隨著全球對空氣質量的關註逐漸提高，有害顆粒物（PM）的排放問題已成為環境和健康領域的熱點。卡爾斯魯厄理工學院車輛系統技術研究所運用先進的技術手段，特別是Palas® Promo光散射氣溶膠粒徑譜儀系統，來深入研究輪胎與路面接觸時的顆粒物排放現象。通過對負載條件、輪胎類型和環境溫度等因素的綜合研究，他們揭示了不同條件對輪胎路面顆粒物排放的影響。
高校科研團隊的選擇
卡爾斯魯厄理工學院（KIT）是德國歷史悠久的理工大學和大型的研究中心，學術綜合影響力排名居歐洲第六位。在這項研究中，學院技術人員采用內鼓式試驗臺對輪胎與路面接觸時的顆粒物排放進行了測試和分析。該試驗臺配備了真實的路面，並對試驗臺進行升級，能夠實時測量顆粒物。為了進行各項測試，研究人員選擇了不同類型的輪胎，包括夏季、冬季和全季輪胎，並在不同環境溫度下進行測試。通過對縱向力和橫向力的研究，研究人員確定了不同工況下的排放特性，並且還對顆粒粒徑分布進行了評估。
卡爾斯魯厄理工學院（KIT）車輛系統技術研究所的內鼓式試驗臺
Palas® Promo® 2000氣溶膠粒徑譜儀和welas® 2500氣溶膠傳感器等在此次研究中發揮了至關重要的作用。該系統能夠連續監測顆粒質量濃度（PMC）、顆粒數濃度（PNC）以及粒徑分布。其高測量頻率和準確性使研究人員能夠捕捉到不同工況下顆粒物排放的變化，而且其連續實時監測使研究結果更加準確和可靠。
研究者們發現，縱向力和橫向力這兩個因素對輪胎路面顆粒物排放產生了顯著影響。排放水平隨著載荷的增加而上升，而各種輪胎類型也呈現出不同的排放特性。研究結果表明，不同季節的輪胎（夏季、冬季和全季）在排放行為上存在顯著差異。冬季輪胎的排放量明顯高於夏季輪胎，而全季輪胎介於兩者之間。此外，環境溫度也對排放產生影響，較低的溫度下夏季輪胎的排放量較小，而較高的溫度下冬季輪胎的排放量較小。
Palas® Promo® 2000氣溶膠粒徑譜儀能夠測量0.2 µm至100 µm四個測量範圍內的顆粒，采樣頻率高達1 Hz，並且使用特殊的校準粉塵（Palas® MonoDust）對每個範圍進行校準。設備的氣溶膠流速為5升/分鐘，能夠檢測到高達4 x 103 顆粒/cm3的粒子數濃度，且不會出現任何重合誤差，能夠確保實驗測試的順利進行，推動科研成果的突破。例如，在下圖中，Palas®粒徑譜儀分別呈現了，在環境溫度為25℃，SRT值為60時，夏季輪胎的顆粒濃度與縱向力和側向力的變化過程計算曲線。
在環境溫度為25℃，SRT值為60時，夏季輪胎的顆粒濃度與縱向力的變化過程計算曲線
在環境溫度為25℃，SRT值為60時，夏季輪胎的顆粒濃度與側向力的變化過程計算曲線
這項研究還關註了顆粒物的粒徑分布，發現不同負載條件下顆粒粒徑的變化與負載水平呈正相關。這意味著在負載條件下，顆粒粒徑變大，從而進壹步影響了顆粒物的排放特性。除了顆粒質量濃度（PMC）和顆粒數濃度（PNC）之外，Palas® Promo®氣溶膠光譜儀還記錄了顆粒物每秒出現的粒徑分布。它能為每個穿過測量腔體的粒子記錄壹個散射光脈沖，根據散射光脈沖的大小和其它相關參數，最終可以得出粒子的大小和質量，這些優勢都是卡爾斯魯厄理工學院車輛系統技術研究所選擇Palas®的重要原因。例如，下圖分別顯示了夏季輪胎在不同載荷條件下典型顆粒質量和顆粒數的分布情況。
夏季輪胎不同載荷條件下典型顆粒質量分布
夏季輪胎不同載荷條件下典型顆粒數分布
通過這項研究，研究人員不僅深入了解了輪胎路面顆粒物排放的機制，還為如何減少這些排放提供了有價值的指導。將來，這些研究結果可能有助於制定更加科學合理的交通和環境政策，從而改善空氣質量，保障人們的健康。Palas® Promo®光散射氣溶膠粒徑譜儀系統的應用也為類似的研究提供了壹種強大的技術支持，有望在更多領域中發揮重要作用，推動環境保護和可持續發展。
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Palas® Promo® 2000氣溶膠粒徑譜儀
產品優勢
· 測量範圍為2至100 µm（在壹臺設備中可選擇 4 個測量範圍）
· 僅在壹臺設備中最多四個測量範圍：
‒ 0.2 µm ‒ 10 µm
‒ 0.3 µm ‒ 17 µm
‒ 0.6 µm ‒ 40 µm
‒ 2 µm ‒ 100 µm（附加傳感器2300和2500）
· 每個測量範圍多達128個尺寸通道，濃度範圍為1顆粒/ cm3至106顆粒/ cm3
· 不同折射率的校準曲線
· 從2 µm開始的非常高且可重現的計數效率
· 耐壓達10 bar（可選）
· 可加熱至250 ℃（可選）
· 光纖技術
· 大觸摸屏、簡單操作
· 校準、清潔和光源更換均可由客戶獨立執行
· 通過RS 232或以太網進行外部控制
· 帶有分析軟件PDAnalyze
· 可選：可通過welas® digital進行操作的軟件PDControl
· 低維護
· 功能可靠
· 減少您的運營費用
應用領域
· 排放監控
· 研磨和分類過程控制
· 食品，制藥和化工行業的生產過程監控
· 測試完整的過濾器，慣性和濕式分離器或靜電除塵器
Palas®定期開展各種主題的在線研討會來傳遞氣溶膠測量技術的專業知識，來自全球的Palas®專業技術人員，以及行業學者將為您進行在線詳細講解。歡迎註冊參會，盡快獲悉在線研討會信息！
主題：亞微米&微米氣溶膠的表征與分析
時間：2023年9月22日，周五 15:00-16:00
主講人：伊方傑 先生
Palas®中國工業與高校科研行業經理