Name: measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable downtoten sampling system
Uploaded: 2020-05-22T15:00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System at JoVE.com

يتم تنفيذ هذا العمل في إطار مشروع H2020 DownToTen. وقد تلقى هذا المشروع تمويلاً من برنامج الاتحاد الأوروبي للبحوث والابتكار في أفق 2020 بموجب اتفاقية المنح رقم 724085.

<ol>
	<li>Dunne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GRPE+Particulate+Measurement+Programme+(PMP).">GRPE Particulate Measurement Programme (PMP).</a> 7th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles. , (2003).</li><li>Sydbom, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Health+effects+of+diesel+exhaust+emissions.">Health effects of diesel exhaust emissions.</a> European Respiratory Journal. 17 (4), 733-746 (2001).</li><li>Vehicle Regulations - Transport. UNECE Available from: <a target="_blank" href="https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html">https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html</a> (2020)</li><li>Andersson, J., Wedekind, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> DETR / SMMT / CONCAWE Particulate Research Programme 1998-2001 SUMMARY REPORT. , (2001).</li><li>Samaras, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Publication+data+form+1.+Framework+Programme+European+Commission-DG+TrEn.">Publication data form 1. Framework Programme European Commission-DG TrEn.</a> 5 th Framework Programme Competitive and Sustainable Growth Sustainable Mobility and Intermodality 2. Contract No. , (2005).</li><li>R&#246;nkk&#246;, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+gaseous+sulphuric+acid+on+diesel+exhaust+nanoparticle+formation+and+characteristics.">Effects of gaseous sulphuric acid on diesel exhaust nanoparticle formation and characteristics.</a> Environmental Science and Technology. 47 (20), 11882-11889 (2013).</li><li>Liati, A., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+particulate+matter+deposited+in+diesel+particulate+filters:+Visual+and+analytical+approach+in+macro-,+micro-+and+nano-scales.">Characterization of particulate matter deposited in diesel particulate filters: Visual and analytical approach in macro-, micro- and nano-scales.</a> Combustion and Flame. 157 (9), 1658-1670 (2010).</li><li>Liati, A., Schreiber, D., Arroyo Rojas Dasilva, Y., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafine+particle+emissions+from+modern+Gasoline+and+Diesel+vehicles:+An+electron+microscopic+perspective.">Ultrafine particle emissions from modern Gasoline and Diesel vehicles: An electron microscopic perspective.</a> Environmental Pollution. 239, 661-669 (2018).</li><li>Kittelson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Measurements+of+Nanoparticle+Emissions+from+Engines.">Recent Measurements of Nanoparticle Emissions from Engines.</a> Current Research on Diesel Exhaust Particles Japan Association of Aerosol Science and Technology. , 5 (2001).</li><li>Bruno, T. J., Ott, L. S., Smith, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition-Explicit+Distillation+Curves+of+Waste+Lubricant+Oils+and+Resourced+Crude+Oil:+A+Diagnostic+for+Re-Refining+and+Evaluation.">Composition-Explicit Distillation Curves of Waste Lubricant Oils and Resourced Crude Oil: A Diagnostic for Re-Refining and Evaluation.</a> American Journal of Environmental Sciences. 6 (6), 523-534 (2010).</li><li>Giechaskiel, B., Vanhanen, J., V&#228;kev&#228;, M., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+vehicle+exhaust+sub-23+nm+particle+emissions.">Investigation of vehicle exhaust sub-23 nm particle emissions.</a> Aerosol Science and Technology. 51 (5), 626-641 (2017).</li><li>. Call: H2020-GV-2016-2017: DownToTen. 48th PMP Update Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf">https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf</a> (2018)</li><li>. PMP 50th Session - Transport - Vehicle Regulations - UNECE Wiki Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session">https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session</a> (2019)</li><li>PEMS accuracies under harsh environmental conditions. 23rd Transport and Air Pollution Conference, Thessaloniki 2019 Available from: <a target="_blank" href="https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip">https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip</a> (2019)</li><li>Karjalainen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+characterization+of+primary+particle+emissions+and+secondary+particle+formation+from+a+modern+gasoline+passenger+car.">Time-resolved characterization of primary particle emissions and secondary particle formation from a modern gasoline passenger car.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 16 (13), 8559-8570 (2016).</li><li>Mikkanen, P., Moisio, M., Keskinen, J., Ristim&#228;ki, J., Marjam&#228;ki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+method+for+particle+measurements+of+vehicle+exhaust.">Sampling method for particle measurements of vehicle exhaust.</a> SAE Mobilus. , 219 (2001).</li><li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+motor+vehicle+particulate+emissions+sampling+and+measurement:+From+smoke+and+filter+mass+to+particle+number.">Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number.</a> Journal of Aerosol Science. 67, 48-86 (2014).</li><li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1154. Official Journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj</a> (2017)</li><li>Mamakos, A., Khalek, I., Giannelli, R., Spears, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+combustion+aerosol+produced+by+a+mini-CAST+and+treated+in+a+catalytic+stripper.">Characterization of combustion aerosol produced by a mini-CAST and treated in a catalytic stripper.</a> Aerosol Science and Technology. 47 (8), 927-936 (2013).</li><li>Jing, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Combustion+Aerosol+Generator+(SCAG)+for+Calibration+Purposes.">Standard Combustion Aerosol Generator (SCAG) for Calibration Purposes.</a> Atmospheric Environment. 27 (8), 1271-1275 (1999).</li><li>Moore, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+operation+of+the+miniature+combustion+aerosol+standard+(Mini-CAST)+soot+generator.">Mapping the operation of the miniature combustion aerosol standard (Mini-CAST) soot generator.</a> Aerosol Science and Technology. 48 (5), 467-479 (2014).</li><li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+portable+emissions+measurement+systems+(PEMS)+for+the+real-driving+emissions+(RDE)+regulation+in+Europe.">Implementation of portable emissions measurement systems (PEMS) for the real-driving emissions (RDE) regulation in Europe.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54753 (2016).</li><li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1151. Official Journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj</a> (2017)</li><li>EC REGULATION (EC) No 715/2007 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715</a> (2007)</li><li>EC DIRECTIVE 2007/46/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046</a> (2007)</li><li>EC Commission Regulation 2790/99. Official Journal of the European Communities Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790</a> (1999)</li><li>Hinds, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. , (2012).</li><li>Badshah, H., Kittelson, D., Northrop, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Emissions+from+Light-Duty+Vehicles+during+Cold-Cold+Start.">Particle Emissions from Light-Duty Vehicles during Cold-Cold Start.</a> SAE International Journal of Engines. 9 (3), 1775-1785 (2016).</li><li>First results of vehicle technology effects on sub-23nm exhaust particle number emissions using the DownTo10 sampling and measurement system. 22nd ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles Available from: <a target="_blank" href="https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf">https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf</a> (2018)</li><li>Giechaskiel, B., Manfredi, U., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engine+exhaust+solid+sub-23+nm+particles:+I.+Literature+survey.">Engine exhaust solid sub-23 nm particles: I. Literature survey.</a> SAE International Journal of Fuels and Lubricants. 7 (2834), 950-964 (2014).</li><li>Including cold-start emissions in the Real-Driving Emissions (RDE) test procedure. Publications Office of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396">https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396</a> (2017)</li><li>Mathissen, M., Scheer, V., Vogt, R., Benter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+on+the+potential+generation+of+ultrafine+particles+from+the+tire-road+interface.">Investigation on the potential generation of ultrafine particles from the tire-road interface.</a> Atmospheric Environment. 45 (34), 6172-6179 (2011).</li><li>Grigoratos, T., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brake+wear+particle+emissions:+a+review.">Brake wear particle emissions: a review.</a> Environmental Science and Pollution Research. 22 (4), 2491-2504 (2015).</li></ol>

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

ويعرض هذا العمل نظام أخذ العينات من الـ DTT وتطبيقه كنظام محمول لقياس الانبعاثات. تم تصميم النظام وبناءه ضمن مشروع الاتحاد الأوروبي أفق 2020 DTT لتمكين قياسات انبعاثات عدد الجسيمات أقل من الحد الحالي لحجم الجسيمات التشريعية من 23 نانومتر. ويمكّن تعدد استخدامات النظام من تقييم انبعاثات عدد الجسيمات الصلبة الخاضعة للتنظيم، فضلا عن مجموع انبعاثات الجسيمات والدراسات المتعلقة بالهباء الجوي الثانوي. لتفسير نتائج القياس بدقة، من الضروري إجراء المعايرة مع نظام DTT. هذا هو لتقييم اختراق الجسيمات النسبية لأحجام الجسيمات المختلفة، لتكون قادرة على حساب عامل تصحيح الذي يفسر خسائر الجسيمات. من الأهمية بمكان توفير وقت الاحماء كافية لنظام أخذ العينات نفسه وبقية الإعداد التجريبي للوصول إلى التوازن الحراري وتحقيق نتائج دقيقة قياس المعايرة.
ويرد وصف لتطبيق نظام DTT لقياس انبعاثات عدد الجسيمات الصلبة مع خفض حجم الجسيمات الأدنى بمقدار 23 نانومتر (التنظيم الحالي) و10 نانومتر (تجريبي). لكي تكون قادرة على تقييم انبعاثات عدد الجسيمات من مركبة من الضروري تحديد تركيز عدد الجسيمات ومعدل تدفق كتلة العادم. يغطي نظام DTT قياس تركيز عدد الجسيمات. يتم قياس تدفق كتلة العادم باستخدام عداد تدفق العادم (EFM). من الأهمية بمكان لتثبيت EFM وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. وتؤثر القياسات الخاطئة لمعدل تدفق العادم تأثيراً مباشراً على معدلات الانبعاثات المستنتجة. عند معالجة البيانات المقاسة، من المهم إجراء محاذاة دقيقة للوقت لبيانات تركيز الجسيمات وبيانات تدفق العادم. وهذا ضروري لأن معدل الانبعاثات هو معدل تدفق العادم مضروبا في تركيز عدد الجسيمات. وإذا لم يتم محاذاة الإشارةين بشكل صحيح، فإن الانبعاثات على محرك الأقراص بأكملها يمكن أن تنحرف بشكل كبير عن الانبعاثات الحقيقية.
نظام DTT ليس جهازًا تجاريًا ولكنه أداة بحث متعددة الاستخدامات. ويستخدم هذا النظام في استقصاء انبعاثات المركبات غير المنظمة بدلا من إجراء قياسات التصديق التي تثبت الامتثال للأنظمة الحالية. براعة عالية تأتي على حساب زيادة استهلاك الطاقة وتخفيف الهواء. عند استخدام نظام القياسات المتنقلة، يجب أن يوضع في الاعتبار الوزن المضاف إلى السيارة بسبب البطارية (30 كجم) وزجاجة الغاز (20 كجم) لتغطية استهلاك الطاقة والهواء للنظام. يبلغ الوزن الإجمالي المضاف إلى السيارة عند قياس انبعاثات PN مع نظام DTT حوالي 80 كجم ، وهو ما يماثل شخص آخر يتم نقله في السيارة. الوزن المضاف يمكن أن يؤدي إلى زيادة طفيفة في الانبعاثات، خاصة إذا كان محرك يتضمن قدرا كبيرا من التسارع و / أو التلال.
يمكن استخدام نظام DTT للتحقيق في انبعاثات العادم غير المنظم < 23 نانومتر. ويمكن قياس كل من انبعاثات عدد الجسيمات الصلبة والإجمالية. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون أداة مفيدة لدراسة المجال المعقد لتكوين الهباء الجوي الثانوي. تطبيق آخر ممكن للنظام هو قياس جسيمات ارتداء الفرامل السيارات. يمكن أن يكون جزء كبير من الجسيمات المنبعثة أثناء أحداث الكبح أصغر من 30 نانومتر34. مع d50 من حوالي 11 نانومتر، ونظام DTT هو مناسبة لدراسة هذه الانبعاثات. على الرغم من أنه من المعروف أن انبعاثات غير العادم تساهم على قدم المساواة تقريباً في انبعاثات PM10 المرتبطة بحركة المرور35، إلا أن انبعاثات الجسيمات غير العادم لا تزال غير منظمة. ويرجع ذلك إلى عملية توليد الجسيمات المعقدة التي نادراً ما يمكن استنساخها، مما يجعل من الصعب جداً وضع إجراءات تنظيمية. وعلاوة على ذلك، التركيب الكيميائي والسمية ذات الصلة من الجسيمات ارتداء الفرامل العضوية لا يزال غير معروف على نطاق واسع35.
نظام DTT هو أداة مفيدة لتحسين فهمنا لكل من العادم وغير العادم ذات الصلة حركة الانبعاثات الجسيمات.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2x Condensation Particle Counter 4 nm</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3775</td>
			<td>Particle counter with a cut point of 4 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5x Mass Flow Controllers (MFC)</td>
			<td>V&#246;gtlin</td>
			<td></td>
			<td>Mass flow controllers for controlling the miniCast gas flows</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVL M.O.V.E. EFM Exhaust Flow Meter</td>
			<td>AVL</td>
			<td></td>
			<td>Device for the measurement of the exhaust flow rate of vehicles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catalytic Stripper</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Device for the removal of volatile compounds in an aerosol by oxidation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed Air</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Oxidation and dilution air supply for miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter 10 nm</td>
			<td>AVL</td>
			<td></td>
			<td>Particle counter with a cut point of 10 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter 23 nm</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3790A</td>
			<td>Particle counter with a cut point of 23 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential Mobility Analyzer</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3085</td>
			<td>Part of the electrostatic classifier where the particle are separeted by mobility.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dilution Bridge</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Needle valve in parallel to HEPA filters. Used to adjust particle concentrations for calibration purposes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DownToTen Sampling System</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Custom made sampling system for the assessment of automotive sub-23 nm particle emissions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrostatic Classifier</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3082</td>
			<td>Device for the classifaction of arosol particles by electrical mobility diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand held Mass Flow Meter (MFM)</td>
			<td>V&#246;gtlin</td>
			<td></td>
			<td>Device for measuring the inlet flow of measurement instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>miniCast Soot Generator</td>
			<td>Jing Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Combastion aerosol standard, soot generator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mobile Battery LPS 1500</td>
			<td>Clayton Power</td>
			<td></td>
			<td>Battery for power supply of the DTT measurement system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen Gas Bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Nitrogen for Mixing gas and quench gas supply of miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propane Gas Bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Fuel for miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft X-Ray Neutralizer</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3088</td>
			<td>Device for the establishmentof the equillibrium charge distribution of aerosol particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic Air Bottle 10 L</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Gas Bottle for the dilution air supply</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable downtoten sampling system

12 - وعتبة حجم الجسيمات الحالية لمعايير انبعاثات الجسيمات الأوروبية هي 23 نانومتر. ويمكن أن تتغير هذه العتبة لأن تكنولوجيا مركبات محرك الاحتراق في المستقبل قد تنبعث منها كميات كبيرة من جسيمات دون 23 نانومتر. طور مشروع "داونتتن" الممول من أفق 2020 طريقة لأخذ العينات والقياس لتوصيف انبعاثات الجسيمات في هذا النطاق من الحجم غير المنظم حالياً. وقد تم تطوير نظام لقياس الـ PN استناداً إلى استعراض واسع النطاق للمؤلفات والتجارب المختبرية التي تختبر مجموعة متنوعة من أساليب قياس الـ PN وأخذ العينات. ويتميز نظام القياس الذي تم تطويره بارتفاع انتشار الجسيمات وتعدد الاستخدامات، مما يتيح تقييم الجسيمات الأولية، والجسيمات الأولية المتأخرة، والهباء الجوي الثانوي، بدءا من عدد قليل من النانومترات في القطر. تقدم هذه الورقة تعليمات حول كيفية تركيب وتشغيل نظام قياس الانبعاثات المحمولة هذا (PEMS) لقياسات انبعاثات المحرك الحقيقي (RDE) وتقييم انبعاثات عدد الجسيمات دون الحد التشريعي الحالي وهو 23 نانومتر.

بيانات المعايرة (اختراق الجسيمات):
ويبين الشكل 11 رسماً نموذجياً للاختراق النسبي للجسيمات في نظام DTT كدالة لقطر حركة الجسيمات. وقد تم قياس وتقييم البيانات المقابلة على النحو المبين في الفرع 1 من التعليمات. وتبين المؤامرة أن الانحرافات بين نقطتي قياس في نفس قطر التنقل كانت أقل من 5٪. تشير الانحرافات الأكبر من 10% إلى عدم الاستقرار في الإعداد التجريبي. في هذه الحالة ، كان لا بد من تكرار المعايرة مع زيادة أوقات التثبيت الاحماء. كل من الاحماء الوقت (عادة 30 دقيقة) ، و وقت الاستقرار (عادة 30 s) زيادة بمعامل 1.5.
فقدت الجسيمات التي تمر عبر نظام DTT بسبب الانتشار والحرارة. وقد نجمت الخسائر الحرارية عن درجة حرارة متدرجة تُسحب جسيمات نحو جدران نظام أخذ العينات. هذا هو حجم الجسيمات تأثير مستقل29; في المقابل، الانتشار هو درجة عالية من حجم الجسيمات تعتمد. تسبب تدرج التركيز في تدفق جسيمات صافية نحو الجدران حيث فقدت الجسيمات. جعلت الانتشارية يرتفع مع حجم جسيم سفلى هذا ال [ا] مسيطرة خسارة آلية لجسيمات ≤10 [م].أن. وتبين الخطوط الواردة في الشكل 11 التي تشير إلى الفقد الحراري، والانتشار، ومجموع الخسائر تبعيات حجم الجسيمات المعنية. بالنسبة للخسائر الانتشارية، استخدمت هذه الوظيفة لتوضيح تبعية حجم الجسيمات التقريبية:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg">
يعتمد الاختراق P على معلمة مناسبة و معامل الانتشار D:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg">
يعتمد معامل الانتشار على ثابت بولتزمان k، درجة الحرارة المطلقة T، ηاللزوجة ، وقطر الجسيمات dp، ومعامل تصحيح زلة كننغهام Cc، وهو دالة للمسير الحر المتوسط وقطر الجسيمات29.
وأسفرت البيانات الموضحة في الشكل 11 في متوسط الجسيمات التالية كفاءة الاختراق Pالمتوسط:
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg">
يشار إلى حجم الجسيمات حيث تبلغ كفاءة الاختراق إلى 50٪ كـd 50. ويصفD 50 اختراق قطع سمة النظام. لنظام DTT كانd 50 11 نانومتر. وd50 هو مبين في الشكل 11.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig11.jpg"> الشكل 11: اختراق الجسيمات كدالة لقطر حركة الجسيمات. النقاط التي تم وضع علامة عليها باللون الأزرق هي نتائج القياس. وتشير الخطوط المتقطعة باللونين البرتقالي والأخضر إلى الخسائر المرتبطة بـ الحرارة والانتشار على التوالي. ويمثل الخط الأحمر مجموع الخسائر بوصفه مجموع الخسائر الانتشارية والحرارية. يُظهر الخط الأرجواني المنقط متوسط اختراق الجسيمات Pmean كما تم حسابه في قسم تعليم قياس المعايرة 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
الصلبة عدد الجسيمات:
ويبين الشكل 12 معدل انبعاثات عدد الجسيمات بمرور الوقت للدقائق العشر الأولى من محرك قياس RDE. يتم عرض البيانات من نظام DTT PEMS باستخدام 10 نانومتر و 23 نانومتر CPC مع بيانات من نظام نقطة قطع 23 نانومتر المتاحة تجاريًا. وقد حُسبت معدلات انبعاثات الجسيمات من تركيزات الجسيمات المعنية مضروبة في معدل تدفق العادم على النحو المبين أعلاه في الفرع 4 من تعليم تحليل البيانات. واعتمدت الأداة المرجعية (AVL MOVE) على شاحن نشر لقياس تركيز عدد الجسيمات. وعلى الرغم من اختلاف مبادئ الاستشعار، فإن البيانات التي تم قياسها مع نظام إدارة البيانات (DTT PEMS) كانت عموماً متفقة بشكل جيد جداً مع البيانات التي تم قياسها بواسطة نظام معلومات المعلومات (PEMS) المتاح تجارياً. حدثت طفرات حادة في الإشارات الثلاثة لأن أجهزة قياس الجسيمات يمكنها الإبلاغ عن تركيزات جسيمات صفرية مؤقتًا ولا يمكن عرض الأصفار في المؤامرات اللوغاريتمية. وكانت انبعاثات الجسيمات المقاسة بـ 10 نانومتر من نوع CPC قريبة جداً من الانبعاثات المقاسة بـ 23 نانومتر CPC لغالبية الفترة الزمنية المبينة في الشكل 12. ومع ذلك ، في البداية بين 10 و 25 s كان هناك حدوث كبير < 23 نانومتر انبعاث الجسيمات. وكانت إشارة DTT 10 نانومتر أعلى بكثير من إشارة 23 نانومتر لنظام DTT و AVL MOVE. في هذه الحالة، >50٪ من العدد الإجمالي للجسيمات المنبعثة كانت تتراوح بين 10 نانومتر و 23 نانومتر. يمكن أن تؤدي العمليات الديناميكية للبدء البارد في التوازن غير الحراري إلى اختلاف توزيعات حجم الجسيمات عن الانبعاثات من السيارة الساخنة30. ومناقشة هذه العمليات المعقدة تتجاوز نطاق هذا العمل. ويمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات حول هذا الموضوع في الأدبيات31،32،33.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg"> الشكل 12: يظهر الجزء العلوي من الشكل معدل انبعاث عدد الجسيمات بمرور الوقت لأول 10 دقائق من محرك قياس RDE. وتستخدم البيانات التي تقاس باستخدام نظام DTT PEMS باستخدام 10 نانومتر و23 نانومتر CPC ونظام نقطة قطع 23 نانومتر (AVL MOVE) كمرجع. الجزء السفلي من الشكل يظهر سرعة السيارة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System at JoVE.com

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

هنا هو DownToTen (DTT) المحمولة نظام قياس الانبعاثات لتقييم انبعاثات السيارات القيادة الحقيقية من جسيمات تحت 23 نانومتر.

قياس دون 23 نانومتر الحقيقي القيادة عدد انبعاثات الجسيمات باستخدام نظام أخذ العينات downToTen المحمولة

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

ويمكن استخدام هذا البروتوكول للحصول على قياس متنقل لانبعاثات جزيئات نانومتر دون 23 نانومتر غير المنظم حاليا باستخدام نظام تم تصميمه وبناءه في مشروع "داونتتن" في أفق 2020. وقد مكنت خسائر الجسيمات المنخفضة في نظام النانومتر دون 23 من الاهتمام، ودرجة التنوع العالية داخل النظام، من تقييم الخصائص المختلفة للجسيمات المنبعثة. هذا الاستثناء من انبعاثات العادم، وهذا الأسلوب سيكون مثاليا للتحقيق في آليات التقلبات وتشكيل الجسيمات نانو الحجم بيغن عن طريق اختيار عداد تدفق العادم مع نطاق قياس مطابقة نطاق تدفق العادم المتوقع من السيارة التي يتعين قياسها.ضع صندوق التحكم في عداد تدفق العادم في صندوق السيارة ثم قم بتثبيت عداد تدفق العادم على السطح الخارجي للسيارة. وفقا لمواصفات الشركة المصنعة مع الحرص على أن المسافة المنبع والمصب من متر الامتثال للوائح الاتحادية. تحقق من أن الموصلات من أنبوب عداد تدفق العادم إلى أنبوب العادم للسيارة يمكن أن تصمد أمام درجات حرارة غاز العادم.عندما تم تثبيت عداد تدفق العادم استخدام ربط الأنابيب والمشابك الأنابيب لربط العادم إلى الأنابيب الأولى، وتشديد المشابك الأنابيب في نهاية فقط لتسهيل محاذاة الأنابيب أثناء تركيب. عندما يكون هناك اتصال من العادم إلى عداد تدفق العادم مكان العادم مربع التحكم في تدفق متر وعداد تدفق العادم قوس تصاعد في الجذع لضمان أن لا شيء ينزلق خلال رحلة القياس والتحقق من أن جميع الأنابيب ضيقة وأن شيئا سوف يأتي فضفاضة خلال رحلة القياس. بعد فترة الاحماء تصل إلى 15 دقيقة، اعتمادا على درجة الحرارة المحيطة، عداد تدفق كتلة العادم جاهز لاتخاذ القياسات.لتثبيت نظام قياس DownToTen، ضع زجاجة الهواء الاصطناعية في الجذع وقم بإصلاح الزجاجة في مكانها مع الأشرطة. ضع البطارية في صندوق السيارة وقم بتوصيل كابل إدخال التيار المتردد، وقم بإصلاح البطارية في مكانها، وقم بتوصيل كابل التيار المتردد بمصدر طاقة محلي. إصلاح مضخات فراغ لنظام أخذ العينات وعدادات الجسيمات التكثيف في جذع السيارة وتوصيل المضخات إلى البطارية.في المكان التالي، ونظام داونتوتين في جذع السيارة وإصلاحه إلى موقف مع الأشرطة ربط النظام إلى حزمة البطارية النقالة وربط اثنين من وحدات تحكم تدفق كتلة مدخل من نظام داونتوتين، إلى إمدادات الهواء المضغوط ثابتة. توصيل اثنين من وحدات تحكم تدفق الكتلة منفذ من نظام DownToTen، إلى مضخة فراغ واستخدام أنابيب المناسبة لدفع العادم من المضخة، خارج السيارة. استخدام كابل USB لتوصيل نظام DownToTen إلى الكمبيوتر المحمول القياس وتوصيل مدخل النظام إلى نقطة أخذ العينات، المصب من عداد تدفق العادم.قم بتوصيل مدخل طاقة النظام بالبطارية وتوصيل مداخل طاقة مضادة الجسيمات التكثيفة بحزمة البطارية. قم بتوصيل عدادات الجسيمات التكثيف بمضخة الفراغ الخارجية الخاصة بها واستخدم الأنابيب المناسبة لدفع العادم من عداد الجسيمات التكثيف وجميع المضخات الخارجية خارج السيارة. ثم استخدام كابل USB لتوصيل عدادات الجسيمات التكثيف إلى الكمبيوتر المحمول القياس لتسخين وبدء نظام القياس، والتبديل على عدادات الجسيمات التكثيف وإمدادات فراغ خارجي.وفتح برنامج مكافحة الجسيمات التكثيف. إنشاء اتصال مع عدادات الجسيمات التكثيف وإغلاق صمامات إبرة وحدات تحكم تدفق الكتلة. المقبل ، ودفع التبديل الأحمر من مضخة نظام أخذ العينات DownToTen لتشغيل النظام وفتح عرض مختبر DownToTen التطبيق.سيبدأ الاتصال مع النظام تلقائيًا وستعرض واجهة المستخدم الرسومية التدفق داخل وخارج في مرحلتي التخفيف الأولى و الثانية. أدخل التدفق الجماعي الذي ترسمه أدوات القياس المتصلة باللتر القياسي في الدقيقة وفتح صمامات الإبرة ببطء حتى يصل كلاهما إلى 10 زائدًا أو ناقصًا 0.5 لترًا قياسيًا في الدقيقة ضبط AdFlow لكل من مراحل التخفيف بحيث يساوي معدل التدفق في المتعرية الحفازة واحدًا زائدًا أو ناقصًا 0.1 لترًا في الدقيقة من خلال المتعرية الحفازة وتدفق مدخل العينة من معدل تدفق عينة المتعري الحفاز يساوي واحدًا زائدًا واحدًا بالإضافة إلى واحد زائدًا واحدًا زائدً أو ناقص 0.1 لتر في الدقيقة الواحدة. تحت علامة التبويب سخان، تعيين درجات حرارة سخان من إمدادات الهواء تخفيف.الأول يصب تنحدر المخفف والمتعري الحفاز إلى 350 درجة مئوية. سيبدأ النظام في الحرارة. ثم انتظر حتى درجة حرارة الغاز المصب تخفيف المرحلة الأولى، تصل إلى 290 درجة مئوية قبل بدء حملة القياس.لتسجيل البيانات، على جهاز القياس المتصل بنظام أخذ العينات DownToTen، بدء تشغيل سريع تسجيل البيانات'لبدء تسجيل بيانات نظام أخذ العينات. وحدد مسار واسم ملف في النافذة المنبثقة. سيتم عرض مسار ملف السجل و سوف تشير الضوء الأخضر إلى أن البيانات محفوظة.ثم استخدام البرنامج المناسب لتسجيل البيانات تركيز الجسيمات، من مضادة الجسيمات التكثيف والبدء في تسجيل تدفق العادم مع عداد تدفق العادم. لتسجيل البيانات أثناء القيادة، قبل قيادة الطريق المحدد، افصل كابل شحن البطارية والتبديل من مصدر الهواء المضغوط الثابت إلى قارورة الغاز. ثم قم بقيادة المسار المحدد.بعد القيادة، اضغط سجل في "لوقف تسجيل البيانات وإيقاف تشغيل الصكوك. ثم، إعادة شحن البطارية للتحضير لمحرك الأقراص القادم هنا، يتم عرض مؤامرة مثالية من اختراق الجسيمات النسبية لنظام DownToTen كدالة من قطر الجسيمات التنقل. وقد تم رسم بيانات الفقدان الحراري والانتشاري والإجمالي لتحديد تبعيات حجم الجسيمات المعنية.في هذا التحليل، جعلت الانتشارية المتصاعدة مع حجم الجسيمات الأقل هذه هي آلية الخسارة المهيمنة للجسيمات الأقل من أو تساوي 10 نانومتر. كما يتم تمثيل كفاءة الاختراق الكلي ، مما يسمح بتحديد حجم الجسيمات التي تبلغ فيها كفاءة الاختراق 50٪ هنا ، يتم عرض معدل انبعاثات عدد الجسيمات بمرور الوقت لأول 10 دقائق من محرك قياس انبعاثات محرك الأقراص الحقيقي. حدثت طفرات حادة في الإشارة إلى الهبوط في جميع الإشارات الثلاثة لأن أجهزة قياس الجسيمات يمكنها الإبلاغ عن تركيزات الجسيمات الصفرية مؤقتًا ولا يمكن عرض الأصفار في قطع اللوغاريتم.وكانت انبعاثات الجسيمات المقاسة مع عداد جسيمات التكثيف 10 نانومتر قريبة جدا من الانبعاثات التي تم قياسها مع 23 نانومتر مضادة لجسيمات التكثيف لغالبية فترة القياس. ومع ذلك، بين 10 و 25 ثانية، كان هناك حدوث أقل بكثير من 23 نانومتر انبعاثات الجسيمات. وكما هو الحال في هذا التحليل، كان أكثر من 50 في المائة من العدد الإجمالي للجسيمات المنبعثة، يتراوح بين 10 و 23 نانومتر.عند محاولة هذا الإجراء، من المهم أن نتذكر أن إدراج متر العادم بشكل صحيح وتوفير وقت الاحماء كافية لنظام أخذ العينات. براعة وانخفاض الخسائر من نظام داونتوتين يجعلها أداة مثالية للتحقيق في انبعاثات الجسيمات غير المنظمة مثل وجسيمات العادم الإجمالية. وقد استخدم هذا النظام والطريقة في مشروع "داونتتن" في أفق 2020 لتقييم انبعاثات جزيئات نانومتر دون 23 من مجموعة متنوعة من المركبات لتوفير أساس علمي للوائح الانبعاثات المستقبلية.

Research

JoVE Journal

Engineering

Echo Particle Image Velocimetry

صدى الجسيمات Velocimetry صورة

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

توصيف النانوية الحجم التوزيع باستخدام مطيافية رامان مع متعددة الجسيمات الطاقة الصوتية الحبس نموذج

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

وضع الإعداد التجريبية لقياس معامل الرد تحت ظروف الفراغ

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

تميز الانبعاثات ليزر الأشعة تحت الحمراء البعيدة وقياس تردداتها

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

تصميم واستخدام نظام أخذ العينات التدفق الكامل (FFS) لالكمي لانبعاثات الميثان

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

نانومتر الفرعي التصوير القرار مع السعة التشكيل الذرية المجهري القوة في السائل

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

التبريد والمحاصرين بصريا الشديدة البرودة فيرمي الغاز من قبل القيادة الدورية

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

طريقة موحدة لقياس كفاءة مجموعة من مسح لعينة من المتفجرات تتبع

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

قياس واحد من الاضطراب والجسيمات الكينماتيكا التدفق تقنيات التصوير باستخدام

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

قياس قوة دينامية تصرف المحطة المياه ستردير القفز إلى أعلى من أجهزة الاستشعار الفيلم PVDF

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...