[实用新型]气态流出物监测专用取样管嘴

说明书

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囱排放到环境中去。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囱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ISO2889-2010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10μm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。

附图说明

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

下面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1，在管嘴本体1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1的最大外径，所述阻流元件3置于护套2和管嘴本体1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U₀进入护套后，减速到U_s。通常，U_s/U₀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U_FB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U_s/U₀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。