專利名稱：：用于分離水中溶解氣體的裝置的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種分離裝置，具體涉及一種可將水中溶解氣體分離出來的用于獲得水中溶解氣體含量的氣液分離裝置。
背景技術：
：水中溶解氣體含量測量主要通過以下兩種方法獲得:一是采用在線溶解氣體分析儀(如在線溶解氫分析儀、在線溶解氧分析儀等)對水中的溶解氣體進行在線監(jiān)測；二是采用手工取樣的方法，將溶解于水中的氣體分離出來，送實驗室進行氣相色譜分析，從而得到采集到的水樣中溶解氣體的含量。第二種方法的關鍵在于手工取樣裝置。目前，手工取樣裝置，如法國ELTA公司生產(chǎn)的相分離器，其工作原理符合亨利定律(亨利定律為在一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比)，即將一定溫度和壓力的水樣，通過真空離析，改變水樣中溶解氣體的分壓，使溶解于水樣中的溶解氣體分離出來，并通過惰性氣體鼓泡，得到一定壓力的氣相樣品。但是，如法國ELTA公司生產(chǎn)的相分離器等產(chǎn)品離析器均位于采樣-離析器的上方，在真空離析前，氣體取樣瓶已與離析器連通，氣體取樣瓶和離析器共同參與鼓泡過程，為防止在水樣真空離析中采樣-離析器內(nèi)的水樣進入離析器，影響取樣測量的準確性，離析器內(nèi)的真空度較低，約為6070kPa，使得相分離器的一次離析不充分，其一次離析率僅在60%左右，需要進行二次離析。另外，如法國ELTA公司生產(chǎn)的相分離器，其內(nèi)部結構十分復雜，加工難度較大。核電廠中采用現(xiàn)有相分離器測定水中溶解氫的含量時，由于需要進行二次離析，造成工作人員取樣時間較長，接受放射性劑量較高，工作效率低。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種不需二次離析、取樣快捷簡便、結構簡單易維修、高離析效率的用于分離水中溶解氣體的裝置。本實用新型所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，其包括取樣單元、用于對取樣單元抽真空的真空管線和用于向取樣單元輸入氮氣或惰性氣體的鼓泡管線，所述的取樣單元包括采樣-離析器，在采樣-離析器下方設有同采樣-離析器可連通或斷開的離析器，在采樣-離析器上方設有同采樣-離析器可連通或斷開的氣體取樣瓶。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的離析器內(nèi)部分為上下兩個空腔，上部空腔為偏心結構，下部空腔容積為采樣-離析器容積的100110%;在離析器下部空腔中心處設有鼓泡元件。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的采樣-離析器、離析器及氣體取樣瓶均為不銹鋼密封容器；所述的鼓泡元件為不銹鋼多孔網(wǎng)狀結構。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的采樣-離析器底部與離析器頂部通過一個帶有第一三通閥的管路連接，通過扳動第一三通閥實現(xiàn)采樣-離析器與離析器的連通或斷開；第一三通閥的一個端口還同水樣進入管相連，以向采樣-離析器內(nèi)輸送水樣。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的鼓泡管線包括一個鼓泡氣體輸入管，鼓泡氣體輸入管初始端上設有氣體流量計，末端分為兩個分支管路；一個帶有第二三通阓的分支管路與采樣-離析器頂部相連，通過扳動第二三通閥實現(xiàn)向采樣-離析器內(nèi)輸入或停止輸入氣體；第二三通閥位于采樣-離析器頂部；第二三通閥的一個端口還同水樣流出管相連，以使進入采樣-離析器內(nèi)的水樣流出；另一個帶有第三三通閥的分支管路與離析器底部相連，通過扳動第三三通閥實現(xiàn)向離析器內(nèi)鼓泡元件輸入或停止輸入氣體；第三三通閥的一個端口還同水樣排放管相連，以將離析器內(nèi)的水樣排出。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的氣體取樣瓶底部設有快裝接頭，采樣-離析器頂部也設有快裝接頭，通過兩個快裝接頭的連通或斷開實現(xiàn)氣體取樣瓶與采樣-離析器之間的連通或斷開。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的真空管線包括抽真空金屬軟管，抽真空金屬軟管的一端設有快裝接頭；所述的氣體取樣瓶頂部設有同抽真空金屬軟管的快裝接頭可連通或斷開的快裝接頭。如上所述的用于分離水中溶解氣體的裝置，所述的采樣-離析器上設有溫度計；所述的鼓泡管線上設有壓力表。本實用新型的效果在于本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置主要包括取樣單元、真空管線和鼓泡管線，取樣單元包括采樣-離析器、離析器和氣體取樣瓶，它們之間均采用可拆卸連接。采樣-離析器的作用是采集水樣和將離析后具有一定壓力的氣體樣品轉移至氣體取樣瓶中。離析器的作用是離析溶解氣體，離析器下部空腔用于盛裝水樣，上部空腔的作用是增大氣液接觸面積，利于氣液平衡，為防止在鼓泡過程中下部空腔內(nèi)的水樣進入采樣-離析器，上部空腔設計為偏心結構。氣體取樣瓶的作用是收集離析出的氣體，以供分析。本實用新型用于分離水中溶解氣體的裝置其離析器位于采樣-離析器的下方，采樣后再進行真空離析，采樣-離析器的水樣可全部進入離析器內(nèi)，使采樣-離析器具有采樣和離析的雙重功能，使得真空離析更徹底，離析效率更高，一次離析效率穩(wěn)定保持在》99%，不需要進行二次離析；另外，由于水樣中溶解氣體含量只與采樣結束時采樣-離析器內(nèi)的水樣密度有關，與氣體取樣瓶、采樣-離析器和離析器的容積無關，因此不需要對采樣-離析器、離析器和氣體取樣瓶的容積進行精確標定，避免了對采樣容器體積標定所帶來的誤差，進而降低采樣容器的加工難度和加工成本。本實用新型用于分離水中溶解氣體的裝置，結構簡單，安裝和拆卸方便，便于維修。在核電廠中采用本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置取樣，由于不需要進行二次離析，有效縮短了取樣時間，減少了核電廠工作人員取樣時所接受的放射性劑量，提高了工作效率。圖1是本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置結構示意圖；圖2是本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置中離析器內(nèi)部結構示意圖中1.氣體取樣瓶頂部快裝接頭；2.氣體取樣瓶；3.氣體取樣瓶底部快裝接頭；4.采樣-離析器頂部快裝接頭；5.采樣-離析器；6.第一三通閥;7.水樣進入管；8.離析器；9.鼓泡元件；10.第三三通閥；11.水樣排放管;12.氣體流量計；13.鼓泡氣體輸入管；14.壓力表；15.溫度計；16.第二三通閥；17.水樣流出管；18.抽真空金屬軟管快裝接頭；19.抽真空金屬軟管；20.上部空腔；21.下部空腔。具體實施方式以下結合附圖對本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置作進一步描述。本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置包括取樣單元、用于對取樣單元抽真空的真空管線和用于向取樣單元輸入氮氣(或惰性氣體)的鼓泡管線。如圖1所示，取樣單元包括采樣-離析器5，在采樣-離析器5下方設有的離析器8，在采樣-離析器5上方設有的氣體取樣瓶2，在采樣-離析器5上設有可直接讀取數(shù)據(jù)的溫度計15。如圖2所示，離析器8內(nèi)部分為上下兩個空腔，上部空腔20為偏心結構，下部空腔21內(nèi)中心處設有鼓泡元件9，下部空腔容積與采樣-離析器5的容積相同(或不超過采樣-離析器5容積的110%)。采樣-離析器5、離析器8和氣體取樣瓶2均為不銹鋼密封容器，鼓泡元件9為不銹鋼多孔網(wǎng)狀結構。采樣-離析器5底部與離析器8頂部通過一個帶有第一三通閥6的管路連接。第一三通閥6的一個端口還同水樣進入管7相連。第一三通閥6為一進兩出的三通閥，手柄置于中間位置第一三通閥關閉，采樣-離析器5與離析器8隔離；手柄置于6b，第一三通閥可將采樣-離析器5與離析器8相連通；手柄置于6a，第一三通閥可將水樣進入管7與采樣-離析器5連通，水樣可進入采樣-離析器5內(nèi)。鼓泡管線包括一個鼓泡氣體輸入管13，鼓泡氣體輸入管13初始端上設有氣體流量計12,末端分為兩個分支管路，在其中任意一個分支管路上設有真空壓力表14。一個鼓泡管線分支管路上帶有第二三通閥16，其與采樣-離析器5頂部相連，第二三通閥16位于采樣-離析器5頂部。第二三通閥16的一個端口還同水樣流出管17相連。第二三通閥16為一進兩出的三通閥，手柄置于中間位置第二三通閥關閉，采樣-離析器5與鼓泡管線分支管路斷開，氣體停止輸入；手柄置于16a，第二三通閥將采樣-離析器5與鼓泡管線分支管路連通，氣體可進入采樣-離析器5;手柄置于16b，第二三通閥將水樣流出管17與采樣-離析器5連通，水樣可從采樣-離析器5內(nèi)流出。另一個鼓泡管線分支管路上帶有第三三通閥10，其與離析器8底部相連，進而同離析器8內(nèi)鼓泡元件9連接。第三三通閥IO的一個端口還同水樣排放管11相連。第三三通閥10為一進兩出的三通閥，手柄置于中間位置第三三通閥關閉，離析器8與鼓泡管線分支管路斷開，氣體停止輸入；手柄置于10b，第三三通閥將離析器8與鼓泡管線分支管路連通，氣體可進入離析器8內(nèi)鼓泡元件9;手柄置于10a，第三三通閥將水樣排放管11與離析器8連通，水樣可從離析器8內(nèi)排出。氣體取樣瓶2底部設有快裝接頭3，采樣-離析器5頂部設有快裝接頭4，通過兩個快裝接頭3、4的連通或斷開實現(xiàn)氣體取樣瓶2與采樣-離析器5之間的連通或斷開。真空管線包括抽真空金屬軟管19，抽真空金屬軟管19的一端設有快裝接頭18;氣體取樣瓶2頂部也設有同抽真空金屬軟管的快裝接頭18可連通或斷開的快裝接頭l。本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置工作原理符合亨利定律，即將一定溫度和壓力的水樣，通過真空離析，改變水樣中溶解氣體的分壓，使溶解于水樣中的溶解氣體分離出來，并通過氮氣或惰性氣體鼓泡，得到一定壓力的氣相樣品。本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置具體工作步驟如下(1)將氣體取樣瓶頂部快裝接頭1同抽真空金屬軟管上快裝接頭18連通；將氣體取樣瓶底部快裝接頭3同采樣-離析器5頂部快裝接頭4連通；將第一三通閥6置于6b，使采樣-離析器5和離析器8相連通；將第二三通閥16置于中間位置，使第二三通閥關閉；將第三三通閥10置于中間位置，使第三三通閥關閉。采用真空泵通過抽真空金屬軟管19對氣體取樣瓶2、采樣-離析器5和離析器8相連組成的取樣單元抽真空。抽真空結束后，將氣體取樣瓶底部快裝接頭3同采樣-離析器頂部快裝接頭4斷開。(2)將第一三通閥6置于6a，使采樣-離析器5同水樣進入管7相連通;再將采樣-離析器頂部第二三通閥16置于16b，使采樣-離析器5同水樣流出管17連通。進行水樣釆集，水樣經(jīng)水樣進入管7進入釆樣-離析器5，從水樣流出管17流出，通過溫度計15對水樣溫度進行測量。(3)待采樣-離析器5內(nèi)水樣采集符合要求后，將第二三通閥16置于中間位置，使第二三通閥16關閉；將第一三通閥6置于6b，使采樣-離析器5與離析器8連通，此時由于離析器8內(nèi)為真空負壓，采樣-離析器5內(nèi)的水樣流入離析器8下部空腔內(nèi)，而水樣中所含氣體經(jīng)真空離析在采樣-離析器5內(nèi)；(4)將第二三通閥16置于16a，使采樣-離析器5與鼓泡管線分支管路連通；打開鼓泡氣體輸入管13，一定壓力的氮氣經(jīng)氣體流量計12、第二三通閥16從采樣-離析器頂部吹入采樣-離析器5。由于氮氣的吹入造成采樣-離析器5內(nèi)壓力高于離析器8內(nèi)壓力，采樣-離析器5內(nèi)剩余水樣在壓差的驅(qū)動下全部被吹入離析器8內(nèi)；(5)將第二三通閥16置于中間位置，使第二三通閥16關閉；將離析器底部第三三通閥10置于10b，氮氣經(jīng)鼓泡氣體輸入管13、第三三通閥10、鼓泡元件9進入離析器8下部空腔內(nèi)，對水樣進行鼓泡。通過氣體流量計12調(diào)節(jié)鼓泡流量，由壓力表14測量系統(tǒng)壓力，直至壓力值達到一定值(0.20.3MPa)后，將第三三通閥IO置于中間位置，關閉鼓泡管線，并記錄該壓力值P。并將第一三通閥6置于中間位置，使第一三通閥6關閉。將采樣-離析器5靜置一定時間(0.5-3分鐘)以使其內(nèi)部氣體混合均勻。由于氣相色譜儀分析需要樣品具有一定的正壓，系統(tǒng)最終壓力必須達到一定值(0.20.3MPa)。(6)將氣體取樣瓶底部快裝接頭3與采樣-離析器頂部快裝接頭4連接，由于氣體取樣瓶2內(nèi)為真空負壓，采樣-離析器5內(nèi)的氣體進入氣體取樣瓶2直至采樣-離析器5和氣體取樣瓶2壓力達到平衡后，斷開快裝接頭3和快裝接頭4的連接，移走氣體取樣瓶2，進行氣相色譜分析。(7)將離析器底部第三三通閥10置于10a，離析器8內(nèi)的水樣經(jīng)水樣排放管ll排放。采用氣相色譜儀對采集到待測氣體樣品進行分析。該待測氣體樣品由氮氣和經(jīng)用于分離水中溶解氣體的裝置分離出的水樣中所含氣體組成。通過外標法或校正歸一法，可以獲知待測氣體樣品內(nèi)水樣中所含氣體濃度。通常采用如下公式計算出標準狀況下水樣中所含氣體濃度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，Cg為在標準狀況下水樣中所含氣體濃度，Clt^氣/g水；c為氣相色譜分析儀測得待測氣體樣品內(nèi)水樣中所含氣體濃度體積百分數(shù)；V為氣相容積(采樣-離析器5的容積，cm3);M為采樣結束時采樣-離析器5內(nèi)水的質(zhì)量，g;P為對水樣進行鼓泡結束后，采樣-離析器5及離析器8內(nèi)的最終壓力，MPa;P0-0.1013MPa;n為V、M、P和Po的換算常數(shù)。從上述公式(1)可以看出，由于本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置結構和工作原理的改變，使得采樣-離析器5具有采集水樣和離析的功能，在公式中的V和M，分別為采樣-離析器5的容積和釆集水樣的質(zhì)量，因此，公式(1)可轉換為以下公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，Cg為在標準狀況下水樣中所含氣體濃度，Cl^氣/g水；c為氣相色譜分析儀測得待測氣體樣品內(nèi)水樣中所含氣體濃度體積百分數(shù)；V為氣相容積(采樣-離析器5的容積，cm3);M為采樣結束時采樣-離析器5內(nèi)水的質(zhì)量，g;p為采樣結束時采樣-離析器5內(nèi)的水樣密度，g/cm3，通常情況下p=lg/cm3;P為對水樣進行鼓泡結束后，采樣-離析器5及離析器8內(nèi)的最終壓力，MPa;P0《1013MPa;公式(2)中Cg只與采樣結束時采樣-離析器5內(nèi)的水樣密度有關，與氣體取樣瓶2、采樣-離析器5和離析器8的容積無關，因此不需要對采樣-離析器5、離析器8和氣體取樣瓶2的容積進行精確標定，避免了容積標定所帶來的誤差，從而降低了取樣容器的加工難度。采用本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置對水樣中溶解的氣體進行分離，離析真空度為510kPa，一次離析效率可穩(wěn)定保持在》99%(—次離析效率驗證試驗數(shù)據(jù)見表1)，其取樣時間僅為0.5小時。本實用新型尤其適用于壓水堆核電廠一回路系統(tǒng)冷卻劑中溶解氣體的手工取樣。表1本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置一次離析效率驗證試驗數(shù)據(jù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1.一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其包括取樣單元、用于對取樣單元抽真空的真空管線和用于向取樣單元輸入氮氣或惰性氣體的鼓泡管線，其特征在于所述的取樣單元包括采樣-離析器(5)，在采樣-離析器(5)下方設有同采樣-離析器(5)可連通或斷開的離析器(8)，在采樣-離析器(5)上方設有同采樣-離析器(5)可連通或斷開的氣體取樣瓶(2)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的離析器(8)內(nèi)部分為上下兩個空腔，上部空腔(20)為偏心結構，下部空腔(21)容積為采樣-離析器(5)容積的100110%;在離析器(8)下部空腔中心處設有鼓泡元件(9)。3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的采樣-離析器(5)、離析器(8)及氣體取樣瓶(2)均為不銹鋼密封容器；所述的鼓泡元件(9)為不銹鋼多孔網(wǎng)狀結構。4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的采樣-離析器(5)底部與離析器(8)頂部通過一個帶有第一三通閥(6)的管路連接，通過扳動第一三通閥(6)實現(xiàn)采樣-離析器(5)與離析器(8)的連通或斷開；第一三通閥(6)的一個端口還同水樣進入管(7)相連，以向采樣-離析器(5)內(nèi)輸送水樣。5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的鼓泡管線包括一個鼓泡氣體輸入管(13)，鼓泡氣體輸入管(13)初始端上設有氣體流量計(12)，末端分為兩個分支管路；一個帶有第二三通閥(16)的分支管路與采樣-離析器(5)頂部相連，通過扳動第二三通閥(16)實現(xiàn)向釆樣-離析器(5)內(nèi)輸入或停止輸入氣體;第二三通閥(16)位于采樣-離析器(5)頂部；第二三通閥(16)的一個端口還同水樣流出管(17)相連，以使進入采樣-離析器(5)內(nèi)的水樣流出；另一個帶有第三三通閥(10)的分支管路與離析器(8)底部相連，通過扳動第三三通閥(10)實現(xiàn)向離析器(8)內(nèi)鼓泡元件輸入或停止輸入氣體；第三三通閥(10)的一個端口還同水樣排放管(11)相連，以將離析器(8)內(nèi)的水樣排出。6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的氣體取樣瓶(2)底部設有快裝接頭(3)，采樣-離析器(5)頂部也設有快裝接頭(4)，通過兩個快裝接頭(3、4)的連通或斷開實現(xiàn)氣體取樣瓶(2)與采樣-離析器(5)之間的連通或斷開。7.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的真空管線包括抽真空金屬軟管(19)，抽真空金屬軟管(19)的一端設有快裝接頭(18);所述的氣體取樣瓶(2)頂部設有同抽真空金屬軟管的快裝接頭(18)可連通或斷開的快裝接頭(1)。8.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的采樣-離析器(5)上設有溫度計(15);所述的鼓泡管線上設有壓力表(14)。9.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其特征在于所述的采樣-離析器(5)底部與離析器(8)頂部通過一個帶有第一三通閥(6)的管路連接，通過扳動第一三通閥(6)實現(xiàn)采樣-離析器(5)與離析器(8)的連通或斷開；第一三通閥(6)的一個端口還同水樣進入管(7)相連，以向采樣-離析器(5)內(nèi)輸送水樣；所述的鼓泡管線包括一個鼓泡氣體輸入管(13)，鼓泡氣體輸入管(13)初始端上設有氣體流量計(12)，末端分為兩個分支管路；一個帶有第二三通閥(16)的分支管路與采樣-離析器(5)頂部相連，通過扳動第二三通閥(16)實現(xiàn)向采樣-離析器(5)內(nèi)輸入或停止輸入氣體，第二三通閥(16)位于采樣-離析器(5)頂部，第二三通閥(16)的一個端口還同水樣流出管(17)相連，以使進入采樣-離析器(5)內(nèi)的水樣流出；另一個帶有第三三通閥(10)的分支管路與離析器(8)底部相連，通過扳動第三三通閥(10)實現(xiàn)向離析器(8)內(nèi)鼓泡元件輸入或停止輸入氣體，第三三通閥(10)的一個端口還同水樣排放管(11)相連，以將離析器(8)內(nèi)的水樣排出；所述的氣體取樣瓶(2)底部設有快裝接頭(3)，采樣-離析器(5)頂部也設有快裝接頭(4)，通過兩個快裝接頭(3、4)的連通或斷開實現(xiàn)氣體取樣瓶(2)與采樣-離析器(5)之間的連通或斷開；所述的真空管線包括抽真空金屬軟管(19)，抽真空金屬軟管(19)的一端設有快裝接頭(18);所述的氣體取樣瓶(2)頂部設有同抽真空金屬軟管的快裝接頭(18)可連通或斷開的快裝接頭(1);所述的采樣-離析器(5)上設有溫度計(15);所述的鼓泡管線上設有壓力表(14)。專利摘要本實用新型涉及一種用于分離水中溶解氣體的裝置，其包括取樣單元、用于對取樣單元抽真空的真空管線和用于向取樣單元輸入氮氣或惰性氣體的鼓泡管線，所述的取樣單元包括采樣-離析器，在采樣-離析器下方設有同采樣-離析器可連通或斷開的離析器，在采樣-離析器上方設有同采樣-離析器可連通或斷開的氣體取樣瓶。所述的離析器內(nèi)部分為上下兩個空腔，上部空腔為偏心結構，下部空腔容積為采樣-離析器容積的100～110％；在離析器下部空腔中心處設有鼓泡元件。本實用新型的用于分離水中溶解氣體的裝置，不需要二次離析、取樣快捷簡便、結構簡單易維修、離析效率高。文檔編號B01D19/00GK201064677SQ20072015502公開日2008年5月28日申請日期2007年7月20日優(yōu)先權日2007年7月20日發(fā)明者勇李,王爭光,添邱申請人:中國核動力研究設計院