沙塵濃度的測(cè)量,遇到的首要問(wèn)題是測(cè)量?jī)x器問(wèn)題。目前,市面上可以找到的沙塵濃度測(cè)量?jī)x,通常體積較大,一般是大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)在室外較開(kāi)闊的場(chǎng)地上使用,小適合在沙塵試驗(yàn)設(shè)備有限的密閉工作空問(wèn)內(nèi)使用。而一些小型的煙塵、粉塵濃度測(cè)量?jī)x,主要用于環(huán)境的煙塵、粉塵濃度的監(jiān)測(cè),測(cè)量量程度有限,未能覆蓋沙塵試驗(yàn)中要求的沙塵濃度。按照沙塵試驗(yàn)方法的要求,還需要測(cè)量沙塵濃度的均勻性,這就要求需要在密閉且有限的試驗(yàn)設(shè)備工作空問(wèn)內(nèi),測(cè)量多個(gè)位置的沙塵濃度,顯然目前的沙塵濃度測(cè)量?jī)x和煙塵、粉塵濃度測(cè)量?jī)x是做小到的。下述是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的沙塵濃度測(cè)量方法一一采樣法。
一、采樣法測(cè)量
按照沙塵濃度的定義,沙塵濃度是指單位體積空氣中的沙塵粒子總質(zhì)量。在試驗(yàn)設(shè)備工作空問(wèn)中某一位置少量地抽取一定體積的樣氣,通過(guò)測(cè)量樣氣中的沙塵質(zhì)量和樣氣體積,按下式計(jì)算,則可得到代表工作空問(wèn)該位置的沙塵濃度。采樣法測(cè)量設(shè)備工作空問(wèn)內(nèi)的沙塵濃度,需要解決如何采樣、如何測(cè)量樣氣的體積和樣氣中的沙塵質(zhì)量。
二、樣氣采集方法
采用采樣法測(cè)量沙塵濃度,如何采樣是關(guān)鍵問(wèn)題之一。采樣的方法有多種,如玻璃注射器采樣、塑料袋采樣、球膽采樣、采氣管采樣、采樣瓶采樣、填充柱阻留法、濾料采樣法等等。目前市面上有各式各樣的采樣器,也有用于煙塵、粉塵、沙塵的采樣器,只是這些采樣器是為大氣采樣而設(shè)計(jì)的,在沙塵試驗(yàn)設(shè)備密閉的工作空問(wèn)中很難安裝使用。與氣象大氣中對(duì)沙塵采樣小同,沙塵試驗(yàn)設(shè)備的工作空問(wèn)是一個(gè)密閉的箱體,且容積有限,這也是為什么在氣象大氣中使用的直接測(cè)量沙塵濃度的測(cè)量?jī)x器小能在沙塵試驗(yàn)設(shè)備中使用的原因。如何有效分離出樣氣中的沙塵,方便測(cè)量沙塵的質(zhì)量,是各種采樣方法是否適合對(duì)沙塵試驗(yàn)設(shè)備工空問(wèn)進(jìn)行采樣的關(guān)鍵。通過(guò)分析各種采樣方法,濾料采樣法適合分離出樣氣中的沙塵,這種方法是將過(guò)濾材料裝在采樣管里面(或夾在采樣夾上),采樣時(shí),用抽氣裝置抽氣,氣體中的沙塵被阻留在過(guò)濾材料上。試驗(yàn)表明,過(guò)慮材料采用濾紙或?yàn)V膜的方法小是很好,主要原因是濾紙或?yàn)V膜的微孔容易被沙塵堵塞。另外,濾紙或?yàn)V膜在采樣管內(nèi)安裝困難,周邊小容易密封,沙塵容易在周邊通過(guò),未達(dá)到100%收集沙塵的效果。過(guò)慮材料使用普通的海綿,果很好,海綿具有很大面積的微孔結(jié)構(gòu),空氣容易通過(guò),對(duì)沙塵又有很好的吸附作用。使用尺寸比采樣管大的海綿安裝在采樣管內(nèi),海綿與采樣管的內(nèi)壁緊密接觸沒(méi)有問(wèn)隙,達(dá)到了100%收集沙塵的效果。采樣管的尺寸可以做得非常小,這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作空問(wèn)多個(gè)位置的采樣,從而解決沙塵濃度均勻性測(cè)量問(wèn)題。采樣管示意圖如圖:
三、樣氣體積和樣氣中沙塵質(zhì)量
使用采樣法測(cè)量沙塵濃度,就必須要準(zhǔn)確測(cè)量采樣的樣氣體積和樣氣中的沙塵質(zhì)量。采樣法需要使用動(dòng)力抽取樣氣,要獲得準(zhǔn)確的采樣體積,需要獲得準(zhǔn)確的抽氣流量和抽取時(shí)問(wèn),才能計(jì)算出準(zhǔn)確的采樣體積。一般的做法是在抽氣裝置中安裝計(jì)時(shí)器和流量計(jì),根據(jù)抽取樣氣時(shí)氣體的流量和抽取時(shí)問(wèn),計(jì)算得到所抽取的樣氣體積。目前有些智能型的氣體采樣儀,內(nèi)置有動(dòng)力采樣泵、可調(diào)流量裝置、定時(shí)器、累積采樣氣體體積等功能,通過(guò)設(shè)定采樣流量和采樣時(shí)問(wèn),則可獲得采樣體積。使用智能型氣體采樣儀取樣,避免了在抽氣裝置中安裝計(jì)時(shí)器和流量計(jì)的繁瑣和操作上的復(fù)雜。氣體采樣儀采樣體積是否準(zhǔn)確,由采樣儀的采樣流量采樣時(shí)問(wèn)確定。目前電子計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確度非常高,與流量誤差相比,完全可以忽略,也就是說(shuō)氣體采樣儀采樣體積的誤差主要是由采樣流量誤差決定。智能的氣體采樣儀具有流量校準(zhǔn)因子(用于校準(zhǔn)流量的調(diào)整參數(shù))功能,在使用氣體采樣儀時(shí),使用準(zhǔn)確度較高的流量校準(zhǔn)器直接校準(zhǔn)氣體采樣儀的流量,利用氣體采樣儀的流量校準(zhǔn)因子調(diào)整功能,調(diào)整校準(zhǔn)因子使氣體采樣儀的流量值與流量校準(zhǔn)器的流量值一致,從而減少氣體采樣儀的流量誤差,提高采樣氣體體積的準(zhǔn)確度。智能型的氣體采樣儀通過(guò)軟管與采樣管連接,組成了沙塵采樣裝置,示意圖如圖20使用智能型的氣體采樣儀,通過(guò)設(shè)定采樣時(shí)問(wèn)和采樣流量,獲得了采樣體積。樣氣中的沙塵在采樣管中經(jīng)海綿過(guò)濾后留在采樣管內(nèi),通過(guò)測(cè)量采樣管采樣前后的質(zhì)量,則得到了樣氣中的沙塵質(zhì)量。
四、沙塵濃度測(cè)量點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理
與溫度、風(fēng)速參數(shù)一樣,設(shè)備工作空問(wèn)的沙塵濃度小可能均勻分布,如果僅測(cè)量工作空問(wèn)某一位置的沙塵濃度,小可能反映整個(gè)工作空問(wèn)的沙塵濃度分布情況,小能代表工作空問(wèn)的沙塵濃度。試驗(yàn)和分析表明,溫度、濕度(達(dá)到試驗(yàn)方法中規(guī)定的濕度值,小至于引起沙塵結(jié)塊時(shí)的濕度)對(duì)沙塵濃度的均勻性沒(méi)有影響,影響沙塵濃度均勻性的主要因素是風(fēng)速的均勻性。
沙塵依靠風(fēng)力吹起在空中漂浮,設(shè)備工作空問(wèn)中風(fēng)速的小均勻,必然會(huì)引起沙塵濃度的小均勻。事實(shí)上,環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)方式?jīng)Q定了其工作空問(wèn)內(nèi)的風(fēng)速小可能達(dá)到較好的均勻狀態(tài),故在GB5170電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法系列標(biāo)準(zhǔn)中,風(fēng)速的測(cè)量點(diǎn)數(shù)與溫度測(cè)量點(diǎn)數(shù)相同,且取各個(gè)測(cè)量點(diǎn)風(fēng)速的平均值作為設(shè)備的風(fēng)速??紤]到風(fēng)速是影響沙塵濃度的主要因素,沙塵濃度的測(cè)量點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理按風(fēng)速參數(shù)的測(cè)量方法處理可能更合理。參照GB汀5170.2-2008風(fēng)速測(cè)量點(diǎn)的位置和數(shù)量測(cè)量沙塵濃度,表1-3是容積小于2m,某型號(hào)沙塵試驗(yàn)設(shè)備在工作空問(wèn)中各個(gè)位置測(cè)得的沙塵濃度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,其工作空問(wèn)內(nèi)的沙塵濃度均勻性并小理想。
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