復(fù)雜介質(zhì)中超細(xì)含碳微粒的激光測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大氣中超細(xì)顆粒物(PM2.5)的產(chǎn)生途徑主要包括直接排入大氣中的一次粒子，以及大氣中的氣態(tài)前驅(qū)物通過光化學(xué)作用轉(zhuǎn)化生成的二次粒子。其主要來源分為自然源（土壤、風(fēng)沙、灰塵等）以及人為源（電廠、機(jī)動(dòng)車尾氣排放等）。PM2.5富集各種重金屬元素和多環(huán)芳香烴等有機(jī)污染物，不但可引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病、肺功能下降和癌癥等人體健康負(fù)效應(yīng)，而且能造成溫室效應(yīng)增強(qiáng)、臭氧層破壞等一系列環(huán)境問題。為了限制PM2.5的排放，我國(guó)2016年開始實(shí)施PM2.5排放標(biāo)準(zhǔn)

2、:要求年平均排放量小于35μg/m3，24小時(shí)平均排放量小于75μg/m3。本論文的主旨在于通過激光測(cè)量方法，開展高溫環(huán)境下復(fù)雜介質(zhì)中超細(xì)含碳顆粒物的濃度以及粒徑的快速檢測(cè)研究，為進(jìn)一步研究燃燒機(jī)理、燃燒優(yōu)化運(yùn)行以及固體顆粒污染物排放控制等提供科學(xué)依據(jù)。
　　 主要通過搭建實(shí)驗(yàn)光路系統(tǒng)，開展激光誘導(dǎo)輻射檢測(cè)不同燃燒介質(zhì)中含碳超細(xì)顆粒物的濃度以及粒徑的實(shí)驗(yàn)研究。采用單波長(zhǎng)消光法以及透射電鏡對(duì)丙烷燃燒產(chǎn)生碳煙顆粒的濃度和粒徑進(jìn)行了標(biāo)

3、定。采用雙波長(zhǎng)消光法對(duì)不同流量氫氣燃煤火焰中符合瑞利散射條件的納米級(jí)顆粒體積濃度進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 首先，以丙烷湍流火焰中碳煙的激光誘導(dǎo)輻射信號(hào)為研究對(duì)象，分析激光信號(hào)通道與待測(cè)信號(hào)通道兩種不同觸發(fā)源對(duì)信號(hào)檢測(cè)的影響，得出不同觸發(fā)源的適用范圍。
　　 接著，采用雙色激光誘導(dǎo)輻射法研究丙烷火焰中碳煙顆粒的激光誘導(dǎo)輻射信號(hào)，得出丙烷擴(kuò)散火焰不同高度產(chǎn)生的碳煙顆粒體積濃度，并采用消光法對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)于丙烷燃燒產(chǎn)生碳煙顆

4、粒粒徑的檢測(cè)，采用高能脈沖激光照射丙烷湍流火焰，對(duì)受熱碳煙微粒激光誘導(dǎo)輻射光譜時(shí)域信號(hào)采用時(shí)間分段平均降低噪聲最小擬合的方法，確定在湍流火焰中隨火焰高度變化時(shí)，碳煙粒徑的分布情況，并用透射電鏡驗(yàn)證了測(cè)量結(jié)果。
　　 最后，對(duì)于燃煤氫氣火焰中不同尺度含碳粒子相對(duì)含量以及粒徑的測(cè)量，采用高能脈沖激光束照射火焰中的碳粒子，提出多段式指數(shù)函數(shù)擬合不同尺度受熱粒子激光誘導(dǎo)輻射光譜時(shí)域混合信號(hào)的方法，同時(shí)結(jié)合Kn數(shù)判斷受熱粒子所處的流動(dòng)區(qū)域