一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置及方法与流程

本发明具体涉及一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置及方法。

背景技术：

1、缝隙内气溶胶滞留现象在核电厂安全设计、放射性物质容器运输等领域内被广泛关注，缝隙内气溶胶滞留效率的测量技术一直是缝隙内气溶胶滞留现象研究的一个难点。目前，主流的测量方法是通过气溶胶光谱仪进行测量和称重法。但是，使用气溶胶光谱仪进行测量存在如下几个问题：1)若使用两个探头同时测量缝隙上下游的气溶胶浓度，则无法规避不同探头之间的误差；

2、2)若使用一个探头测上下游的气溶胶浓度，则时间延迟会对上下游结果引入误差；3)气溶胶光谱仪属于光学仪器，仪器本身的信号重合度会对粒子计数引入一定量的测量固有误差。而称重法对天平的精度要求很高，实验室电机工作、管道振动等因素会增加天平测量的误差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置及方法，相比于现有技术，可以规避传统技术中因探头、时间延迟、光学仪器本身信号重合度等问题引入的误差，测量精度高。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案是：

3、根据本发明的一个方面，提供一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，包括气溶胶进气机构、第一回路、第二回路、以及流量计，其中：

4、所述第一回路与所述第二回路并列设置，两者的上游端均与所述气溶胶进气机构相连，以通入气溶胶，且第一回路上设有第一滤膜和第一缝隙试验件，第二回路上设有第二缝隙试验件和第二滤膜；

5、所述流量计与第一回路、第二回路两者的下游端分别相连，用于测量第一回路、第二回路的流量。

6、优选的是，本装置还包括气溶胶光谱仪，所述气溶胶光谱仪与第一回路、第二回路的上游端相连，用于检测第一缝隙试验件和第二缝隙试验件上游的气溶胶粒径分布和浓度。

7、优选的是，所述气溶胶进气机构包括空压机、气溶胶发生器，其中：

8、所述气溶胶发生器与所述第一回路、所述第二回路分别相连，用于产生气溶胶，并将其通入到第一回路和第二回路；

9、所述空压机与所述气溶胶发生器相连，用于向气溶胶发生器提供压缩气体，以产生气溶胶。

10、优选的是，所述气溶胶进气机构还包括气溶胶混合容器，所述气溶胶发生器通过所述气溶胶混合容器与所述第一回路、所述第二回路分别相连，气溶胶混合容器用于提供实验所需的热工环境，以使气溶胶发生器产生的气溶胶达到实验所需的气溶胶条件之后再通入到第一回路、第二回路。

11、优选的是，所述第一滤膜和所述第二滤膜分别通过滤膜夹可拆卸地安装在第一回路和第二回路中的管道上，其中，第一滤膜采用的滤膜夹为耐压滤膜夹。

12、优选的是，所述第一缝隙试验件与所述第二缝隙试验件的规格相同。

13、优选的是，本装置还包括气溶胶含量分析系统，用于测量第一滤膜和第二滤膜上的气溶胶含量。

14、根据本发明的另一个方面，提供一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验方法，采用以上所述的实验装置，其步骤包括：

15、测量第一缝隙试验件和第二缝隙试验件的流量；

16、测量第一滤膜和第二滤膜上的气溶胶含量；

17、根据第一缝隙试验件和第二缝隙试验件的流量、第一滤膜和第二滤膜上的气溶胶含量，计算缝隙内气溶胶滞留效率。

18、优选的是，在使气溶胶分别流经第一滤膜和第二滤膜之前，还包括：

19、先通过气溶胶光谱仪对通入的气溶胶的粒径分布和浓度进行监测，直至通入的气溶胶的粒径分布和浓度达到所需的实验条件后，停止通入气溶胶，并使气溶胶分别流经第一滤膜和第二滤膜。

20、优选的是，所述缝隙内气溶胶滞留效率的计算式为：

21、

22、式中，q13为第一回路的流量，l/min；q14为第二回路的流量，l/min；m12为第一滤膜上的气溶胶质量，μg；m15为第二滤膜上的气溶胶质量，μg。

23、有益效果：

24、本发明的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置及方法，相比于现有技术，至少具有以下优点：

25、(1)可以规避传统测量方法中气溶胶光谱仪测量存在的因探头、时间延迟等问题(即：若使用两个探头同时测量缝隙上下游的气溶胶浓度，则无法规避不同探头之间的误差；若使用一个探头测上下游的气溶胶浓度，则时间延迟会对上下游结果引入误差)引入的误差，比传统的气溶胶光谱仪测量的测量精度高。

26、(2)由于规避在高粒子数浓度工况下粒子重合度会不可避免的对光学测量仪器引入测量误差的问题，因此测量精度高于使用光学测量仪器直接进行测量的结果。

27、(3)由于未对滤膜直接进行称重测量，规避了传统方法中采用微量天平称重过程的误差。

技术特征：

1.一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，包括气溶胶进气机构、第一回路、第二回路、以及流量计(17)，

2.根据权利要求1所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，还包括气溶胶光谱仪(16)，

3.根据权利要求1或2所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，所述气溶胶进气机构包括空压机(1)、气溶胶发生器(2)，

4.根据权利要求3所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，所述气溶胶进气机构还包括气溶胶混合容器(3)，

5.根据权利要求4所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，所述第一滤膜和所述第二滤膜分别通过滤膜夹可拆卸地安装在第一回路和第二回路中的管道上，其中，第一滤膜所用的滤膜夹为耐压滤膜夹。

6.根据权利要求4所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，所述第一缝隙试验件与所述第二缝隙试验件的规格相同。

7.根据权利要求4所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，所述装置还包括气溶胶含量分析系统，用于测量第一滤膜和第二滤膜上的气溶胶含量。

8.一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的实验装置，其步骤包括：

9.根据权利要求8所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验方法，其特征在于，在使气溶胶分别流经第一滤膜和第二滤膜之前，还包括：

10.根据权利要求8或9所述的用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验装置，其特征在于，所述缝隙内气溶胶滞留效率的计算式为：

技术总结
本发明公开一种用于测量缝隙内气溶胶滞留效率的实验方法及方法，该装置包括气溶胶进气机构、第一回路、第二回路、流量计，第一回路与第二回路并列设置，两者的上游端均与气溶胶进气机构相连，且第一回路上设有第一滤膜和第一缝隙试验件，第二回路上设有第二缝隙试验件和第二滤膜；流量计与第一回路、第二回路两者的下游端分别相连。该方法包括：测量第一缝隙试验件和第二缝隙试验件的流量；测量第一滤膜和第二滤膜上的气溶胶含量；根据第一缝隙试验件和第二缝隙试验件的流量、第一滤膜和第二滤膜上的气溶胶含量，计算缝隙内气溶胶滞留效率。本发明可规避传统技术中因探头、时间延迟、光学仪器本身信号重合度等问题引入的误差，测量精度高。

技术研发人员：孙晓晖,王辉,张旭昊,石雪垚,齐志超,林盛盛,李精精,蔡盟利,孙婧,王贺南,常愿,雷宁博
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15