专利名称：气态流出物监测专用取样管嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型属于核电厂流出物排放辐射监测装置，具体涉及一种气态流出物监测专用取样管嘴。
背景技术：
为了评估核设施对周围环境的影响，法规要求，对核设施流出物必须进行放射性活度监测。核设施的放射性流出物分为气载和液态流出物两种，其中气载流出物主要是通过管道或烟 排放到环境中去。核设施通常设置了气体取样系统，对气载流出物进行连续取样测量。由于放射性物质在管道或烟 流场中的分布可能不均匀，因此取得的样品是否具有代表性，将直接影响流出物测量的准确性。为了取得具有代表性的样品，新版标准IS02889-2010主要从取样位置和取样系统设计两个方面提出了定量的技术要求。对于核设施的取样系统，要求其对于空气动力学直径为10 μ m的气溶胶粒子的传输效率不低于50%，才能认为取样系统满足本标准的要求。由于目前采用的等速取样管嘴对于气溶胶的吸入比和传输比很低，所以导致整个取样系统的传输效率很难达到50%以上，有待于进一步对结构加以改进。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种新型气态流出物监测专用取样管嘴结构，降低气溶胶在取样管嘴内壁的损失，从而提高气溶胶的传输比。
本实用新型的技术方案如下:一种气态流出物监测专用取样管嘴，包括管嘴本体，在管嘴本体外设有护套，护套内壁与管嘴本体外壁之间设有阻流元件。进一步，如上所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其中，所述的护套内径大于管嘴本体的最大外径，所述阻流元件置于护套和管嘴本体之间的部分空间中。进一步，如上所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其中，所述的阻流元件为环形结构，阻流元件与管嘴本体外壁相连接，或者与护套内壁相连接。进一步，如上所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其中，所述的阻流元件使管嘴本体和护套之间供气流通过的最小环形横截面积为护套整个横截面积的30%。本实用新型的有益效果如下:本实用新型所提供的取样管嘴加装了护套，能够比一般边缘锋利的取样嘴降低气溶胶在其内壁的损失，从而提高了气溶胶的传输比。另外，该取样管嘴还可以在自由流速度发生较大变化的时候，保持取样速度基本恒定，从而降低了对取样控制的要求。
图1为本实用新型护套式取样管嘴的一种实施例结构示意图；图2为本实用新型护套式取样管嘴的运行原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。加装护套的取样管嘴，能够比一般边缘锋利的取样嘴降低内壁损失。同时，带护套的取样管嘴对于非设计运行工况具有更低的敏感性。护套式取样管嘴的设计实例见图1，其取样流量为170L/min。取样管嘴包括管嘴本体I，在管嘴本体I外设有护套2，护套内壁与管嘴本体外壁之间设有阻流元件3。所述的护套2的内径大于管嘴本体I的最大外径，所述阻流元件3置于护套2和管嘴本体I之间的部分空间中。本实施例中的阻流元件为环形结构，与管嘴本体外壁相连接，但是，本实用新型并不限定于这种形式，阻流元件也可以与护套内壁相连接。对于阻流元件的尺寸设计上，阻流元件使管嘴本体和护套之间供气流通过的最小环形横截面积为护套整个横截面积的30%即可。护套式取样管嘴的运行原理可参见图2。自由流速Utl进入护套后，减速到Us。通常，Us/U约为1/3，该比率可以通过横截面上流阻元件的设计预先确定。护套内的流体雷诺数在很大的变化范围内，流阻元件与护套内壁之间的流速Ufb约为自由流速的80%。通过增加固定在护套内部的流阻元件的直径，通过护套的流量率和流速比UsZU可以降低。套管内流体相对于自由流通常是亚等速的，因此在套管内通常会形成惯性浓集；由于进入护套的流体被减速，流线发生了弯曲，弯曲在靠近套管壁的区域比靠近套管轴线的区域要严重的多，因此靠近套管壁附近的惯性浓集比中间要严重很多，护套内的浓度将是非均匀的，该模型趋向于过高的估计护套中心区域的浓度比。然而，由于通过取样管嘴对气溶胶进行取样是在套管的中心区域进行，因此，所取样品潜在的气溶胶浓度偏差是很小的。另外，取样管嘴的吸入比主要取决于Stokes数(该参数主要与套管直径有关)，因为套管直径相对较大，因此相比于没有护套取样管嘴，其吸入比几乎是不变的。在相似的应用情况下，带有护套取样嘴的内壁损失预期小于等速取样嘴。套管降低了流速，由于管嘴的设计是相对于套管内的流体为近似等速取样，管嘴入口平面的流速比不带护套的等速取样管嘴入口平面的流速小。而且，对于固定取样率，带护套的取样管嘴直径大于不带护套的取样管嘴，这是因为带护套管嘴的取样气体流速较低。根据定性和定量的分析，管壁损失随流速的增加而增加，随管嘴直径的减小而增加。因此，采用带有护套管嘴，通过降低流速和增加管道尺寸，从而减少管壁损失。气态流出物监测专用取样管嘴作为取样系统的一部分，需要与取样泵、取样管道、样品收集器和监测仪等设备配合使用。取样管嘴的详细设计应与被测流体工况，取样速率等工作参数相适应，从而使得护套式取样管嘴的传输比在80% 130%之间。另外，护套式取样管嘴需要布置在被测气体流场各个要素充分混合的截面抽取样品，才能获取具有代表性的样品用于测量与分析。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范 围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种气态流出物监测专用取样管嘴，包括管嘴本体(1)，其特征在于:在管嘴本体(I)外设有护套(2)，护套(2)的内壁与管嘴本体(I)的外壁之间设有阻流元件(3)。
2.如权利要求1所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其特征在于:所述的护套(2)内径大于管嘴本体(I)的最大外径，所述阻流元件(3)置于护套(2)和管嘴本体(I)之间的部分空间中。
3.如权利要求2所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其特征在于:所述的阻流元件(3 )为环形结构，阻流元件(3 )与管嘴本体(I)外壁相连接。
4.如权利要求2所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其特征在于:所述的阻流元件(3)为环形结构，阻流元件(3)与护套(2)内壁相连接。
5.如权利要求3或4所述的气态流出物监测专用取样管嘴，其特征在于:所述的阻流元件(3)使管嘴本体(I)和护套(2)之间供气流通过的最小环形横截面积为护套(2)整个横截面积的 30%。
专利摘要本实用新型属于核电厂流出物排放辐射监测装置，具体涉及一种气态流出物监测专用取样管嘴。其结构包括管嘴本体，在管嘴本体外设有护套，护套内壁与管嘴本体外壁之间设有阻流元件。本实用新型所提供的取样管嘴加装了护套，能够比一般边缘锋利的取样嘴降低气溶胶在其内壁的损失，从而提高了气溶胶的传输比。另外，该取样管嘴还可以在自由流速度发生较大变化的时候，保持取样速度基本恒定，从而降低了对取样控制的要求。
文档编号G01T7/02GK203133287SQ20132000492
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者王勇, 丁世海, 尹振羽, 许光, 王平 申请人:中国核电工程有限公司