本發(fā)明的至少一種實施例涉及煙顆粒凝并和采集消防設(shè)備，尤其涉及一種煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)及煙顆粒凝并采樣方法。

背景技術(shù)：

1、火災(zāi)探測器抗干擾性差、探測不精準(zhǔn)、響應(yīng)速度慢等是目前普遍存在的現(xiàn)象，漏報、高誤報率是有待解決的問題，其主要原因在于探測器無法精準(zhǔn)識別由火災(zāi)產(chǎn)生的特征煙顆粒和干擾源顆粒。

2、煙顆粒的形貌與粒徑分布是煙顆粒光散射的重要基本參數(shù)，火災(zāi)煙霧和干擾源顆粒的主要區(qū)別在于顆粒數(shù)量濃度、粒徑分布、折射率、顆粒形貌以及主要成分等微觀和宏觀信息，深度挖掘火災(zāi)煙霧與干擾源顆粒的光散射與消光效應(yīng)差異，是新型探測器研發(fā)的理論基礎(chǔ)。

3、目前研究已經(jīng)表明影響煙顆粒數(shù)量濃度、尺寸分布、質(zhì)量密度等參數(shù)的主要機(jī)制包括：凝并、冷凝、蒸發(fā)、沉積等，其中凝并是最主要的機(jī)制之一。凝并是指氣溶膠中的顆粒之間由于布朗運(yùn)動分子與分子發(fā)生相對運(yùn)動而發(fā)生碰撞。這些碰撞的粒子以一定的概率粘附并形成新的粒子。凝并導(dǎo)致顆粒數(shù)量減少和平均顆粒尺寸增加，而煙霧的質(zhì)量密度保持不變。

4、顆粒數(shù)與粒徑分布隨時間的變化可由smoluchowski?公式來控制：

5、(1)

6、式中：是體積為的煙顆粒個數(shù)隨時間的分布函數(shù)；體積分別為與的兩種顆粒的碰撞頻率函數(shù)。在不同的克努森數(shù)（kn）時有不同的表現(xiàn)形式，與環(huán)境溫度、壓力、動力學(xué)粘度以及顆粒的形貌有關(guān)。

7、目前，針對煙顆粒的凝并過程的研究多是在常溫常壓環(huán)境中進(jìn)行的，因此，如何提供一種在不同的恒定溫度和壓力條件下實現(xiàn)煙顆粒的凝并、采集的實驗系統(tǒng)是對于探究溫度和壓力對煙顆粒特性影響具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述以及其他方面的至少一種技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)及煙顆粒凝并采樣方法，機(jī)柜設(shè)置的柜門適用于將第一腔體與外部環(huán)境相隔離，凝并模塊內(nèi)設(shè)置的第二腔體在與第一腔體相連通的狀態(tài)下，可通過調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)第二腔體內(nèi)的溫度和/或壓力，并在與第一腔體相隔離的狀態(tài)下，進(jìn)行煙顆粒的凝并及采樣，從而為溫度和壓力對煙顆粒特性影響提供研究數(shù)據(jù)。

2、本發(fā)明的實施例提供一種煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)，包括：機(jī)柜，設(shè)置有第一腔體，上述柜體上設(shè)置有適用于將上述第一腔體與外部環(huán)境相隔離的柜門；凝并模塊，設(shè)置于上述第一腔體內(nèi)，上述凝并模塊設(shè)置有第二腔體，上述第二腔體適用于容納燃燒物；調(diào)節(jié)模塊，適用于調(diào)節(jié)上述第二腔體內(nèi)的溫度和/或壓力；制煙模塊，設(shè)置于上述第二腔體內(nèi)，適用于承載并加熱上述燃燒物，以使上述燃燒物在上述第二腔體內(nèi)燃燒，并產(chǎn)生包括煙顆粒的煙氣；采集模塊，和上述第二腔體相連通，適用于抽吸并吸附至少一部分上述煙顆粒。

3、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述凝并模塊包括：箱體，上述箱體設(shè)置有置物口，上述置物口內(nèi)可開合地設(shè)置有箱門，在上述箱門閉合的狀態(tài)下，上述箱門和上述箱體的內(nèi)壁限定上述第二腔體；進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，和上述箱體的進(jìn)氣端相連通，適用于對上述第二腔體提供正壓；以及接口，設(shè)置于上述箱體上，具有與將上述第一腔體與上述第二腔體相導(dǎo)通的第一狀態(tài)，及將上述第一腔體與上述第二腔體相截斷的第二狀態(tài)，以調(diào)節(jié)或維持上述第二腔體內(nèi)溫度和/或壓力。

4、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述箱體的頂部還設(shè)置有適用于將上述第二腔體與上述采集模塊相連通的排氣端；上述排氣端內(nèi)沿上述煙氣的流量間隔的設(shè)置有多個測溫組件，以采集煙氣溫度，上述排氣端還設(shè)置有透明的第一視窗，以透射外部的光線并觀測煙氣濃度。

5、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述制煙模塊包括：載物板，設(shè)置于上述第二腔體的底部，適用于承載上述燃燒物；以及電熱絲，設(shè)置于上述載物板上，適用于引燃上述燃燒物。

6、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述采集模塊包括與負(fù)壓機(jī)構(gòu)相連通的煙道，上述煙道內(nèi)設(shè)置有至少一個采樣組件，上述采樣組件包括：暗盒，設(shè)置于上述煙道內(nèi)；采樣件，適用于采集上述煙氣中夾帶的至少一部分上述煙顆粒；以及致動部，和上述采樣件相連接，適用于驅(qū)動上述采樣件在位于上述暗盒內(nèi)的第一位置及由上述暗盒伸出的第二位置之間移動，還適用于驅(qū)動上述采樣件在上述煙道內(nèi)定軸的旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)上述采樣件周向的采樣位置。

7、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述煙道位于上述采樣件的上游還設(shè)置有加熱組件，適用于加熱上述煙氣至高于上述采樣件的溫度，以使煙氣溫度與上述采樣件形成溫度梯度。

8、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述煙道內(nèi)依據(jù)上述煙氣流向順次的設(shè)置有截止閥、均流件及透明的第二視窗，上述第二視窗設(shè)置于上述煙道的對應(yīng)于上述采樣件的位置，以觀測上述采樣件的采樣情況。

9、根據(jù)本發(fā)明的實施例，煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)包括兩個上述采樣組件，兩個上述采樣組件對稱的設(shè)置于上述煙道的兩側(cè)。

10、本發(fā)明的實施例還提供一種基于煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)的煙顆粒凝并采樣方法，包括：配置第二腔體的溫度和/或壓力，直至達(dá)到試驗條件；點燃燃燒物，以產(chǎn)生包含煙顆粒的煙氣，并靜置預(yù)設(shè)的凝并時間；通過采集模塊抽吸煙氣，并通過采樣模塊中處于第二位置的采樣件進(jìn)行采樣；待采樣完畢將上述采樣件調(diào)節(jié)至第一位置，并待第一視窗和/或第二視窗內(nèi)無明顯煙氣的狀態(tài)下，取出上述采樣件，以獲取上述煙顆粒的樣品。

11、根據(jù)本發(fā)明的實施例，在上述配置第二腔體的溫度和/或壓力，直至達(dá)到試驗條件之前，還包括：將上述采集模塊負(fù)壓機(jī)構(gòu)及凝并模塊的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)分別開啟，以清洗上述第二腔體。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)及煙顆粒凝并采樣方法，機(jī)柜用作煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)安裝基礎(chǔ)，其設(shè)置的柜門適用于將第一腔體與外部環(huán)境相隔離，凝并模塊內(nèi)設(shè)置的第二腔體在與第一腔體相連通的狀態(tài)下，可通過調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)第二腔體內(nèi)的溫度和/或壓力，并在與第一腔體相隔離的狀態(tài)下，進(jìn)行煙顆粒的凝并及采樣。制煙模塊設(shè)置于第二腔體內(nèi)，適用于點燃可燃物，并使其在第二腔體內(nèi)燃燒并產(chǎn)生包含煙顆粒的煙氣，采集模塊則在所配置的溫度及壓力條件下采集煙顆粒，從而為溫度和壓力對煙顆粒特性影響提供研究數(shù)據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述凝并模塊（200）包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述箱體的頂部還設(shè)置有適用于將所述第二腔體與所述采集模塊（300）相連通的排氣端；

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制煙模塊（100）包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊（300）包括與負(fù)壓機(jī)構(gòu)相連通的煙道，所述煙道內(nèi)設(shè)置有至少一個采樣組件（304），所述采樣組件（304）包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煙道位于所述采樣件（3044）的上游還設(shè)置有加熱組件（303），適用于加熱所述煙氣至高于所述采樣件（3044）的溫度，以使煙氣溫度與所述采樣件（3044）形成溫度梯度。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煙道內(nèi)依據(jù)所述煙氣流向順次的設(shè)置有截止閥（301）、均流件（302）及透明的第二視窗（306），所述第二視窗（306）設(shè)置于所述煙道的對應(yīng)于所述采樣件（3044）的位置，以觀測所述采樣件（3044）的采樣情況。

8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個所述采樣組件（304），兩個所述采樣組件（304）對稱的設(shè)置于所述煙道的兩側(cè)。

9.一種基于權(quán)利要求1至8中任一所述的煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)的煙顆粒凝并采樣方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述配置第二腔體的溫度和/或壓力，直至達(dá)到試驗條件之前，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)及煙顆粒凝并采樣方法，煙顆粒凝并采樣系統(tǒng)包括：機(jī)柜，設(shè)置有第一腔體，柜體上設(shè)置有適用于將第一腔體與外部環(huán)境相隔離的柜門；凝并模塊，設(shè)置于第一腔體內(nèi)，凝并模塊設(shè)置有第二腔體，第二腔體適用于容納燃燒物；調(diào)節(jié)模塊，適用于調(diào)節(jié)第二腔體內(nèi)的溫度和/或壓力；制煙模塊，設(shè)置于第二腔體內(nèi)，適用于承載并加熱燃燒物，以使燃燒物在第二腔體內(nèi)燃燒，并產(chǎn)生包括煙顆粒的煙氣；采集模塊，和第二腔體相連通，適用于抽吸并吸附至少一部分煙顆粒。

技術(shù)研發(fā)人員：方俊,靳沁雨,陶尚青,儲威,王瑞,田豐源,方露露,哈桑拉扎沙阿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6