CN110702471A - 一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及安全壳内气溶胶试验技术领域，具体公开了一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置。该装置包括采样头、采样连接管以及采样管，其中，采样头为壳体空腔结构，其上均匀分布有若干个进气孔，所述的采样头一端为一体成型的圆柱状采样管连接管，所述的采样管连接管通过可拆卸的方式固定设置在采样管的端部；所述的采样头能够对通过进气孔进入采样头空腔内的采样气体产生搅浑，使采样气体均匀混合。该装置解决了现有直管式采样头在气溶胶迁移机理试验中的不足，采用球形、圆柱筒以及圆盘形的采样头结构，并在其表面均匀开孔，形成360°的采样进气，减少了周围气流的扰动，同时可实现采样头内气体的均匀混合，从而提高测量的准确度。
Description
技术领域
本发明属于安全壳内气溶胶试验技术领域，具体涉及一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置。
背景技术
气溶胶是能够长时间悬浮在气体中的液态或固态颗粒，气溶胶颗粒的粒度一般在0.001μm～100μm。在气象、农业、医学、环境、军事等领域，对于气溶胶的研究较多，更多关注气溶胶颗粒物的浓度测量和去除。
在核电领域，核电厂在严重事故条件下，放射性裂变产物以气态、蒸气、气溶胶形式释放、迁移。其中，气溶胶以固态或液态颗粒的形式悬浮在气空间中，是放射性裂变产物的主要存在形式，其在安全壳气空间内的迁移、去除(包括自然沉积去除及安全专设系统作用下去除)和分布直接影响最终释放到环境中的放射性源项，因此，气溶胶一直是近二十年来反应堆安全领域的重点研究方向之一。气溶胶迁移机理主要包括：碰撞、聚合、凝结/蒸发、沉积、破碎、均相成核等自然沉积行为；生长、沉积、热泳及扩散泳、扩散作用等物理化学现象。
为了研究这些现象，通常开展相关的试验，模拟核电厂严重事故下的环境条件，研究气溶胶迁移行为。试验过程中的气溶胶采样测量的准确度对于气溶胶行为研究影响非常大。
国际上相关试验研究主要包括：欧洲委员会支持的PHEBUS FP国际计划；德国联邦研究和技术部(BMFT)和美国核管会(USNRC)资助开展的DEMONA试验；德国法兰克福Battelle研究所于1988年～1993年进行的VANAM试验；德国法兰克福的Battelle研究所于1993年～1997年进行的KAEVER项目；芬兰技术研究中心(Technical Research Centre ofFinland，VTT)开展的AHMED试验；德国Eschborn的THAI试验设施(Thermal Hydraulics,Aerosols,Iodine)，等。这些试验设施采用的气溶胶采样头均为简单的直管。
在气溶胶迁移机理试验过程中，通过调节采样管插入的深度和位置，可以测量试验容器内不同位置处的气溶胶颗粒数和粒径分布，但由于采样的过程是一个持续的过程，单一方向的采样会对周围空间形成一个扰动。由于气溶胶迁移机理试验关注气溶胶颗粒物在空间内的分布，因此，这种单一方向的扰动对于颗粒物浓度和粒径的准确测量是不期望的，需要进行技术改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其可以克服现有直管取样导致取样气流方向一致，不能均匀反映取样点周围气体颗粒物浓度和粒径分布。
本发明的技术方案如下：一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，该装置包括采样头、采样连接管以及采样管，其中，采样头为壳体空腔结构，其上均匀分布有若干个进气孔，所述的采样头一端为一体成型的圆柱状采样管连接管，所述的采样管连接管通过可拆卸的方式固定设置在采样管的端部；所述的采样头能够对通过进气孔进入采样头空腔内的采样气体产生搅浑，使采样气体均匀混合。
所述的采样头为中空球体结构的采样头A；所述的采样头A上均匀开有若干个进气孔，可使通过进气孔进入采样头A球形空腔内的采样气体进行均匀混合。
所述的采样头为圆柱筒体结构的采样头B；所述的采样头B圆柱筒壁上均匀开有若干个进气孔，使通过进气孔进入采样头B圆柱体空腔内的采样气体进行均匀混合。
所述的采样头为圆盘形状的采样头C，其中，所述的采样头C为两片圆盘结构，其通过周向布置的若干个连接柱连接固定，在其中一个圆盘面上均匀开有若干个进气孔，另一个圆盘中心向外突出形成一体成型的圆柱筒状采样管连接管。
所述的采样管侧壁包覆有冷却循环系统，实现对采样管的温度控制。
所述的采样管侧壁包覆冷却水箱，在所述的冷却水箱的下端面开有冷却水进口，在所述的冷却水箱的上端面上开有冷却水出口，通过冷却水箱中的循环水对采样管进行温度控制。
所述的采样管与采样管连接管可拆卸的连接方式包括螺纹连接、法兰盘连接、承插连接以及嵌套连接。
所述的采样头A应用在球形容器或大空间容器内进行取样。
所述的采样头B应用在小尺寸圆柱形容器内取样。
所述的采样头C应用于小尺寸矩形容器内取样。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，解决了现有直管式采样头在气溶胶迁移机理试验中的不足，采用球形、圆柱筒以及圆盘形的采样头结构，并在其表面均匀开孔，形成360°的采样进气，减少了周围气流的扰动，同时可实现采样头内气体的均匀混合，从而提高测量的准确度。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置结构示意图；
图2为本发明所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样头结构示意图；
图3为本发明所述的另一种用于气溶胶迁移机理试验的采样头结构示意图；
图4为本发明所述的第三种用于气溶胶迁移机理试验的采样头结构示意图；
图5为图4中的A-A剖视图；
图中：1、采样管连接管；2、进气孔；3、采样头；4、采样管；5、冷却水进口；6、冷却水箱；7、冷却水出口；8、采样头A；9、采样头B；10、采样头C；11、连接柱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置包括采样头3、采样管连接管1以及采样管4，其中，采样头3为中空球体结构的采样头A8，其上均匀分布有若干个进气孔2，采样头A8一端向外突出形成一体成型的圆柱筒状采样管连接管1，其中，采样管连接管1通过螺纹连接，固定安装在圆柱管状结构的采样管4的端部，在采样管侧壁包覆有冷却水箱6，在冷却水箱6的下端面开有冷却水进口5，在冷却水箱6的上端面上开有冷却水出口7，通过冷却水箱6中的循环水对采样管4进行降温；采样头A8内部为球形空腔，采样气体经过进气孔2进入球形气腔，形成一定的搅浑，使气体均匀混合；进气孔均匀分布在球头表面，因此，取样其他能够反映采样点附件的颗粒物浓度和粒径分布；采样头A8适合在球形容器或大空间容器内取样。
实施例2
如图1、图3所示，一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置包括采样头3、采样管连接管1以及采样管4，其中，采样头3为圆柱筒体结构的采样头B9，其上均匀分布有若干个进气孔2，采样头B9一端中心向外突出形成一体成型的圆柱筒状采样管连接管1，其中，采样管连接管1通过法兰盘连接方式，固定安装在圆柱管状结构的采样管4的端部，在采样管侧壁包覆有冷却水箱6，在冷却水箱6的下端面开有冷却水进口5，在冷却水箱6的上端面上开有冷却水出口7，通过冷却水箱6中的循环水对采样管4进行降温；采样头B9内部为圆柱体状的空腔，采样气体经过进气孔2进入圆柱体气腔，形成一定的搅浑，使气体均匀混合；进气孔2均匀分布在圆柱筒体表面，因此，取样其他能够反映采样点附件的颗粒物浓度和粒径分布；采样头B9适合在小尺寸圆柱形容器内取样。
实施例3
如图1、图4、图5所示，一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置包括采样头3、采样管连接管1以及采样管4，其中，采样头3为圆盘形状的采样头C10，其中，采样头C10为两片圆盘结构，其通过周向布置的若干个连接柱11连接固定，在其中一个圆盘面上均匀开有若干个进气孔2，另一个圆盘中心向外突出形成一体成型的圆柱筒状采样管连接管1，其中，采样管连接管1通过承插或者嵌套式连接方式，固定安装在圆柱管状结构的采样管4的端部，在采样管侧壁包覆有冷却水箱6，在冷却水箱6的下端面开有冷却水进口5，在冷却水箱6的上端面上开有冷却水出口7，通过冷却水箱6中的循环水对采样管4进行降温；采样头C10采样时，采样气体通过两片圆盘之间间隙以及进气孔2进入采样管4；采样头C10适合小尺寸矩形容器内取样。
Claims (10)
1.一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：该装置包括采样头(3)、采样连接管(1)以及采样管(4)，其中，采样头(3)为壳体空腔结构，其上均匀分布有若干个进气孔(2)，所述的采样头一端为一体成型的圆柱状采样管连接管(1)，所述的采样管连接管(1)通过可拆卸的方式固定设置在采样管(4)的端部；所述的采样头(3)能够对通过进气孔(2)进入采样头(3)空腔内的采样气体产生搅浑，使采样气体均匀混合。
2.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样头(3)为中空球体结构的采样头A(8)；所述的采样头A(8)上均匀开有若干个进气孔(2)，可使通过进气孔(2)进入采样头A(8)球形空腔内的采样气体进行均匀混合。
3.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样头(3)为圆柱筒体结构的采样头B(9)；所述的采样头B(9)圆柱筒壁上均匀开有若干个进气孔(2)，使通过进气孔(2)进入采样头B(9)圆柱体空腔内的采样气体进行均匀混合。
4.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样头(3)为圆盘形状的采样头C(10)，其中，所述的采样头C(10)为两片圆盘结构，其通过周向布置的若干个连接柱(11)连接固定，在其中一个圆盘面上均匀开有若干个进气孔(2)，另一个圆盘中心向外突出形成一体成型的圆柱筒状采样管连接管(1)。
5.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样管(4)侧壁包覆有冷却循环系统，实现对采样管(4)的温度控制。
6.根据权利要求1或5所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样管(4)侧壁包覆冷却水箱，在所述的冷却水箱(6)的下端面开有冷却水进口(5)，在所述的冷却水箱(6)的上端面上开有冷却水出口(7)，通过冷却水箱(6)中的循环水对采样管(4)进行温度控制。
7.根据权利要求1所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样管(4)与采样管连接管(1)可拆卸的连接方式包括螺纹连接、法兰盘连接、承插连接以及嵌套连接。
8.根据权利要求2所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样头A(8)应用在球形容器或大空间容器内进行取样。
9.根据权利要求3所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样头B(9)应用在小尺寸圆柱形容器内取样。
10.根据权利要求4所述的一种用于气溶胶迁移机理试验的采样装置，其特征在于：所述的采样头C(10)应用于小尺寸矩形容器内取样。
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