水平取样管道内气溶胶颗粒损失规律实验研究

核设施气态流出物监测系统需要对放射性物质进行连续取样和测量，气溶胶受到布朗扩散、重力、湍流等作用会在取样管道内产生沉积。本文针对水平取样管道微米级气溶胶穿透效率开展实验，并与国内外现有的经验公式和发表数据进行了对比验证。考虑有效粗糙度、湍流扩散、重力沉降的共同影响，提出了适用于扩散区与扩散-碰撞区的沉降速率预测修正公式，预测值与实验结果较为吻合。实验结果表明：由于粗糙度会改变近壁处流场和沿程阻力，所以不同粗糙度对沉降速率有显著影响，微米级的粗糙度改变也可能会使湍流沉降速率变化一个数量级。水平管中处于扩散区的气溶胶，其沉降受重力和布朗扩散机制共同控制，具有较低的沉降速率。位于扩散-碰撞区的气溶胶，穿透率受重力、湍流涡和管道内滞留时间的共同影响，会存在最佳取样风速点，使得穿透率达到最大值。