Der Vibrationsloch-Aerosolgenerator kombiniert durch Hochdruck-Flüssigkeitsspritz mit periodischen mechanischen Störungen ein gleichmäßiges Bruch der Tropfen und eine präzise Kontrolle der Partikelgröße. Seine Kernprinzipien können in drei Phasen unterteilt werden:
Hochdruck-Injektion und Flüssigkeitssäulenbildung: Flüssigkeiten werden durch Präzisionsinjektionspumpen mit einem konstanten Durchfluss (Q) in Mikroporen gefördert, um eine zylindrische Flüssigkeitssäule zu bilden. Der Mikroporendurchmesser beträgt in der Regel 0,05-0,5 mm, um die Stabilität der Flüssigkeitssäule zu gewährleisten. Zum Beispiel verhindert die Mikroporenplatte des Modells TSI3450 die Verschiebung der Flüssigkeitssäule und bildet die Grundlage für einen späteren gleichmäßigen Bruch.
Periodische mechanische Störungen: Die piezoelektrische Keramik liefert eine hohe Frequenz von Vibrationen (100-1000 Hz), so dass die Flüssigkeitssäule bei einer bestimmten Frequenz zu homogenen Tröpfen bricht. Die Schwingungsfrequenz entspricht genau der Tropfenerzeugungsrate, um sicherzustellen, dass jeder Störungszyklus einen Tropfen erzeugt. Beispielsweise werden bei einer Schwingungsfrequenz von 500 Hz 500 Tropfen pro Sekunde mit einer geometrischen Standardabweichung der Partikelgrößenverteilung von weniger als 1,01 erzeugt.
Lösungsmittelverdampfung und Bildung von monodispersen Partikeln: Flüssigkeitströpfchen verdampfen während des Luftstromtransports flüchtige Lösungsmittel (wie Ethanol, Wasser) schnell und bilden feste oder flüssige monodisperse Aerosolpartikel. Die Partikelgröße kann durch die Regelung des Flüssigkeitsflusses (Q), der Lösungsmittelkonzentration (C) und der Schwingungsfrequenz (f) genau gesteuert werden. Zum Beispiel bei Q = 0,1 cm³/s, C = 0,01, f = 500 Hz beträgt die Partikelgröße etwa 2,3 μm und der tatsächliche Fehler ist kleiner als 2%.
Typische Anwendungsszenarien:
Kalibrierung des optischen Partikelzählers: Aerosole mit hoher Partikelgröße (z. B. 0,3 μm, 1 μm Standardpartikel) sind erforderlich.
Filtereffizienztest: Simuliert Schadstoffe mit bestimmter Partikelgröße, wie z. B. 0,5 μmDEHS-Partikel, um die Leistung eines HEPA-Filters zu erkennen.
Menschliche Expositionsstudien: Simulation von Inhalationsszenarien mit Schadstoffen, die eine bestimmte Partikelgröße (z. B. 2,5 μm) erzeugen.
Kondensierter Aerosolgenerator: Regulierung der Partikelgröße bei der Gasphase-Ablagerung und Kondensation
Der kondensierte Aerosolgenerator erzeugt durch den Vergasungs- und Kondensationsprozess Aerosole mit streng kontrollierter Partikelgröße, deren technischer Prozess in drei Phasen unterteilt werden kann:
Kernformation: Verwenden Sie einen Sprühgenerator (wie eine Laskin-Düse), um Flüssigkeiten (wie DEHS, DOP) zu kleinen Tropfen als Kondensationskern zu verdauben. Zum Beispiel erzeugt der ZR-1300A-Generator durch eine Kombination von 4 bis 10 Laskin-Düsen Kerne in Konzentrationen von bis zu 106/cm³, die einen homogenen Kern für die anschließende Kondensation liefern.
Gasphase-Ablagerung: Der Kern tritt in einen Verdampfer ein, der mit Aerosolstoffen (wie Paraffinöl) befüllt ist und mit gasförmigen Substanzen umgeben ist. Die gasförmigen Moleküle absorbieren und setzen sich auf der Kernoberfläche ab, um vorläufige Partikel zu bilden. Zum Beispiel erreichen die Generatoren der deutschen TopasSLG-Serie eine vorläufige Regulierung der Partikelgröße durch Regulierung der Verdampfertemperatur (z. B. 150 °C), Steuerung der Ablagerungsgeschwindigkeit gasförmiger Substanzen.
Kondensationssteuerung: Nachdem das gemischte Gas in die Kondensationseinrichtung gelangt, fällt die Temperatur abrupt ab (z. B. von 150 ° C auf 20 ° C), und gasförmige Substanzen binden sich an die Kristallkondensation, um feste oder flüssige Partikel zu bilden. Durch die Einstellung der Kondensationstemperatur und des Durchflusses (3,5-4,5 L/min) kann die Partikelgröße genau gesteuert werden. Zum Beispiel erzeugt man 0,5 μmDEHS-Partikel, wenn die Kondensationstemperatur 10 ° C beträgt; Wenn die Temperatur auf 30 ° C steigt, erhöht sich die Partikelgröße auf 2 μm.
Hauptvorteile:
Große Partikelgröße: Feste oder flüssige Partikel von 0,1-8 μm (z. B. Brazilian Palm Hard Wax, Stearinsäure) werden erzeugt.
Kontrollierbare Konzentration: Die Partikelerzeugungskonzentration übersteigt 106/cm³ und die geometrische Standardabweichung ist kleiner als 1,25.
Morphostabilität: Ausgabe von kugelförmigen, elektroneutralen Partikeln, geeignet für Fluoreszenz- oder radioaktive Markierungsexperimente.
Typische Anwendungsszenarien:
Experimentelle Partikelerzeugung in Windtunneln: Simuliert das Verhalten von Aerosolen in der Atmosphäre (z. B. Studien zur Diffusion von Smogpartikeln).
Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesserkalibrierung: Eine hohe Konzentration gleichmäßiger Partikel (z. B. 1 μm Polystyrenpartikel) ist erforderlich.
Leistungsanalyse des Rauchgasdetektors: Erkennt die Reaktion des Detektors auf eine bestimmte Partikelgröße (z. B. 2,5 μm).
Technischer Vergleich und Auswahl
Präzision der Partikelgrößensteuerung:
Vibrationsloch-Typ: Teilchengrößenrechnungsfehler von weniger als 2% und geometrische Standardabweichung < 1,01, geeignet für Szenarien, die eine strenge Teilchengrößenkontrolle erfordern (z. B. Instrumentkalibrierung).
Kondensativ: Der Teilchengrößenbereich ist breiter (0,1-8 μm), aber die geometrische Standardabweichung beträgt 1,10-1,25 und eignet sich für Experimente, die eine etwas breitere Teilchengrößenverteilung erfordern (z. B. Windtunnelsimulationen).
Betriebskomplexität:
Schwingungsloch: Die Schwingungsfrequenz und der Flüssigkeitsfluss müssen genau reguliert werden, was hohe technische Anforderungen an den Bediener erfordert.
Kondensation: Durch die Einstellung der Kondensationstemperatur und des Durchflusses können die Partikelgrößen gesteuert werden und der Betrieb ist intuitiver.
Anwendungsszenen passen:
Um Nanopartikel mit einer Partikelgröße von weniger als 1 μm zu erzeugen, ist die Kondensation die Wahl (die minimale Partikelgröße des Vibrationslochs beträgt in der Regel 0,8 μm).
Bei hohen Konzentrationen (> 106/cm³) von Aerosol sind die Kondensationsleistungen besser; Wenn die Partikelgröße absolut gleichmäßig ist (geometrische Standardabweichung < 1,05), ist die Vibrationsbohrung besser geeignet.