【文章內(nèi)容簡介】 集灰口直徑== m圓筒高== m錐體高== m總高HH=+= m排氣管插入深度m*排氣管插入深度的確定過程將后文詳細(xì)闡述旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)見圖32 。 圖32 旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)尺寸(單位：cm) 顆粒粒徑及流場特性的模化由于本實(shí)驗(yàn)是冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，所以需要對于實(shí)際高溫?zé)煔庵蓄w粒物的粒徑進(jìn)行相似模擬,以獲得對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室條件下的顆粒粒徑，從而使得筒內(nèi)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際情況相似。在各類相似準(zhǔn)則中，對于實(shí)驗(yàn)流動(dòng)狀況產(chǎn)生比較明顯影響的是斯托克斯準(zhǔn)則和雷諾準(zhǔn)則Re。斯托克斯準(zhǔn)則表達(dá)的是顆粒慣性力與氣流阻力之比。慣性力是促使氣固兩相分離的力，而阻力則相反。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，我們無法使得斯托克斯準(zhǔn)則完全相等，只能盡量保持接近。下面是斯托克斯數(shù)的表達(dá)式：（式33） 其中：為顆粒密度與空氣密度之差。由于顆粒密度遠(yuǎn)大于空氣密度，所以可以近似認(rèn)為等于顆粒密度；為實(shí)際顆粒和實(shí)驗(yàn)顆粒的粒徑；為原型和模型的特征速度；為氣體粘度，對于實(shí)際煙氣=，而對于實(shí)驗(yàn)室冷空氣=；為原型的特征尺寸，這里選擇筒徑；推導(dǎo)過程：I） 實(shí)際工況下的：（式34） II） 實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下的：（式35）因?yàn)橐ＷCI，II狀態(tài)下兩斯托克斯數(shù)相等，所以：（式36）即實(shí)驗(yàn)室模擬使用的顆粒粒徑為原型的四分之一。雷諾準(zhǔn)則Re在粘性流體受迫運(yùn)動(dòng)中，是對流動(dòng)狀態(tài)起決定作用的因素，故模型中Re值應(yīng)保證和實(shí)物中的Re值相等。但當(dāng)流動(dòng)Re小于第一臨界Re數(shù)或大于第二臨界Re數(shù)時(shí)，慣性力成為決定性因素，粘性力影響可忽略，流場結(jié)構(gòu)與Re數(shù)的大小無關(guān)。此時(shí)稱流動(dòng)處于自模化狀態(tài)。通常進(jìn)入自模化區(qū)的Re[4]。而根據(jù)雷諾數(shù)公式：（式37） 其中： 為流體密度； 為當(dāng)量直徑； 為流體流動(dòng)速度； 為氣體粘度，對于實(shí)際煙氣=，而對于實(shí)驗(yàn)室冷空氣=；推導(dǎo)過程：I） 實(shí)際工況下的Re：（式38） II） 實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下的：（式39） 所以原型和實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下的雷諾數(shù)皆處于第二自?；瘏^(qū)。 顆粒分布 典型的拋煤機(jī)鍋爐的飛灰粒度分布見表32表32 拋煤機(jī)鍋爐飛灰粒度分布，實(shí)驗(yàn)室對應(yīng)使用的顆粒的粒徑分布應(yīng)為（表33）：表33 顆粒粒徑分布（顆粒物總重量：1000g）10的含量5000目11%110 g20的含量2500目23%120 g44的含量1250目42%190 g74的含量800目1956%140 g149的含量300目4573%170 g149的含量200目7527%270 g 偏置角度及偏置距離本實(shí)驗(yàn)采用了6個(gè)偏置角度及對應(yīng)每個(gè)角度上4個(gè)偏置距離，加上排氣管中置的方案，一共25個(gè)工況。各工況點(diǎn)排氣管位置如圖33所示。根據(jù)相對偏心距L的定義：（式310）所有實(shí)驗(yàn)工況組合如下（表34）表34實(shí)驗(yàn)工況序號偏置方向（176。）偏置距離S（mm）相對偏心距（L）其它實(shí)驗(yàn)條件1000系統(tǒng)入口風(fēng)速：19 m/s系統(tǒng)入口濃度：6000 mg/m3測試溫度：20℃20100．1030150．1440250．2450350．33690100．10790150．14890250．24990350．3310135100．1011135150．1412135250．2413135350．3314180100．1015180150．1416180250．2417180350．3318225100．1019225150．1420225250．2421225350．3322270100．1023270150．1424270250．2425270350．33圖33 表示了旋風(fēng)除塵器蓋板上偏置點(diǎn)位置圖33 偏置角度及距離 測量設(shè)備及給料系統(tǒng)I．本實(shí)驗(yàn)的測量設(shè)備分為以下幾種：a. 稱量用電子秤。JM型數(shù)字式電子秤，主要用來稱量測試前后顆粒物的質(zhì)量。使用測試后收集的顆粒質(zhì)量除以入口給料量即可以獲得對應(yīng)工況的分離效率。b. 笛形管（均速管流量計(jì)）。主要用于測量旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)前后的全壓差。c. U型管壓差計(jì)。本實(shí)驗(yàn)中主要用它來連接旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)前后的笛形管，以直接讀出系統(tǒng)的壓力損失。II．根據(jù)入口濃度c=8000 mg/m3，v=19 m/s 由以下的式子可以計(jì)算出顆粒的給料濃度：（式311）為防止顆粒聚合，在正式實(shí)驗(yàn)之前需進(jìn)行攪拌處理。顆粒通過一臺型號為ZG10的電磁給料機(jī)加入。而通過使用前的標(biāo)定，給料機(jī)給料過程均勻，可以滿足實(shí)驗(yàn)需要。 實(shí)驗(yàn)測量方法 壓力損失的測量 笛形管工作原理 本實(shí)驗(yàn)中，測量系統(tǒng)壓力損失的工具是笛形管，其工作原理如下：圖34 笛形管工作原理如圖34所示，笛形管安裝在管道中央垂直于氣流來流方向位置。按照等面面積環(huán)法，我們將管道分成面積相等的若干個(gè)圓環(huán)并在笛形管上的對應(yīng)位置開全壓測量孔。當(dāng)氣流流經(jīng)笛形管的時(shí)候，各個(gè)測壓孔可以獲得氣流的全壓。由于這若干個(gè)測壓孔是相通的，所以當(dāng)使用總壓管將各點(diǎn)測值匯總到一起并連接到U型管的一端時(shí)，這一端的壓力就是氣流的全壓。從管壁出接出一根靜壓管，連接到U型管的另一端，此時(shí)U型管的液面差就是測試截面的動(dòng)壓。為了保證笛形管不會對管內(nèi)流場產(chǎn)生過于嚴(yán)重的影響，造成測量誤差，根據(jù)文獻(xiàn)[2]，在保證剛度的條件下，笛形管越細(xì)越好，一般取。因此在本實(shí)驗(yàn)中，笛形管的管徑取為5 mm。對于全壓孔，直徑也是越小越好，但是為了防止堵塞，全部測壓孔面積的總和不應(yīng)超過笛形管內(nèi)總截面積的30%。所以，本實(shí)驗(yàn)中笛形管的全壓孔直徑定為3 mm。 壓力測點(diǎn)的確定 壓力測量的關(guān)鍵在于如何有效測地選擇截面上測量點(diǎn)。 I．進(jìn)口段全壓測點(diǎn)的分布。對于像入口管段這樣的矩形管道，為了能測得全壓和流速的平均值，必須把截面用經(jīng)緯線分成若干面積相等的小矩形[2]。小矩形面積的數(shù)量取決于管道的邊長。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對于矩型截面管道邊長小于500 mm的情況，均勻分布的小矩形數(shù)量（測點(diǎn)排數(shù)）應(yīng)該為3排。所以本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)入口段全壓測點(diǎn)分布為（圖36）：II. 出口段全壓測點(diǎn)的分布。根據(jù)[12],由于出口管段是圓管，而氣流圓管道截面上的速度分布是不均勻的，因而全壓不能單純?nèi)〗孛嬷悬c(diǎn)的測定值。截面上測點(diǎn)的位置可按等截面分環(huán)法確定。對于圓截面管道，如圖35所示，可將其劃分成幾個(gè)等面積的同心圓環(huán)，測點(diǎn)則定于等到分圓環(huán)截面的中心線與管直徑的交點(diǎn)處，令各點(diǎn)劃線相對圓心的距離為，管道半徑為，圓截面積為，則有：（式312）由圖可知：（式313）（式314）（式315）（式316）所以：（式317）若以管壁做為基準(zhǔn)，則測點(diǎn)距離管壁的距離為：（式318）通常來說，截面上劃分的圓環(huán)數(shù)愈多，所測數(shù)據(jù)平均后的結(jié)果愈接近實(shí)際值，然而也不能太多。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般對于直徑為250 mm的圓管，圓環(huán)數(shù)量取4個(gè)。所以根據(jù)上述公式，本實(shí)驗(yàn)中出口全壓測量點(diǎn)依次取=81 mm，=48 mm，=26 mm，=8 mm。根據(jù)軸對稱性，在兩邊各取4個(gè)測點(diǎn)，一共8點(diǎn)。圖37為出口管截面測點(diǎn)分布情況。圖35等截面分環(huán)法示意圖圖37 出口管道截面上的測點(diǎn)分布圖36 進(jìn)口管段動(dòng)壓測點(diǎn)分布將兩根總壓管分別連接在U形管的兩端，即可直接測出旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)前后壓力損失。 分離效率的測量 分離效率的測量方法主要有三種：質(zhì)量法，濃度法和質(zhì)量濃度法。本實(shí)驗(yàn)采用的是質(zhì)量法。（式319） 質(zhì)量法即通過測量實(shí)驗(yàn)前后顆粒物的質(zhì)量，以實(shí)驗(yàn)后的質(zhì)量除以實(shí)驗(yàn)前的質(zhì)量求得效率