[发明专利]分析高温堆破口事故中石墨粉尘重悬浮规律的装置及方法

权利要求书

1.一种分析高温堆破口事故中石墨粉尘重悬浮规律的装置，其特征在于：该装置主要由高压储气系统（2）、排放管道（5）、石墨粉尘沉积壁面（6）、声速喷嘴（8）和真空罐（9）组成，高压储气系统（2）提供排放过程中需要的气源，其连接排放管道（5），排放管道（5）连接声速喷嘴（8），声速喷嘴（8）连接真空罐（9），石墨粉尘沉积壁面（6）设置于排放管道（5）中，该壁面上预先沉积有石墨粉尘。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：石墨粉尘沉积壁面（6）水平安置于排放管道（5）中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：排放管道（5）的内壁面上刻有可以安置石墨粉尘沉积壁面（6）的槽道，使石墨粉尘沉积壁面（6）活动安置于排放管道（5）中，气体排放前后可以将沉积有石墨粉尘的石墨粉尘沉积壁面（6）从排放管道（5）中抽出。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：排放管道两端采用法兰连接，排放管道的进出口分别布置一个压力表，用于记录排放过程中排放管道前后的压差变化情况。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：高压储气系统（2）和排放管道（5）之间的连接管道上安装有流量计（4），流量计（4）记录排放过程中气流的流量，包括瞬时流量和累积流量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：流量计（4）和高压储气系统（2）之间还设置有电磁阀（3），通过电磁阀（3）控制排放过程的启停。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：排放管道（5）和声速喷嘴（8）之间设置有截止阀（7），排放结束后，关闭截止阀（7），可以封闭真空罐（9）。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：高压储气系统（2）连接1个或多个高压气瓶（1），由高压气瓶（1）注气补充气体，高压储气系统（2）上安置有压力表和温度计，用于记录排放过程中压力、温度的变化。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：由真空罐（9）连接有真空泵（10），通过真空泵（10）对真空罐（9）进行抽气，可以使真空罐（9）内达到设计的真空压，从而使声速喷嘴（8）前后的压差能满足声速喷射需要的压力比。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：声速喷嘴（8）在高压储气系统（2）和真空罐（9）的压差下可以使气流形成声速排放。

11.一种使用权利要求10所述的装置来检测高温堆发生破口事故时壁面沉积石墨粉尘的重悬浮的方法，所述方法主要包括如下步骤：

1）测量前，采用精密天平称取石墨粉尘沉积壁面（6）的初始质量m₁；记录高压储气系统中的初始压力p₁和初始温度T₁；

2）将石墨粉尘沉积壁面（6）安置于排放管道（5）中；

3）将真空罐（9）中压气抽至设计的真空度；

4）打开截止阀（7）；

5）打开电磁阀（3），高压储气系统（2）中的高压气体将流经电磁阀（3）、流量计（4）、排放管道（5）、截止阀（7）和声速喷嘴（8），以声速排入真空罐（9）中；

6）排放过程中流量计采集排放过程中气流的流量值，包括瞬态流量m₂(t)和累积流量m₃;

7）排放过程中高压储气系统的压力表和温度计记录高压储气系统中压力、温度的变化规律p(t),T(t);

8）记录排放过程中排放管道进出口的压力变化情况p₃(t),p₄(t);

9）排放结束后，关闭电磁阀（3）和截止阀（7）；

10）取下排放管道（5）中的石墨粉尘沉积壁面（6），采用精密天平称取排放结束后的质量m₄，记录排放结束后高压储气系统中的气体压力p₂和初始温度T₂；

11）由记录的石墨粉尘沉积壁面排放前后的质量，可以得到发生重悬浮的石墨粉尘质量为：

m_石墨粉尘=m₁-m₄

12）由流量计采集的数据可以获得排放气体的瞬态流量m₂(t)和累积流量m₃；

13）由排放管道进出口的压力表记录的压力值p₃(t)、p₄(t)以及流量计记录的气体流量值m₂(t)，并结合其他测量参数，可以计算得到排放过程中排放管道中的摩擦速度和石墨粉尘重悬浮的规律；

14）改变排放初始的压力和排放结束的压力，测量在不同排放压力下石墨粉尘的重悬浮规律；

15）通过整理获得排放过程中石墨粉尘的重悬浮规律，可以预测高温堆在发生破口事故时，各沉积有石墨粉尘的管道中发生重悬浮的石墨粉尘量。