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

Questo lavoro è condotto nell'ambito del progetto H2020 DownToTen. Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione Orizzonte 2020 dell'Unione europea in base all'accordo n. 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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Questo lavoro presenta il sistema di campionamento DTT e la sua applicazione come un sistema portatile di misurazione delle emissioni. Il sistema è stato progettato e costruito nell'ambito del progetto DTT orizzonte 2020 dell'UE per consentire misurazioni delle emissioni di numero di particelle al di sotto dell'attuale limite di dimensione delle particelle legislative di 23 nm. La versatilità del sistema consente di valutazione delle emissioni regolate del numero di particelle solide, nonché delle emissioni totali di particelle e degli studi sugli aerosol secondari. Per interpretare con precisione i risultati della misurazione, è necessaria una procedura di calibrazione con il sistema DTT. Questo per valutare la penetrazione delle particelle relative per diverse dimensioni di particelle, per essere in grado di calcolare un fattore di correzione che tiene conto delle perdite di particelle. È fondamentale fornire un tempo di riscaldamento sufficiente per il sistema di campionamento stesso e il resto della configurazione sperimentale per raggiungere l'equilibrio termico e ottenere risultati di misurazione di calibrazione accurati.
Viene descritta l'applicazione del sistema DTT per la misurazione delle emissioni di numeri di particelle solide con un taglio delle dimensioni delle particelle inferiore di 23 nm (regolazione attuale) e 10 nm (sperimentale). Per essere in grado di valutare le emissioni del numero di particelle di un veicolo è necessario determinare la concentrazione del numero di particelle e la velocità di flusso della massa di scarico. Il sistema DTT copre la misurazione della concentrazione del numero di particelle. Il flusso di massa di scarico viene misurato utilizzando un misuratore di flusso di scarico (EFM). È fondamentale installare l'EFM secondo le istruzioni del produttore. Le misurazioni errate della flusso di scarico influiscono direttamente sui tassi di emissione dedotti. Quando si elaborano i dati misurati, è importante eseguire un allineamento preciso del tempo dei dati di concentrazione delle particelle e dei dati del flusso di scarico. Ciò è necessario perché il tasso di emissione è la velocità di scarico moltiplicata per la concentrazione del numero di particelle. Se i due segnali non sono allineati correttamente, le emissioni sull'intero azionamento possono deviare significativamente dalle emissioni reali.
Il sistema DTT non è un dispositivo commerciale, ma uno strumento di ricerca versatile. Viene utilizzato per studiare le emissioni dei veicoli non regolamentate invece di eseguire misurazioni di certificazione che convalidano la conformità alle normative vigenti. L'elevata versatilità ha il costo di un aumento del consumo di energia e diluizione dell'aria. Quando si utilizza il sistema per le misurazioni mobili, il peso aggiunto al veicolo a causa della batteria (30 kg) e della bombola di gas (20 kg) per coprire il consumo di energia e aria del sistema deve essere tenuto a mente. Il peso totale aggiunto all'auto durante la misurazione delle emissioni PN con il sistema DTT è di circa 80 kg, il che è paragonabile a quello di un'altra persona trasportata nel veicolo. Il peso aggiunto può portare a un lieve aumento delle emissioni, soprattutto se l'azionamento include una grande quantità di accelerazione e/o colline.
Il sistema DTT può essere utilizzato per analizzare le emissioni di gas di scarico non regolamentate di <23 nm. È possibile misurare sia le emissioni del numero di particelle solide che le emissioni totali di particelle. Inoltre, può essere uno strumento utile per studiare il complesso campo della formazione di aerosol secondari. Un'altra possibile applicazione del sistema è la misurazione delle particelle di usura dei freni automobilistici. Una frazione significativa delle particelle emesse durante gli eventi di frenatura può essere inferiore a 30 nm34. Con un d50 di circa 11 nm, il sistema DTT è adatto per studiare queste emissioni. Sebbene sia noto che le emissioni non di gas di scarico contribuiscono quasi allo stesso modo alle emissioni di PM10 legate altraffico 35, le emissioni di particelle non di scarico sono ancora non regolamentate. Ciò è dovuto al complesso e raramente riproducibile processo di generazione di particelle, rendendo molto difficile impostare azioni normative. Inoltre, la composizione chimica e la relativa tossicità delle particelle organiche di usura dei freni è ancora ampiamentesconosciuta 35.
Il sistema DTT è uno strumento utile per migliorare la nostra comprensione delle emissioni di particelle sia di scarico che di emissioni di particelle non correlate al traffico di scarico.

<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

L'attuale soglia di dimensione delle particelle degli standard di emissione del numero di particelle europeo (PN) è di 23 nm. Questa soglia potrebbe cambiare perché la futura tecnologia dei veicoli del motore a combustione potrebbe emettere grandi quantità di particelle inferiori a 23 nm. Il progetto DownToTen (DTT) finanziato da Horizon 2020 ha sviluppato un metodo di campionamento e misurazione per caratterizzare le emissioni di particelle in questa gamma di dimensioni attualmente non regolamentata. È stato sviluppato un sistema di misurazione PN basato su un'ampia revisione della letteratura e degli esperimenti di laboratorio che testano una varietà di approcci di misurazione e campionamento PN. Il sistema di misurazione sviluppato è caratterizzato da un'elevata penetrazione e versatilità delle particelle, che consente la valutazione delle particelle primarie, delle particelle primarie ritardate e degli aerosol secondari, a partire da pochi nanometri di diametro. Questo documento fornisce istruzioni su come installare e utilizzare questo sistema di misurazione delle emissioni di emissione (PEMS) portatile per le misurazioni delle emissioni di unità reali (RDE) e valutare le emissioni del numero di particelle al di sotto dell'attuale limite legislativo di 23 nm.

Dati di calibrazione (penetrazione delleparticelle) :
La figura 11 mostra un grafico esemplare della penetrazione delle particelle relative del sistema DTT in funzione del diametro della mobilità delle particelle. I dati corrispondenti sono stati misurati e valutati come descritto nella sezione 1 dell'istruzione. Il grafico mostra che le deviazioni tra due punti di misurazione allo stesso diametro di mobilità erano inferiori al 5%. Le deviazioni superiori al 10% indicano instabilità nella configurazione sperimentale. In questo caso, la calibrazione doveva essere ripetuta con un aumento dei tempi di stabilizzazione del riscaldamento. Sia il tempo di riscaldamento (in genere 30 min) che il tempo di stabilizzazione (in genere 30 s) sono aumentati di un fattore di 1,5.
Le particelle che passano attraverso il sistema DTT sono state perse a causa della diffusione e della termoforesi. Le perdite termoforetiche sono state causate da un gradiente di temperatura che disegna particelle verso le pareti del sistema di campionamento. Questo è un effetto indipendente di dimensioni delle particelle29; al contrario, la diffusione dipende dalle dimensioni delle particelle. Un gradiente di concentrazione ha causato un flusso netto di particelle verso le pareti dove le particelle sono state perse. L'aumento della diffusione con dimensioni delle particelle più basse ha reso questo il meccanismo di perdita dominante per le particelle ≤10 nm. Le linee nella Figura 11 che indicano le perdite termoforetiche, diffusionali e totali dimostrano le rispettive dipendenze delle dimensioni delle particelle. Per le perdite diffusionali, questa funzione è stata utilizzata per illustrare la dipendenza approssimativa della dimensione delle particelle:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg">
La penetrazione P dipende da un parametro di adattamento a e dal coefficiente di diffusione D:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg">
Il coefficiente di diffusione dipende dalla costante di Boltzmann k, dalla temperatura assoluta T, dalla viscosità η , daldiametro delle particelle dpe dal fattore di correzione dello slittamentodi Cunningham Cc, che è una funzione del percorso libero medio e del diametro delle particelle29.
I dati illustrati nella Figura 11 hanno comportato la seguente efficienza media di penetrazione delle particelle Pmedia:
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg">
La dimensione delle particelle in cui l'efficienza di penetrazione è pari al 50% è indicata come d50. Il d50 descrive la caratteristica di taglio di penetrazione di un sistema. Per il sistema DTT il d50 era di 11 nm. Il d50 è illustrato nella Figura 11.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig11.jpg"> Figura 11: Penetrazione delle particelle in funzione del diametro della mobilità delle particelle. I punti contrassegnati in blu sono i risultati della misurazione. Le linee tratteggiate in arancione e verde indicano le perdite associate rispettivamente alla termforesi e alla diffusione. La linea rossa rappresenta le perdite totali come somma delle perdite diffusionali e termoforetiche. La linea viola con punti mostra la penetrazione media delle particelle Pmean calcolata nella sezione 1 dell'istruzione di misurazione della calibrazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Numero di particella solida:
La figura 12 mostra il tasso di emissione del numero di particelle nel tempo per i primi dieci minuti di un'unità di misurazione RDE. I dati del PEMS DTT che utilizzano un CPC da 10 nm e un CPC da 23 nm vengono visualizzati insieme ai dati di un sistema di punti di taglio da 23 nm disponibili in modo commerciale. I tassi di emissione delle particelle sono stati calcolati in base alle rispettive concentrazioni di particelle moltiplicate per la velocità di scarico descritta in precedenza nella sezione 4 dell'istruzione di analisi dei dati. Lo strumento di riferimento (AVL MOVE) si basava su un caricabatterie di diffusione per la misurazione della concentrazione del numero di particelle. Nonostante i diversi principi del sensore, i dati misurati con il PEMS DTT sono stati complessivamente in ottimo accordo con i dati misurati dal PEMS disponibile in mercato. I picchi di puntamento taglienti verso il basso in tutti e tre i segnali si sono verificati perché i dispositivi di misurazione delle particelle possono segnalare temporaneamente concentrazioni di particelle zero e gli zeri non possono essere visualizzati nei grafici logaritmici. Le emissioni di particelle misurate con il CPC a 10 nm sono state molto vicine alle emissioni misurate con il CPC di 23 nm per la maggior parte del periodo di tempo mostrato nella Figura 12. Tuttavia, all'inizio tra 10 s e 25 s si è verificato un'emissione significativa di particelle <23 nm. Il segnale DTT 10 nm era significativamente superiore al segnale di 23 nm del sistema DTT e AVL MOVE. In questo caso, >50% del numero totale di particelle emesse erano tra 10 nm e 23 nm. I processi dinamici di avvio a freddo nell'equilibrio non termico possono causare distribuzioni di dimensioni delle particelle diverse dalle emissioni di un veicolo caldo30. La discussione di questi processi complessi esula dall'ambito di questo lavoro. Ulteriori informazioni su questo argomento sono disponibili nella letteratura31,32,33.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg"> Figura 12: La parte superiore della figura mostra il tasso di emissione del numero di particelle nel tempo per i primi 10 minuti di un'unità di misura RDE. I dati misurati con il PEMS DTT utilizzando CPC a 10 nm e 23 nm e un sistema a punti di taglio a 23 nm (AVL MOVE) disponibili in modo commerciale vengono utilizzati come riferimento. La parte inferiore della figura mostra la velocità del veicolo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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

Qui è presentato il sistema di misurazione delle emissioni portatili DownToTen (DTT) per valutare le emissioni reali di guida delle particelle di carbonio sotto i 23 nm.

Misurazione delle emissioni del numero di particelle reali di guida sub-23metrico utilizzando il sistema portatile di campionamento DownToTen

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

Questo protocollo può essere utilizzato per acquisire una misurazione mobile delle emissioni di particelle sub-23 nanometriche attualmente non regolamentate utilizzando un sistema progettato e costruito nel progetto Horizon 2020 DownToTen. Le basse perdite di particelle nel regime di interesse sub-23 nanometrico e l'alto grado di versatilità all'interno del sistema hanno permesso di valutare le diverse proprietà delle particelle emesse. Questa eccezione alle emissioni di gas di scarico, Questo metodo sarebbe ideale per lo studio della volatilità e dei meccanismi di formazione delle particelle di dimensioni nano Inizia selezionando un misuratore di portata di scarico con un intervallo di misurazione corrispondente all'intervallo di flusso di scarico previsto del veicolo da misurare.Posizionare la scatola di controllo del misuratore di flusso di scarico nel bagagliaio del veicolo e installare il misuratore di portata di scarico all'esterno dell'auto. Secondo le specifiche del produttore, facendo attenzione che la distanza a monte e a valle del contatore sia conforme alle normative federali. Verificare che i connettori dal tubo del misuratore di portata di scarico al tubo di scarico del veicolo possano resistere alle temperature dei gas di scarico.Quando il misuratore di portata di scarico è stato installato utilizzare tubi di collegamento e morsetti per tubi per collegare lo scarico al primo tubo, stringendo i morsetti del tubo all'estremità solo per facilitare l'allineamento dei tubi durante il raccordo. Quando c'è un collegamento dallo scarico al misuratore di flusso di scarico, posizionare la scatola di controllo del misuratore di flusso di scarico e la staffa di montaggio del misuratore di flusso di scarico nel bagagliaio per assicurarsi che nulla scivoli durante il viaggio di misurazione e verificare che tutte le tubazioni siano strette e che nulla si allenterà durante il viaggio di misurazione. Dopo un tempo di riscaldamento fino a 15 minuti, a seconda della temperatura ambiente, il misuratore di portata della massa di scarico è pronto per effettuare misurazioni.Per installare il sistema di misurazione DownToTen, posizionare la bottiglia d'aria sintetica nel bagagliaio e fissare la bottiglia in posizione con cinghie. Posizionare la batteria nel bagagliaio del veicolo e collegare il cavo di ingresso CA, fissare la batteria in posizione e collegare il cavo CA a una fonte di alimentazione locale. Fissare le pompe per vuoto per il sistema di campionamento e i contatori delle particelle di condensazione nel bagagliaio del veicolo e collegare le pompe alla batteria.Successivamente, il sistema DownToTen nel bagagliaio del veicolo e fissarlo in posizione con cinghie collegare il sistema al pacco batteria mobile e collegare i due controller di flusso di massa di ingresso del sistema DownToTen, a un alimentatore d'aria pressurizzato stazionario. collegare i due regolatori di flusso di massa di uscita del sistema DownToTen, alla pompa per vuoto e utilizzare i tubi appropriati per guidare lo scarico della pompa, all'esterno del veicolo. Utilizzare un cavo USB per collegare il sistema DownToTen al laptop di misura e collegare l'ingresso del sistema al punto di campionamento, a valle del misuratore di portata di scarico.Collegare l'ingresso di alimentazione del sistema alla batteria e collegare le entrate di alimentazione del contatore delle particelle di condensazione al pacco batteria. Collegare i contatori delle particelle di condensazione alla rispettiva pompa esterna per vuoto e utilizzare tubi appropriati per guidare lo scarico del contatore delle particelle di condensazione e di tutta la pompa esterna all'esterno del veicolo. Quindi utilizzare un cavo USB per collegare i contatori delle particelle di condensazione al laptop di misurazione Per riscaldare e avviare il sistema di misurazione, accendere i contatori delle particelle di condensazione e il loro alimentatore di vuoto esterno.E aprire il software di contatore delle particelle di condensazione. Stabilire la comunicazione con i contatori delle particelle di condensazione e chiudere le valvole dell'ago dei regolatori di flusso di massa. Premere quindi l'interruttore rosso della pompa DownToTen Sampling System per accendere il sistema e aprire la visualizzazione lab DownToTen Application.La comunicazione con il sistema inizierà automaticamente e l'interfaccia utente grafica mostrerà il flusso in uscita nelle fasi di diluizione uno e due. Immettere il flusso di massa disegnato dagli strumenti di misura collegati in litri standard al minuto e aprire lentamente le valvole dell'ago fino a quando entrambi i flussi raggiungono 10 più o meno 0,5 litri standard al minuto Regolare l'AdFlow di entrambe le fasi di diluizione in modo che la portata nello stripper catalitico sia uguale a un più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a un più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a un più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a uno più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a uno più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a uno più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a uno più o meno 0,1 litri al minuto attraverso lo stripper catalitico e un flusso di ingresso del campione di stripper catalitico uguale a uno più o meno 0,1 litri al minuto. Sotto la linguetta del riscaldatore, impostare le temperature del riscaldatore dell'alimentazione dell'aria di diluizione.Il First Pours china diluter e la spogliarellista catalitica a 350 gradi Celsius. Il sistema inizierà a riscaldarsi. Quindi attendere fino a quando la temperatura del gas a valle fase di diluizione uno, raggiunge 290 gradi Celsius prima di iniziare l'azionamento di misurazione.Per registrare i dati, nel dispositivo di misurazione collegato al sistema di campionamento DownToTen, avviare rapidamente la registrazione dei dati per iniziare a registrare i dati del sistema di campionamento. E selezionare un percorso e un nome di file nella finestra popup. Verrà visualizzato il percorso del file di registro e il semaforo verde indicherà che i dati vengono salvati.Quindi utilizzare il software appropriato per registrare i dati di concentrazione delle particelle, del contatore delle particelle di condensazione e iniziare a registrare il flusso di scarico con il misuratore di flusso di scarico. Per registrare i dati durante la guida, prima di guidare il percorso selezionato, scollegare il cavo di ricarica della batteria e passare dall'alimentazione dell'aria pressurizzata stazionaria alla bombola di gas. Quindi guidare il percorso selezionato.Dopo la guida, premere Log IN"per interrompere la registrazione dei dati e spegnere gli strumenti. Quindi, ricarica la batteria per prepararti per l'unità successiva Qui, viene mostrato un grafico esemplare della penetrazione relativa delle particelle del sistema DownToTen in funzione del diametro della mobilità delle particelle. I dati termoforesi, di diffusione e di perdita totale sono stati tracciati per determinare le rispettive dipendenze di dimensione delle particelle.In questa analisi, l'aumento della diffusività con la minore dimensione delle particelle lo rese il meccanismo di perdita dominante per particelle inferiori o uguali a 10 nanometri. Viene rappresentata anche l'efficienza di penetrazione totale, consentendo la determinazione della dimensione delle particelle alla quale l'efficienza di penetrazione ammonta al 50%Qui viene mostrato il tasso di emissione del numero di particelle nel tempo per i primi 10 minuti di un'unità di misurazione delle emissioni di azionamento reale. Picchi puntati verso il basso in tutti e tre i segnali si sono verificati perché i dispositivi di misurazione delle particelle possono segnalare temporaneamente zero concentrazioni di particelle e gli zeri non possono essere visualizzati nei grafici logaritmici.Le emissioni di particelle misurate con il contatore delle particelle di condensazione di 10 nanometri erano molto vicine alle emissioni misurate con il contatore delle particelle di condensazione di 23 nanometri per la maggior parte del periodo di misurazione. Tuttavia, tra i 10 e i 25 secondi, si è verificata un'emissione significativa di particelle inferiori a 23 nanometri. Come in questa analisi, più del 50% del numero totale di particelle emesse, era compreso tra 10 e 23 nanometri.Quando si tenta questa procedura, è importante ricordarsi di inserire correttamente il misuratore di scarico e di fornire un tempo di riscaldamento sufficiente per il sistema di campionamento. La versatilità e le basse perdite del sistema DownToTen lo rendono uno strumento ideale per lo studio delle emissioni di particelle non regolamentate come e delle particelle di scarico totali. Questo sistema e questo metodo sono stati utilizzati nel progetto Horizon 2020 DownToTen per valutare le emissioni di particelle sub-23 nanometriche di una varietà di veicoli per fornire una base scientifica per le future normative sulle emissioni.

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Echo Particle Image Velocimetry

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

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

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