卡尔斯鲁厄理工学院采用Palas®气溶胶粒径谱仪研究车辆颗粒物排放

探究负载条件、轮胎类型和环境温度对轮胎-道路颗粒物排放的影响

关键词：气溶胶粒径谱仪、气溶胶光谱仪、粒径分布、PM10、颗粒物浓度

随着全球对空气质量的关注逐渐提高，有害颗粒物（PM）的排放问题已成为环境和健康领域的热点。卡尔斯鲁厄理工学院车辆系统技术研究所运用先进的技术手段，特别是Palas® Promo光散射气溶胶粒径谱仪系统，来深入研究轮胎与路面接触时的颗粒物排放现象。通过对负载条件、轮胎类型和环境温度等因素的综合研究，他们揭示了不同条件对轮胎路面颗粒物排放的影响。

高校科研团队的选择

卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）是德国历史悠久的理工大学和大型的研究中心，学术综合影响力排名居欧洲第六位。在这项研究中，学院技术人员采用内鼓式试验台对轮胎与路面接触时的颗粒物排放进行了测试和分析。该试验台配备了真实的路面，并对试验台进行升级，能够实时测量颗粒物。为了进行各项测试，研究人员选择了不同类型的轮胎，包括夏季、冬季和全季轮胎，并在不同环境温度下进行测试。通过对纵向力和横向力的研究，研究人员确定了不同工况下的排放特性，并且还对颗粒粒径分布进行了评估。

卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）车辆系统技术研究所的内鼓式试验台

Palas® Promo® 2000气溶胶粒径谱仪和welas® 2500气溶胶传感器等在此次研究中发挥了至关重要的作用。该系统能够连续监测颗粒物的颗粒质量浓度（PMC）、颗粒数浓度（PNC）以及粒径分布。其高测量频率和准确性使研究人员能够捕捉到不同工况下颗粒物排放的变化，而且其连续实时监测使研究结果更加准确和可靠。

研究者们发现，纵向力和横向力这两个因素对轮胎路面颗粒物排放产生了显著影响。排放水平随着载荷的增加而上升，而各种轮胎类型也呈现出不同的排放特性。研究结果表明，不同季节的轮胎（夏季、冬季和全季）在排放行为上存在显著差异。冬季轮胎的排放量明显高于夏季轮胎，而全季轮胎介于两者之间。此外，环境温度也对排放产生影响，较低的温度下夏季轮胎的排放量较小，而较高的温度下冬季轮胎的排放量较小。

Palas® Promo® 2000气溶胶粒径谱仪能够测量0.2 µm至100 µm四个测量范围内的颗粒，采样频率高达1 Hz，并且使用特殊的校准粉尘（Palas® MonoDust）对每个范围进行校准。设备的气溶胶流速为5升/分钟，能够检测到高达4 x 103 颗粒/cm3的粒子数浓度，且不会出现任何重合误差，能够确保实验测试的顺利进行，推动科研成果的突破。例如，在下图中，Palas®粒径谱仪分别呈现了，在环境温度为25℃，SRT值为60时，夏季轮胎的颗粒浓度与纵向力和侧向力的变化过程计算曲线。

在环境温度为25℃，SRT值为60时，夏季轮胎的颗粒浓度与纵向力的变化过程计算曲线

在环境温度为25℃，SRT值为60时，夏季轮胎的颗粒浓度与侧向力的变化过程计算曲线

这项研究还关注了颗粒物的粒径分布，发现不同负载条件下颗粒粒径的变化与负载水平呈正相关。这意味着在负载条件下，颗粒粒径变大，从而进一步影响了颗粒物的排放特性。除了颗粒质量浓度（PMC）和颗粒数浓度（PNC）之外，Palas® Promo®气溶胶光谱仪还记录了颗粒物每秒出现的粒径分布。它能为每个穿过测量腔体的粒子记录一个散射光脉冲，根据散射光脉冲的大小和其它相关参数，最终可以得出粒子的大小和质量，这些优势都是卡尔斯鲁厄理工学院车辆系统技术研究所选择Palas®的重要原因。例如，下图分别显示了夏季轮胎在不同载荷条件下典型颗粒质量和颗粒数的分布情况。

夏季轮胎不同载荷条件下典型颗粒质量分布

夏季轮胎不同载荷条件下典型颗粒数分布

通过这项研究，研究人员不仅深入了解了轮胎路面颗粒物排放的机制，还为如何减少这些排放提供了有价值的指导。将来，这些研究结果可能有助于制定更加科学合理的交通和环境政策，从而改善空气质量，保障人们的健康。Palas® Promo®光散射气溶胶粒径谱仪系统的应用也为类似的研究提供了一种强大的技术支持，有望在更多领域中发挥重要作用，推动环境保护和可持续发展。

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Palas® Promo® 2000气溶胶粒径谱仪

产品优势

• 测量范围为0.2至100 µm（在一台设备中可选择 4 个测量范围）
  

• 仅在一台设备中最多四个测量范围：

          ‒ 0.2 µm ‒ 10 µm

          ‒ 0.3 µm ‒ 17 µm

          ‒ 0.6 µm ‒ 40 µm

          ‒ 2 µm ‒ 100 µm（附加传感器2300和2500）

• 每个测量范围多达128个尺寸通道，浓度范围为1颗粒/ cm3至106颗粒/ cm3

• 不同折射率的校准曲线

• 从0.2 µm开始的非常高且可重现的计数效率

• 耐压达10 bar（可选）

• 可加热至250 ℃（可选）

• 光纤技术

• 大触摸屏、简单操作

• 校准、清洁和光源更换均可由客户独立执行

• 通过RS 232或以太网进行外部控制

• 带有分析软件PDAnalyze

• 可选：可通过welas® digital进行操作的软件PDControl

• 低维护

• 功能可靠

• 减少您的运营费用

应用领域

• 排放监控

• 研磨和分类过程控制

• 食品，制药和化工行业的生产过程监控

• 测试完整的过滤器，惯性和湿式分离器或静电除尘器

Palas®定期开展各种主题的在线研讨会来传递气溶胶测量技术的专业知识，来自全球的Palas®专业技术人员，以及行业学者将为您进行在线详细讲解。欢迎注册参会，尽快获悉在线研讨会信息！

主题：亚微米&微米气溶胶的表征与分析

时间：2023年9月22日，周五 15:00-16:00

主讲人：伊方杰 先生

Palas®中国工业与高校科研行业经理