Abstract A toroidal-shaped differential mobility analyzer (DMA), called toroidal Hanyang-DMA (toroidal Hy-DMA), was developed for particle characterization. The height, width, and weight of the newly developed toroidal Hy-DMA are 8 cm, 14 cm, and 1.2 kg, respectively, indicating that it is much more compact and lighter than the TSI long-DMA; nevertheless, the classifiable particle size range is up to 400 nm. Therefore, the toroidal Hy-DMA can be useful for many applications in a limited space owing to its small size. The performance of the Hy-DMA was evaluated using tandem differential mobility analyzer (TDMA) experiments with two identical Hy-DMAs and numerical simulations using a single-particle tracking analysis in a Lagrangian framework. To simulate particle behaviors, a flow-rate-weighted particle injection method, which is more realistic, was employed, and the proposed particle tracking method can be widely applied to any non-plug flow conditions. The obtained experimental data and numerical results of central particle sizes are consistent with each other. Empirical and numerical transfer functions of the toroidal Hy-DMA were obtained and compared with those of other types of well-known DMAs. It is concluded that the toroidal Hy-DMA has an empirical transmission probability ranging from 0.5 to 0.9 and a sizing resolution ranging from 5.5 to 9.0, which indicates acceptable performance in classifying monodisperse particles within the test size range of 20 to 400 nm. Copyright © 2019 American Association for Aerosol Research

中文翻译：

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开发用于有效测量空气中颗粒物的环形差分迁移率分析仪：实验和建模

摘要 开发了一种环形差分迁移率分析仪 (DMA)，称为环形汉阳-DMA (toroidal Hy-DMA)，用于颗粒表征。新开发的环形Hy-DMA的高、宽、重分别为8 cm、14 cm和1.2 kg，表明它比TSI long-DMA更加小巧轻便；尽管如此，可分类的粒径范围高达 400 nm。因此，环形 Hy-DMA 由于其尺寸小，可用于有限空间内的许多应用。Hy-DMA 的性能使用串联差分迁移率分析仪 (TDMA) 实验与两个相同的 Hy-DMA 进行评估，并使用拉格朗日框架中的单粒子跟踪分析进行数值模拟。为了模拟粒子行为，一种更真实的流速加权粒子注入方法，被采用，并且所提出的粒子跟踪方法可以广泛应用于任何非塞流条件。得到的实验数据与中心粒径的数值结果是一致的。获得了环形 Hy-DMA 的经验和数值传递函数，并与其他类型的众所周知的 DMA 进行了比较。得出的结论是，环形 Hy-DMA 的经验传输概率范围为 0.5 至 0.9，粒度分辨率范围为 5.5 至 9.0，这表明在 20 至 400 nm 的测试尺寸范围内对单分散颗粒进行分类时具有可接受的性能。版权所有 © 2019 美国气溶胶研究协会 得到的实验数据与中心粒径的数值结果是一致的。获得了环形 Hy-DMA 的经验和数值传递函数，并与其他类型的众所周知的 DMA 进行了比较。得出的结论是，环形 Hy-DMA 的经验传输概率范围为 0.5 至 0.9，粒度分辨率范围为 5.5 至 9.0，这表明在 20 至 400 nm 的测试尺寸范围内对单分散颗粒进行分类时具有可接受的性能。版权所有 © 2019 美国气溶胶研究协会 得到的实验数据与中心粒径的数值结果是一致的。获得了环形 Hy-DMA 的经验和数值传递函数，并与其他类型的众所周知的 DMA 进行了比较。得出的结论是，环形 Hy-DMA 的经验传输概率范围为 0.5 至 0.9，粒度分辨率范围为 5.5 至 9.0，这表明在 20 至 400 nm 的测试尺寸范围内对单分散颗粒进行分类时具有可接受的性能。版权所有 © 2019 美国气溶胶研究协会 得出的结论是，环形 Hy-DMA 的经验传输概率范围为 0.5 至 0.9，粒度分辨率范围为 5.5 至 9.0，这表明在 20 至 400 nm 的测试尺寸范围内对单分散颗粒进行分类时具有可接受的性能。版权所有 © 2019 美国气溶胶研究协会 得出的结论是，环形 Hy-DMA 的经验传输概率范围为 0.5 至 0.9，粒度分辨率范围为 5.5 至 9.0，这表明在 20 至 400 nm 的测试尺寸范围内对单分散颗粒进行分类时具有可接受的性能。版权所有 © 2019 美国气溶胶研究协会