專利名稱：氣態流出物監測專用取樣管嘴的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于核電廠流出物排放輻射監測裝置，具體涉及一種氣態流出物監測專用取樣管嘴。
背景技術：
為了評估核設施對周圍環境的影響，法規要求，對核設施流出物必須進行放射性活度監測。核設施的放射性流出物分為氣載和液態流出物兩種，其中氣載流出物主要是通過管道或煙 排放到環境中去。核設施通常設置了氣體取樣系統，對氣載流出物進行連續取樣測量。由于放射性物質在管道或煙 流場中的分布可能不均勻，因此取得的樣品是否具有代表性，將直接影響流出物測量的準確性。為了取得具有代表性的樣品，新版標準IS02889-2010主要從取樣位置和取樣系統設計兩個方面提出了定量的技術要求。對于核設施的取樣系統，要求其對于空氣動力學直徑為10 μ m的氣溶膠粒子的傳輸效率不低于50%，才能認為取樣系統滿足本標準的要求。由于目前采用的等速取樣管嘴對于氣溶膠的吸入比和傳輸比很低，所以導致整個取樣系統的傳輸效率很難達到50%以上，有待于進一步對結構加以改進。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種新型氣態流出物監測專用取樣管嘴結構，降低氣溶膠在取樣管嘴內壁的損失，從而提高氣溶膠的傳輸比。
本實用新型的技術方案如下:一種氣態流出物監測專用取樣管嘴，包括管嘴本體，在管嘴本體外設有護套，護套內壁與管嘴本體外壁之間設有阻流元件。進一步，如上所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其中，所述的護套內徑大于管嘴本體的最大外徑，所述阻流元件置于護套和管嘴本體之間的部分空間中。進一步，如上所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其中，所述的阻流元件為環形結構，阻流元件與管嘴本體外壁相連接，或者與護套內壁相連接。進一步，如上所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其中，所述的阻流元件使管嘴本體和護套之間供氣流通過的最小環形橫截面積為護套整個橫截面積的30%。本實用新型的有益效果如下:本實用新型所提供的取樣管嘴加裝了護套，能夠比一般邊緣鋒利的取樣嘴降低氣溶膠在其內壁的損失，從而提高了氣溶膠的傳輸比。另外，該取樣管嘴還可以在自由流速度發生較大變化的時候，保持取樣速度基本恒定，從而降低了對取樣控制的要求。
圖1為本實用新型護套式取樣管嘴的一種實施例結構示意圖；圖2為本實用新型護套式取樣管嘴的運行原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。加裝護套的取樣管嘴，能夠比一般邊緣鋒利的取樣嘴降低內壁損失。同時，帶護套的取樣管嘴對于非設計運行工況具有更低的敏感性。護套式取樣管嘴的設計實例見圖1，其取樣流量為170L/min。取樣管嘴包括管嘴本體I，在管嘴本體I外設有護套2，護套內壁與管嘴本體外壁之間設有阻流元件3。所述的護套2的內徑大于管嘴本體I的最大外徑，所述阻流元件3置于護套2和管嘴本體I之間的部分空間中。本實施例中的阻流元件為環形結構，與管嘴本體外壁相連接，但是，本實用新型并不限定于這種形式，阻流元件也可以與護套內壁相連接。對于阻流元件的尺寸設計上，阻流元件使管嘴本體和護套之間供氣流通過的最小環形橫截面積為護套整個橫截面積的30%即可。護套式取樣管嘴的運行原理可參見圖2。自由流速Utl進入護套后，減速到Us。通常，Us/U約為1/3，該比率可以通過橫截面上流阻元件的設計預先確定。護套內的流體雷諾數在很大的變化范圍內，流阻元件與護套內壁之間的流速Ufb約為自由流速的80%。通過增加固定在護套內部的流阻元件的直徑，通過護套的流量率和流速比UsZU可以降低。套管內流體相對于自由流通常是亞等速的，因此在套管內通常會形成慣性濃集；由于進入護套的流體被減速，流線發生了彎曲，彎曲在靠近套管壁的區域比靠近套管軸線的區域要嚴重的多，因此靠近套管壁附近的慣性濃集比中間要嚴重很多，護套內的濃度將是非均勻的，該模型趨向于過高的估計護套中心區域的濃度比。然而，由于通過取樣管嘴對氣溶膠進行取樣是在套管的中心區域進行，因此，所取樣品潛在的氣溶膠濃度偏差是很小的。另外，取樣管嘴的吸入比主要取決于Stokes數(該參數主要與套管直徑有關)，因為套管直徑相對較大，因此相比于沒有護套取樣管嘴，其吸入比幾乎是不變的。在相似的應用情況下，帶有護套取樣嘴的內壁損失預期小于等速取樣嘴。套管降低了流速，由于管嘴的設計是相對于套管內的流體為近似等速取樣，管嘴入口平面的流速比不帶護套的等速取樣管嘴入口平面的流速小。而且，對于固定取樣率，帶護套的取樣管嘴直徑大于不帶護套的取樣管嘴，這是因為帶護套管嘴的取樣氣體流速較低。根據定性和定量的分析，管壁損失隨流速的增加而增加，隨管嘴直徑的減小而增加。因此，采用帶有護套管嘴，通過降低流速和增加管道尺寸，從而減少管壁損失。氣態流出物監測專用取樣管嘴作為取樣系統的一部分，需要與取樣泵、取樣管道、樣品收集器和監測儀等設備配合使用。取樣管嘴的詳細設計應與被測流體工況，取樣速率等工作參數相適應，從而使得護套式取樣管嘴的傳輸比在80% 130%之間。另外，護套式取樣管嘴需要布置在被測氣體流場各個要素充分混合的截面抽取樣品，才能獲取具有代表性的樣品用于測量與分析。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其同等技術的范 圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求1.一種氣態流出物監測專用取樣管嘴，包括管嘴本體(1)，其特征在于:在管嘴本體(I)外設有護套(2)，護套(2)的內壁與管嘴本體(I)的外壁之間設有阻流元件(3)。
2.如權利要求1所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其特征在于:所述的護套(2)內徑大于管嘴本體(I)的最大外徑，所述阻流元件(3)置于護套(2)和管嘴本體(I)之間的部分空間中。
3.如權利要求2所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其特征在于:所述的阻流元件(3 )為環形結構，阻流元件(3 )與管嘴本體(I)外壁相連接。
4.如權利要求2所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其特征在于:所述的阻流元件(3)為環形結構，阻流元件(3)與護套(2)內壁相連接。
5.如權利要求3或4所述的氣態流出物監測專用取樣管嘴，其特征在于:所述的阻流元件(3)使管嘴本體(I)和護套(2)之間供氣流通過的最小環形橫截面積為護套(2)整個橫截面積的 30%。
專利摘要本實用新型屬于核電廠流出物排放輻射監測裝置，具體涉及一種氣態流出物監測專用取樣管嘴。其結構包括管嘴本體，在管嘴本體外設有護套，護套內壁與管嘴本體外壁之間設有阻流元件。本實用新型所提供的取樣管嘴加裝了護套，能夠比一般邊緣鋒利的取樣嘴降低氣溶膠在其內壁的損失，從而提高了氣溶膠的傳輸比。另外，該取樣管嘴還可以在自由流速度發生較大變化的時候，保持取樣速度基本恒定，從而降低了對取樣控制的要求。
文檔編號G01T7/02GK203133287SQ20132000492
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月5日 優先權日2013年1月5日
發明者王勇, 丁世海, 尹振羽, 許光, 王平 申請人:中國核電工程有限公司