器用于其過濾效率檢測，其發(fā)生的氣溶膠實(shí)際為混合物質(zhì)的微小粒子，使氣溶粒子在壓縮空氣中通過過濾器，檢測過濾器前后的粒子濃度從而得到該過濾器的過濾效率。對于不同的粒子濃度和粒子粒徑，過濾器會有不同的過濾效率，這需要?dú)馊苣z發(fā)生器能夠調(diào)節(jié)粒子粒徑和粒子濃度。目前檢測用氣溶膠發(fā)生主要有凝聚式、振動式、噴嘴式等方式。噴嘴式是最早的粒子發(fā)生方法，其適用于各種壓力環(huán)境下的粒子發(fā)生，但對于要求粒子濃度和粒子粒徑可控性的情況，只有凝聚式氣溶膠發(fā)生器能夠滿足要求。劉志軍曾研制過高效空氣過濾器測試用氣溶膠發(fā)生器，該發(fā)生器為“冷凝式單分散氣溶膠發(fā)生器”，該氣溶膠發(fā)生器不能直接用于高壓系統(tǒng)的過濾器檢測，但其驗(yàn)證了高壓下的氣溶膠發(fā)生器的可行性。收林秉樂教授為搭建DOP 法濾料檢測試驗(yàn)臺曾研制過超小DOS 粒子單分散氣溶膠發(fā)生器，但沒有將技術(shù)向社會推廣，也沒有形成穩(wěn)定的產(chǎn)品。劉志軍的研究中成功研制了氣溶膠發(fā)生器的原型機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其各方面的性能，并將其具體設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)初步確定。本研究在其基礎(chǔ)上對凝聚式氣溶膠發(fā)生器進(jìn)行高壓運(yùn)行下的改造。1 凝聚式氣溶膠發(fā)生器的發(fā)生原理1． 1 凝聚式氣溶膠發(fā)生器文獻(xiàn)［7］綜述了凝聚式發(fā)生單分散氣溶膠的條件。通過控制凝結(jié)核和蒸汽的濃度，并使其在控的條件下冷凝而發(fā)生單分散氣溶膠。凝聚式氣溶膠發(fā)生器里，首先壓縮空氣通過噴嘴形成噴霧，噴霧形成的液滴干燥后形成凝結(jié)核，將凝結(jié)核和另一種蒸汽相混合，冷卻后蒸汽將凝結(jié)在凝結(jié)核上，最終形成分散度較好的氣溶膠。如圖1 所示。凝聚式氣溶膠發(fā)生原理，即通過蒸汽在凝結(jié)核上降溫凝結(jié)，形成氣溶膠粒子。整個過程既要產(chǎn)生可用的適量凝結(jié)核，又要產(chǎn)生適量的用于凝結(jié)的蒸汽，最后再讓蒸汽在凝結(jié)核上降溫凝結(jié)，這三個過程是氣溶膠發(fā)生的關(guān)鍵。從文獻(xiàn)［2］中可以得出這樣的結(jié)論: 凝結(jié)是飽和蒸汽凝結(jié)在凝結(jié)核上集聚，最后生長成較大液滴粒子的過程。過飽和蒸汽和凝結(jié)核是發(fā)生凝結(jié)的必要的物質(zhì)條件凝過程根據(jù)有無外來凝結(jié)核的參與，可分為均質(zhì)成核和非均質(zhì)成核兩類基本的凝結(jié)過程。兩類凝結(jié)過程的發(fā)生都需要過飽和的蒸汽和凝結(jié)核，但是，兩類凝結(jié)過程的實(shí)現(xiàn)的難易程度是不一樣的，非勻質(zhì)成核凝結(jié)所需的飽和比遠(yuǎn)小于勻質(zhì)成核凝結(jié)所需的飽和比，也就是說，非勻質(zhì)成核凝結(jié)比勻質(zhì)成核凝結(jié)來實(shí)現(xiàn)起來更容易。另外，根據(jù)開爾文效應(yīng)，只有當(dāng)蒸汽的飽和比S ＞ 1 時(shí)才會發(fā)生冷凝現(xiàn)象，并且對于給定冷凝溫度的特定飽和蒸汽來說，其飽和比S 越高，發(fā)生冷凝的臨界直徑越小，實(shí)現(xiàn)起來更容易，而實(shí)際上，在較的溫度和壓力下要想大幅度的提高蒸汽的過飽和度是很困難的。2 氣溶膠發(fā)生器的設(shè)計(jì)氣溶膠發(fā)生器的發(fā)生過程包含3 種不同的參與物質(zhì)、4 個主要的作用容器以及相應(yīng)的環(huán)境設(shè)備和檢測設(shè)備，整個設(shè)計(jì)過程包括對發(fā)生流程、應(yīng)物質(zhì)、制造工藝和過程控制的相互協(xié)調(diào)和不斷修正。已有的氣溶膠發(fā)生器的初始壓力情況和出口壓力與設(shè)計(jì)目標(biāo)相差較大，現(xiàn)有的氣溶膠發(fā)生器出口壓力值約為0. 1 MPa( 即為常壓) ，改造目標(biāo)為出口最大壓力為0. 5 ～ 1 MPa，主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)即為整體改造為能承受高壓即可，原理和流程基本不變，但在具體的各部分元件也均有改變。