测量人体行走下室内地面PM10瞬态再悬浮率的装置及方法

摘要

本发明的测量人体行走下室内地面PM10瞬态再悬浮率的装置及方法，能够测量人体行走影响效应或非真实人体行走下的颗粒物再悬浮；测量结果为在人体行走扰动下地面沉降PM10颗粒物瞬态再悬浮率实测值；且测量结果为基于室内微元时间段和微元空间内的颗粒物质量守恒而得到的再悬浮率值；可以测量不同影响因素下的瞬态再悬浮率值，并找出室内人体行走扰动下PM10瞬态再悬浮率的显著性影响因素，从而为控制室内地面PM10再悬浮指明方向，为成功开发基于计算流体动力学技术的人体行走扰动下室内三维空间PM10再悬浮动态分布及人体颗粒物暴露风险评估数学模型垫定基础。

主权项

一种采用测量人体行走下室内地面PM10瞬态再悬浮率的装置的测量方法，所述测量人体行走下室内地面PM10瞬态再悬浮率的装置包括空气处理机和实验舱，所述空气处理机具有处理机送风口和处理机回风口，所述空气处理机的最末工作段安装有高效粒子空气过滤器，所述实验舱包括狭长型的舱体，所述舱体包括由前向后依次设置的湍流气流整流段(1)、颗粒物再悬浮率测试实验段(2)和实验行走人员等候区段(3)；所述舱体的前部设有舱体送风口，所述处理机送风口通过渐扩型曲面过渡送风管(5)与舱体送风口密封连接，所述实验行走人员等候区段(3)后部设有舱体回风口，所述舱体回风口通过渐缩型曲面过渡回风管(6)与处理机回风口密封连接；所述湍流气流整流段(1)和实验行走人员等候区段(3)的地面铺设粘尘垫，所述颗粒物再悬浮率测试实验段(2)的地面铺设实验用地面材料；其特征在于：沿舱体主体长度x方向为主流气流流向，气溶胶颗粒物浓度只在长度x方向有显著变化，在dτ微元时间段内，在微元长度dx所在微元长方体型空间内，根据气溶胶颗粒物质量守恒，对于某一粒径的颗粒物有：$\frac{C(x,\tau )·YZdx}{d\tau }=-\stackrel{·}{V}·dC(x,\tau )+R(x,\tau )L_{o}Ydx-{\bar{v}}_{d}C(x,\tau )(2Y+2Z)dx---\left(I\right)$对长度x积分，可得到随时间τ变化的瞬态再悬浮率公式如下：$\bar{R}\left(\tau \right)=\frac{1}{L_{o}XY}·\{\frac{[{\bar{C}}_X\left(\tau \right)-{\bar{C}}_X(\tau -\Delta \tau )]·XYZ}{\Delta \tau }+\stackrel{·}{V}·[C(X,\tau )-C(0,\tau )]+{\bar{v}}_d·(2Y+2Z)X·{\bar{C}}_X\left(\tau \right)\}---\left(II\right)$其中，N为实验舱的颗粒物再悬浮率测试实验段(2)长度x方向气溶胶颗粒物浓度采样总分段数，C(x_i,τ)为第i测试段高度z方向平均浓度；为某一粒径颗粒物平均沉降速度，其中地面沉降速度v_{d_f}、壁面沉降速度v_{d_w}以及顶面沉降速度v_{d_c}为与颗粒物粒径和密度相关的已知量；为实验舱内气流的体积流量；C(X,τ)和C(0,τ)分别为颗粒物再悬浮率测试实验段(2)地面末端x＝X及始端x＝0处横断面平均颗粒物浓度；L_o为颗粒物再悬浮率测试实验段(2)地面某一粒径颗粒物初始表面浓度；Δτ为颗粒物浓度采样时间间隔；X、Y和Z分别为颗粒物再悬浮率测试实验段(2)的长度、宽度和高度；公式(I)中R(x,τ)为在τ时刻位置x处的颗粒物瞬态再悬浮率，公式(II)中为在颗粒物再悬浮率测试实验段(2)内随时间τ变化的瞬态再悬浮率值；瞬态再悬浮率公式(II)中气溶胶颗粒物浓度C(X,τ)、C(0,τ)和颗粒物初始表面浓度L_o都是指粒子数量浓度；在某一设定的实验舱气流体积流量下和某一既定的实验段(2)地面颗粒物初始表面浓度L_o下，当颗粒物浓度采样时间间隔Δτ取得足够短，实验段(2)长度x方向气溶胶颗粒物浓度采样总分段数N取得足够多时，测量各个时刻C(x_i,τ)、C(X,τ)、C(0,τ)浓度值后，按公式(II)计算出相应于各时刻的瞬态再悬浮率值，即在人体行走扰动下地面沉降PM10颗粒物瞬态再悬浮率实测值。