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

Эта работа проводится в рамках проекта H2020 DownToTen. Этот проект получил финансирование от научно-исследовательской и инновационной программы Европейского союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения Nr. 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>

Авторов нечего раскрывать.

В этой работе представлена система отбора проб НТТ и ее применение в качестве портативной системы измерения выбросов. Система была разработана и построена в рамках проекта ЕС Horizon 2020 DTT, чтобы измерения выбросов частиц ниже текущего законодательного предела размера частиц в 23 нм. Универсальность системы позволяет оценить регулируемые выбросы твердых частиц, а также общие выбросы частиц и исследования вторичных аэрозолей. Для точной интерпретации результатов измерений необходима процедура калибровки с помощью системы DTT. Это необходимо для оценки относительного проникновения частиц для различных размеров частиц, чтобы иметь возможность рассчитать фактор коррекции, который учитывает потери частиц. Крайне важно обеспечить достаточное время для разогрева самой системы отбора проб и остальной части экспериментальной установки для достижения теплового равновесия и достижения точных результатов измерения калибровки.
Описано применение системы ДДТ для измерения выбросов твердых частиц с более низким размером частиц 23 нм (текущее регулирование) и 10 нм (экспериментальное). Для оценки количества частиц в транспортном средстве необходимо определить концентрацию количества частиц и скорость потока выхлопных газов. Система DTT покрывает измерение концентрации числа частиц. Поток выхлопной массы измеряется с помощью счетчика выхлопных газов (EFM). Очень важно установить EFM в соответствии с инструкциями производителя. Ошибочные измерения скорости потока выхлопных газов непосредственно влияют на выведенные показатели выбросов. При обработке измеренных данных важно выполнить точное выравнивание данных о концентрации частиц и данных о выхлопных газах. Это необходимо, поскольку скорость выбросов является скоростью потока выхлопных газов, умноженной на концентрацию числа частиц. Если эти два сигнала не выровнены правильно, выбросы в течение всего диска может значительно отклоняться от реальных выбросов.
Система DTT является не коммерческим устройством, а универсальным исследовательским инструментом. Он используется для расследования нерегулируемых выбросов транспортных средств, в отличие от проведения сертификационных измерений, подтверждающих соблюдение действующих правил. Высокая универсальность происходит за счет увеличения потребления энергии и разбавления воздуха. При использовании системы для мобильных измерений, вес, добавленный в транспортное средство из-за батареи (30 кг) и газовой бутылки (20 кг) для покрытия потребления энергии и воздуха системы должны иметь в виду. Общий вес автомобиля при измерении выбросов PN с помощью системы DTT составляет примерно 80 кг, что сопоставимо с другим лицом, перевозимым в транспортном средстве. Дополнительный вес может привести к незначительному увеличению выбросов, особенно если привод включает в себя значительное ускорение и / или холмы.
Система DTT может быть использована для исследования нерегулируемых выбросов выхлопных газов частиц. Можно измерить как твердые, так и общие выбросы количества частиц. Кроме того, он может быть полезным инструментом для изучения сложной области вторичного образования аэрозолей. Другим возможным применением системы является измерение частиц износа автомобильных тормозов. Значительная часть частиц, испускаемых во время торможения, может быть меньше 30 нм34. С d50 из приблизительно 11 нм, система DTT подходит для изучения этих выбросов. Хотя известно, что выбросы, не связанные с выхлопными газами, вносят почти равный вклад в связанные сдвижением выбросы ТЧ 10 35, выбросыне выхлопных частиц по-прежнему не регулируются. Это связано со сложным и редко воспроизводимым процессом генерации частиц, что затрудняет принятие нормативных мер. Кроме того, химический состав и связанная с ним токсичность органических частиц износа тормозов до сих пор широконеизвестны 35.
Система DTT является полезным инструментом для улучшения нашего понимания выбросов частиц, связанных с выхлопными газами и не выхлопными газами.

<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

Текущий порог размера частиц в европейских стандартах выбросов частиц (PN) составляет 23 нм. Этот порог может измениться, поскольку будущая технология двигателя внутреннего сгорания может излучать большое количество частиц суб-23 нм. Финансируемый Horizon 2020 проект DownToTen (DTT) разработал метод отбора проб и измерения для характеристики выбросов частиц в этом в настоящее время нерегулируемом диапазоне размеров. На основе обширного обзора литературы и лабораторных экспериментов была разработана система измерений PN, в ходе работы над тестированием различных подходов к измерению и отбору проб PN. Разработанная система измерений характеризуется высоким проникновением частиц и универсальностью, что позволяет проводить оценку первичных частиц, отложенных первичных частиц и вторичных аэрозолей, начиная с нескольких нанометров в диаметре. В настоящем документе содержится инструкция о том, как установить и эксплуатировать эту Портативную систему измерения выбросов (PEMS) для измерения реальных выбросов привода (RDE) и оценить выбросы количества частиц ниже действующего законодательного предела в 23 нм.

Данные калибровки (Проникновение частиц):
На рисунке 11 показан образцовый сюжет относительного проникновения частиц в систему DTT как функцию диаметра подвижности частиц. Соответствующие данные были измерены и оценены, как описано в разделе инструкции 1. Сюжет показывает, что отклонения между двумя точками измерения при одинаковом диаметре подвижности были менее 5%. Отклонения более 10% указывают на неуверенность в экспериментальной установке. В этом случае калибровку пришлось повторить с увеличением времени нагрева стабилизации. И время разогрева (обычно 30 мин),, и время стабилизации (обычно 30 с) увеличились в 1,5.
Частицы, проходящие через систему DTT, были потеряны из-за диффузии и термофореза. Термофоретические потери были вызваны температурным градиентом, рисуя частицы к стенам системы отбора проб. Это размер частиц независимый эффект29; в отличие от этого, диффузия сильно зависит от размера частиц. Градиент концентрации вызвал чистый поток частиц к стенам, где частицы были потеряны. Диффузивность, поднимающаяся с более низким размером частиц, сделала этот механизм доминирующей потери частиц ≤10 нм. Линии на рисунке 11, указывающие на термофоретические, диффузные и общие потери, демонстрируют соответствующие зависимости размера частиц. Для диффузных потерь эта функция использовалась для иллюстрации приблизительной зависимости размера частиц:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg">
Проникновение P зависит от подготовного параметра a и диффузионные коэффициенты D:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg">
Коэффициент диффузии зависит от постоянной K Boltzmann , абсолютная температура T, вязкость η, диаметр частицы dp, и коэффициент коррекции скольжения Каннингема C cc, который является функцией среднего свободного пути и диаметрачастицы 29.
Данные, иллюстрированные на рисунке 11, привели к следующему среднему повышению эффективности проникновения частиц P:mean
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg">
Размер частицы, где эффективность проникновения составляет 50%, называется d50. D50 описывает характеристику отсечения проникновения системы. Для системы DTT d50 был 11 нм. D50 показан на рисунке 11.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig11.jpg"> Рисунок 11: Проникновение частиц как функция диаметра подвижности частиц. Очки, отмеченные синим цветом, являются результатами измерений. Разбитые линии оранжевого и зеленого цветов указывают на потери, связанные с термофорезом и диффузией, соответственно. Красная линия представляет общие потери как сумма диффузных и термофоретических потерь. Фиолетовая линия dotdashed показывает среднее проникновение частиц Pmean, рассчитанное в разделе инструкции по измерению калибровки 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
Номер твердых частиц:
На рисунке 12 показана скорость выбросов числа частиц в течение первых десяти минут измерения RDE. Данные DTT PEMS с использованием 10 нм и 23 нм CPC отображаются вместе с данными из коммерчески доступной 23-нм тоной системы. Показатели выбросов частиц были рассчитаны на основе соответствующих концентраций частиц, умноженных на скорость потока выхлопных газов, как описано выше в разделе 4 инструкции по анализу данных. Справочный прибор (AVL MOVE) опирался на диффузионные зарядные устройства для измерения концентрации числа частиц. Несмотря на различные принципы датчиков, данные, измеренные с помощью DTT PEMS, в целом были в очень хорошем согласии с данными, измеренным коммерчески доступными PEMS. Резкие нисходящие скачки во всех трех сигналах произошли из-за того, что измерительные приборы частиц могут временно сообщать об нулевых концентрациях частиц, а нули не могут отображаться на логаритмических участках. Выбросы частиц, измеренные с 10 нм КТК были очень близки к выбросам измеряется с 23 нм КТК в течение большей части периода времени показано на рисунке 12. Тем не менее, в самом начале между 10 с и 25 с произошло появление значительного выброса частиц lt;23 нм. Сигнал DTT 10 nm был значительно выше сигнала 23 нм системы DTT и AVL MOVE. В этом случае, йgt;50% от общего числа частиц, испускаемых были между 10 нм и 23 нм. Холодный старт динамических процессов в нетемном равновесии может привести к распределению размера частиц отличаться от выбросов от горячеготранспортного средства 30. Обсуждение этих сложных процессов выходит за рамки этой работы. Более подробную информацию по этой теме можно найти влитературе 31,,32,,33.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg"> Рисунок 12: В верхней части рисунка показана скорость выбросов числа частиц в течение первых 10 минут измерения RDE. В качестве эталона используются данные, измеренные с помощью DTT PEMS с использованием 10 нм и 23 нм КТК и коммерчески доступной 23-нм тоной тоной системы (AVL MOVE). Нижняя часть рисунка показывает скорость транспортного средства. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</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

Здесь представлена портативная система измерения выбросов DownToTen (DTT) для оценки реальных автомобильных выбросов частиц суб-23 нм.

Измерение Sub-23 Нанометровые реальные выбросы номеров вождения с помощью портативной системы выборки DownToTen

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

Этот Протокол может быть использован для получения мобильного измерения нерегулируемых выбросов частиц суб-23 нанометров с помощью системы, которая была разработана и построена в проекте Horizon 2020 DownToTen. Низкие потери частиц в режиме интереса Sub-23 Nanometer и высокая степень универсальности в системе позволили оценить различные свойства испускаемых частиц. Это исключение из выхлопных газов, Этот метод будет идеально подходит для исследования волатильности и механизмов формирования наноразмерных частиц Начните с выбора выхлопных газов с измеримым диапазоном, соответствующим ожидаемому диапазону потока выхлопных газов транспортного средства, который будет измеряться.Поместите контрольный ящик Exhaust Flow Meter в багажник автомобиля и установите счетчик выхлопных газов на внешней стороне автомобиля. В соответствии со спецификациями производителя, учитывая, что расстояние вверх и вниз по течению от метра соответствует Федеральным правилам. Убедитесь, что разъемы от трубы счетчика выхлопных газов до выхлопной трубы транспортного средства могут выдерживать температуру выхлопных газов.При установке счетчика выхлопных газов используются соединительные трубы и зажимы труб для подключения выхлопных газов к первой трубе, затягивая зажимы трубы в конце только для облегчения выравнивания труб во время установки. Когда есть связь от выхлопных газов до выхлопных газов метр потока место выхлопных газов метр управления окном и выхлопных газов метр монтажа кронштейн в багажник, чтобы убедиться, что ничего не скользит во время измерения поездки и проверить, что все трубопроводы плотно и что ничего не выйдет во время измерения поездки. После разогрева до 15 минут, в зависимости от температуры окружающей среды, счетчик потока выхлопной массы готов к измерению.Для установки системы измерения DownToTen поместите синтетическую бутылку с воздухом в багажник и зафиксйте бутылку ремнями. Поместите батарею в багажник транспортного средства и подключите входной кабель переменного тока, почините батарею на месте и подключите кабель переменного тока к местному источнику питания. Зафиксировать вакуумные насосы для системы отбора проб и счетчики частиц конденсата в багажнике транспортного средства и подключить насосы к батарее.Следующее место, система DownToTen в багажнике транспортного средства и исправить его положение с ремнями подключить систему к мобильному аккумулятору и подключить два ва-таки контроллера потока массы системы DownToTen, к стационарному под давлением подачи воздуха. подключите два контроллера потока торговой точки системы DownToTen к вакууму насоса и используйте соответствующие трубки для привода выхлопных газов насоса, за пределами транспортного средства. Используйте USB-кабель для подключения системы DownToTen к ноутбуку измерения и подключения входной части системы к точке отбора проб, ниже по течению от измерения выхлопных газов.Подключите вход питания системы к батарее и подключите к батарее входы счетчика конденсации частиц. Подключите счетчики частиц конденсации к соответствующему внешнему вакууму насоса и используйте соответствующие трубки для привода выхлопных газов счетчика частиц конденсата и всего внешнего насоса за пределами транспортного средства. Затем используйте кабель USB для подключения счетчиков частиц конденсации к ноутбуку измерения для нагрева и запуска системы измерения, включите счетчики частиц конденсации и их внешний вакуумный запас.И откройте программное обеспечение для борьбы с частицами конденсата. Установить связь с счетчиками частиц конденсации и закрыть иглы клапанов контроллеров массового потока. Затем нажмите красный переключатель насоса DownToTen Sampling System, чтобы включить систему и открыть лабораторное представление DownToTen Application.Связь с системой начнется автоматически, и графический пользовательский интерфейс будет отображать поток в и на стадии разбавления один и два. Введите массовый поток, нарисованный подключенными измерительных приборами в стандартных литрах в минуту и медленно откройте иглы клапаны, пока оба вытекает достичь 10 плюс-минус 0,5 стандартных литров в минуту Настроить AdFlow обоих этапов разбавления так, что скорость потока в каталитической стриптизерши равна одному плюс-минус 0,1 литра в минуту через каталитический стриптизерша и образец входного потока каталитической ставки образец стриптизерши равно одному плюс или минус 0,1 литра в минуту. Под вкладкой обогревателя установите температуру нагревателя разбавления воздуха.Первый наливает сутулый разбавитель и каталитическая стриптизерша до 350 градусов по Цельсию. Система начнет нагреваться. Затем подождите, пока температура газа вниз по течению разбавленной стадии один, достигает 290 градусов по Цельсию, прежде чем начать измерения диска.Для регистрации данных на измерительных устройствах, подключенных к системе выборки DownToTen, быстро запустите Журнал данных, чтобы начать регистрировать данные системы выборки. И выберите путь и имя файла во всплывающем окне. Путь файла журнала будет отображаться, а зеленый свет будет указывать на то, что данные сохраняются.Затем используйте соответствующее программное обеспечение для регистрации данных о концентрации частиц счетчика частиц конденсата и начала регистрации выхлопных газов с помощью счетчика выхлопных газов. Чтобы войти данные во время вождения, перед вождением выбранного маршрута, отключите кабель зарядки батареи и переключитесь со стационарного под давлением подачи воздуха на газовую бутылку. Затем езжай по выбранному маршруту.После вождения, Нажмите Лог В ", чтобы остановить запись данных и выключить инструменты. Затем, подзарядить батарею, чтобы подготовиться к следующему диску Здесь, образцовый сюжет относительного проникновения частиц системы DownToTen как функция диаметра мобильности частиц показано. Термофореные, диффузные и общие данные о потерях были построены для определения соответствующих зависимостей размера частиц.В этом анализе, диффузивность растет с меньшим размером частиц сделал это доминирующим механизмом потери частиц меньше или равна 10 нанометров. Общая эффективность проникновения также представлена, что позволяет определить размер частицы, при которой эффективность проникновения составляет 50%Здесь показана скорость выбросов количества частиц с течением времени в течение первых 10 минут реального привода измерения выбросов диска диска. Резкие нисходящие скачки во всех трех сигналах произошли из-за того, что измерительные приборы частиц могут временно сообщать об нулевых концентрациях частиц, а нули не могут отображаться на логаритмических участках.Выбросы частиц, измеренные с помощью счетчика частиц конденсата 10 нанометров, были очень близки к выбросам, измеренным с помощью счетчика частиц конденсата 23 нанометров на протяжении большей части периода измерений. Однако, между 10 и 25 секундами, было возникновение значительно меньш чем 23 излучения частицы nanometer. Как и в этом анализе, более 50% от общего числа испускаемых частиц, были между 10 и 23 нанометров.При попытке этой процедуры, важно помнить, чтобы правильно вставить выхлопных счетчиков и обеспечить достаточное время прогрявивания для системы отбора проб. Универсальность и низкие потери системы DownToTen делают ее идеальным инструментом для исследования нерегулируемых выбросов частиц, таких как и общие частицы выхлопных газов. Эта система и метод были использованы в проекте Horizon 2020 DownToTen для оценки выбросов частиц суб-23 нанометров различных транспортных средств для обеспечения научной основы для будущих правил выбросов.

Research

JoVE Journal

Engineering

Echo Particle Image Velocimetry

Эхо Velocimetry Particle Image

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

Характеристика нанокристаллов распределении размеров с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния с нескольких частиц фононов конфайнмента модели

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

Разработка экспериментальной установки для измерения коэффициента восстановления в условиях вакуума

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

Характеризуя Дальнего инфракрасного лазерного выбросов и измерения их частоты

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

Разработка и применение системы Full Flow сэмплирования (FFS) для определения объема выбросов метана

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

Субнанометровым Resolution Imaging с амплитудной модуляцией атомно-силовой микроскопии в жидком

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

Охлаждение Оптически ловушек ультрахолодных ферми-газа путем периодического вождения

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

Стандартизированный метод измерения эффективности сбора из обтирочного выборки взрывчатых веществ трассировки

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

Одновременное измерение турбулентности и Кинематика частицы с помощью потока, методы визуализации

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

Измерение динамических силы действовали на ноге водного долгонога прыгает вверх, PVDF фильм датчик

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, ...