[发明专利]测量石墨粉尘颗粒起尘的装置和方法

权利要求书

1.一种测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：包括高压注气系统（1）、电加热系统（2）、主回路系统（3）、粉尘起尘试验段（4）及泄压系统（5）；所述高压注气系统（1）和所述电加热系统依次串联在所述主回路系统（3）的一端，所述泄压系统（5）连接在所述主回路系统（3）的另一端，而所述粉尘起尘试验段（4）串联在所述主回路系统（3）的内部；其中，所述高压注气系统（1）用于向所述主回路系统（3）提供高压气源，而所述电加热系统（2）用于对所述高压注气系统提供的气体进行加热；所述泄压系统（5）用于整个装置的气体泄放出口。

2.按照权利要求1所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述高压注入系统由高压储气瓶（6）和干燥器（7）构成；所述高压储气瓶可更换不同的气源，如He、N₂或空气。

3.按照权利要求2所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述电加热系统与所述高压注气系统的出气管路相连，由电加热器（8）对管道中的气流进行加热；所述电加热器的功率可调，即气流的温度可调；所述电加热系统的出口管路上设置有截止阀（11）。

4.按照权利要求3所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述主回路系统包括气体管路，在所述气体管路上布置有风机（12）；所述风机的上游气体管路连接所述电加热系统的出气管路，所述风机的下游气体管路与所述粉尘起尘试验段相连；所述风机还具有风机变频器（13）。

5.根据权利要求4所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：在所述粉尘起尘试验段和所述泄压系统（5）之间的管路上设置有风速传感器（15）、第一温度传感器（16）以及第一压力传感器（17）。

6.根据权利要求5所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述电加热系统的出气管路上、在所述截止阀的上游还设置有第二温度传感器(10)和第二压力传感器(9)。

7.根据权利要求5所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述粉尘起尘试验段包括粉尘沉积板（19）、螺母紧固接头（20）及连杆（21）；所述粉尘沉积板用于预先沉积石墨粉尘，所述螺母紧固接头（20）及连杆（21）用于固定所述粉尘沉积板；所述粉尘起尘试验段通过密封法兰（23）与所述主回路系统相连。

8.根据权利要求7所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述主回路系统及所述粉尘起尘试验段外部设置有保温层（14），以减少管道壁面的散热。

9.根据权利要求7所述的测量石墨粉尘颗粒起尘的装置，其特征在于：所述粉尘沉积板中心焊有螺丝，通过所述螺母紧固接头与所述连杆相连；粉尘沉积板的法线方向与连杆重合且垂直于水平面；所述所述粉尘起尘试验段还具有结构性管道，所述连杆通向所述结构性管道外壁，通过连杆紧固法兰（22）被所述结构性管道上方的凸台固定，使得所述粉尘沉积板悬挂在所述结构性管道截面的中心位置。

10.一种使用权利要求6-9之一的装置测量石墨粉尘颗粒起尘的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）测量前，采用精密天平称取粉尘沉积板（19）的初始质量m₁；采用一定方式将石墨粉尘沉积在粉尘沉积板上，并用精密天平称取带有石墨粉尘的粉尘沉积板的质量m₂；称取步骤完成后，将石墨粉尘沉积板安置入粉尘起尘试验段（4）中；

2）打开高压注气系统（1）的截止阀（11），气流经过干燥器（6）、电加热系统（2）缓慢进入到主回路系统（3）。当所述第一温度传感器（16）和所述第一压力传感器（17）达到指定的初始压力p₁和初始温度T₁时，关闭截止阀（11）；

3）打开风机（12），记录主回路上风速传感器（15）读取的管道风速u，开展时长为1-5分钟的粉尘吹除实验。吹除实验中，某一特定风速的高温高压气流将使得已经沉积在平板上的石墨粉尘颗粒发生起尘现象；

4）记录石墨粉尘沉积板吹除实验后的质量m₃，记录此时第一温度传感器（16）和第一压力传感器（17）的读数，记做温度T₂和压力p₂；

5）调节所述风机的变频器（13），使高温高压的气流达到不同的流速。重复实验步骤3-4；

6）通过获得的数据得到管道的摩擦速度及石墨粉尘的重悬浮份额，进一步计算获得吹除过程中摩擦速度和石墨粉尘重悬浮的关系；

7）改变吹除初始的压力p₁和温度T₁，在不同的压力p₁和温度T₁下重复步骤2-6，由此测量在不同温度和压力下石墨粉尘的起尘规律。