【正文】 為本實(shí)驗(yàn)的實(shí)施奠定一個(gè)基礎(chǔ)。選用五孔球形探針、傾斜微壓計(jì)和畢托管三種相關(guān)測量儀器，并設(shè)置實(shí)驗(yàn)支架，建立起流場測試系統(tǒng)。分別在不通電和脈沖供電的情況下，通過改變?nèi)肟陲L(fēng)速或供電電壓對(duì)離心脈沖靜電除塵器內(nèi)部的流場進(jìn)行測試，并分析筒體內(nèi)的流場分布規(guī)律及脈沖供電對(duì)流場的影響。筒體采用2厚度的鋼板制成，筒體空間內(nèi)部直徑為500，筒體高度為1700，入口形式為切向進(jìn)氣。實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)主要由供風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和測量系統(tǒng)三個(gè)部分組成。在實(shí)驗(yàn)過程中，風(fēng)量由通風(fēng)機(jī)前的閥門加以調(diào)節(jié)，并由此將除塵器入口風(fēng)速控制在0~10內(nèi)，這是為了方便對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因?yàn)橐话沆o電旋風(fēng)除塵器的入口風(fēng)速都控制在10以下[3]。該脈沖電源是在浙江省金華市電除塵器總廠生產(chǎn)的GH20/100J型高壓靜電除塵器供電電源上面加裝脈沖發(fā)生器改造而成的，主要由脈沖發(fā)生器和升壓整流裝置組成。這種脈沖供電主要由基礎(chǔ)電壓調(diào)節(jié)電路、脈沖產(chǎn)生電路、保護(hù)電路、脈沖幅值調(diào)節(jié)電路等組成，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有：① ~2倍，且幅值可調(diào)；② 脈沖頻率為：50~150pps；③ 脈沖寬度為：~30 μs；④ 在同工況條件下，脈沖供電比常規(guī)直流供電煙氣出口含塵濃度降低30~70%左右；⑤ 在低壓端產(chǎn)生脈沖，可控硅主回路能連續(xù)供電。傾斜式微壓計(jì)是應(yīng)用液體靜力學(xué)平衡原理而制成的液體壓力計(jì)。由幾何關(guān)系和連通器原理可知?jiǎng)t根據(jù)液體壓力計(jì)測壓原理，作用在容器液面上的被測壓力為：式中：工作介質(zhì)密度，；使用地點(diǎn)重力加速度。圖2 傾斜微壓計(jì)工作原理圖F2—容器內(nèi)截面積 F1—玻璃管內(nèi)截面積 —玻璃管與水平面夾角h2—容器內(nèi)液面下降高度 h1—玻璃管內(nèi)液面上升高度 h—壓力平衡時(shí)總的液面高度 L—壓力平衡時(shí)傾斜管內(nèi)液柱長度 本實(shí)驗(yàn)所使用的畢托管的速度范圍為馬赫數(shù)，工作溫度要求在。由該公式可知，通過測定動(dòng)壓可以測出流體的流速。使用時(shí)，將放在坐標(biāo)架上的五孔球形探針探頭放置離心脈沖靜電除塵器內(nèi)空間測點(diǎn)上，測壓接出管分別和傾斜微壓計(jì)相連，轉(zhuǎn)動(dòng)五孔球形探針的支柄軸，使探針上測孔5的感壓值相等，此時(shí)即可認(rèn)為來流處在3所在的平面上，而5兩孔對(duì)稱。計(jì)算流場徑向流動(dòng)角的校正系數(shù)：(Ⅱ)先在五孔球形探針的校正曲線（見附錄1）上，由查出角，再由角查得動(dòng)壓校正系數(shù)。圖4 坐標(biāo)系統(tǒng)圖 實(shí)驗(yàn)方法 除塵器入口風(fēng)速的測定方法除塵器的入口風(fēng)速是通過通風(fēng)機(jī)前的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)的，通過控制流量可以控制入口的風(fēng)速。在測氣流動(dòng)壓時(shí)，傾斜微壓計(jì)的正號(hào)接口與畢托管的總壓接頭相連，負(fù)號(hào)接口與畢托管的靜壓接頭相連，從微壓計(jì)的液面高度，就可得到流體的動(dòng)壓。實(shí)驗(yàn)測量除塵器的入口風(fēng)速時(shí)，在進(jìn)風(fēng)管的某一橫截面處，沿直徑方向平均對(duì)稱分布取五個(gè)測量點(diǎn)。 除塵器內(nèi)部三維流場的測定方法圖5 流場測試系統(tǒng)及斷面測點(diǎn)布置圖實(shí)驗(yàn)過程中的流場測試系統(tǒng)及測量斷面測點(diǎn)布置圖如圖5所示，在離心脈沖靜電除塵器筒體上開有間隔為200的五個(gè)孔，每個(gè)孔對(duì)應(yīng)一個(gè)測量斷面，且第一個(gè)孔距離筒體頂部350。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件的不同，每個(gè)測量斷面的測點(diǎn)數(shù)目及位置分布也有所不同。在脈沖供電的情況下，為了安全起見，每個(gè)測量斷面都只取四個(gè)測量點(diǎn)。當(dāng)供電電壓為35時(shí)，四個(gè)測點(diǎn)與筒體軸心的距離分別為90、1190和240；當(dāng)供電電壓為45和60時(shí)，四個(gè)測點(diǎn)與筒體軸心的距離分別為11190和240。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)測試了不同脈沖供電電壓和入口風(fēng)速下一種直筒式離心脈沖靜電除塵器內(nèi)部的流場分布。 入口風(fēng)速對(duì)流場的影響 無供電時(shí)入口風(fēng)速對(duì)三維流場的影響圖6反映了無脈沖供電時(shí)，、（坐標(biāo)原點(diǎn)取在除塵器筒體的軸心處），其數(shù)據(jù)來源于附錄2的附表附表2和附表3。這說明，切向速度在測點(diǎn)1和測點(diǎn)3之間必存在一個(gè)最大值?？墒?，斷面5有點(diǎn)反常，與斷面4相比切向速度要稍小一些，這可能跟斷面5比較靠近密閉筒底有關(guān)系，因?yàn)闅饬髟谙滦酵驳讜r(shí)受到阻礙而反彈上升，下旋的切向速度部分被抵消而變小。從圖6 b可以看出，三種入口風(fēng)速下的徑向速度曲線都比較平穩(wěn)。且大部分徑向速度是向心的，只在中心渦核處才有小部分向筒體壁外的徑向流。且各種情況下，徑向速度的最大值都不超過8。圖6 無供電情況下入口風(fēng)速對(duì)流場的影響與普通旋風(fēng)除塵器相比，無脈沖供電下的離心脈沖靜電除塵器在筒體中心處多了一根電暈線，對(duì)流場有一定的影響，某些測點(diǎn)曾出現(xiàn)奇點(diǎn)（來流在此處有多個(gè)平衡面）的情況（），但所得的流場測試結(jié)果大體上與前人對(duì)普通旋風(fēng)除塵器流場的測試結(jié)果相吻合[18]。從圖6中可以看到，每個(gè)測量斷面的測點(diǎn)數(shù)目減少為4個(gè)，這是因?yàn)樵诘?個(gè)測點(diǎn)處有時(shí)電暈線與五孔球形探針之間發(fā)生了火花放電，如果探針再靠近電暈線來測量的話，電路就可能一直處于閃絡(luò)狀態(tài)而無法正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。不同入口風(fēng)速下的切向速度分布沿徑向方向隨著半徑的增大都有所減小，但變化的幅度都不大。對(duì)于同一入口風(fēng)速來說，斷面1除外，切向速度沿筒體軸向變化不大，即切向速度在氣流下旋的過程中變化不大，這一點(diǎn)與無供電的情況明顯不同。斷面1處測點(diǎn)2的速度值偏小，這可能是實(shí)驗(yàn)操作誤差造成的。由圖中的徑向速度分布曲線可知，每個(gè)測量斷面的徑向速度都是正值，但不同入口風(fēng)速下徑向速度之間的差別不大，曲線近似水平直線，且氣流在下旋過程中各個(gè)測量斷面的徑向速度之間的差別也不大。圖7c給出了實(shí)驗(yàn)條件下5個(gè)測量斷面的軸向速度分布情況。、。圖7 脈沖供電時(shí)入口風(fēng)速對(duì)流場的影響 脈沖電暈電壓對(duì)流場的影響，對(duì)脈沖供電電壓為0、345和60四種情況進(jìn)行流場測試所得到的結(jié)果（坐標(biāo)原點(diǎn)取在除塵器筒體的軸心處），其數(shù)據(jù)來源于附錄2的附表附表附表5和附表6。從圖8a可以看出，同一入口風(fēng)速下不同供電電壓不同測量斷面的切向速度分布情況。另外，切向速度總體上沿筒體軸向的變化趨勢(shì)并不明顯，但是，從靠近筒壁的第4個(gè)測點(diǎn)切向速度沿筒體軸向的變化可知，氣流在沿筒體下旋的過程中，靠近筒壁的那部分外圈氣流的切向速度相應(yīng)得到不斷地提高，這與無供電情況下的切向速度變化相類似。在測量斷面1處，無供電時(shí)的徑向速度比有供電時(shí)的徑向速度要小很多，而在其它測量斷面，四種情況下的徑向速度大小差不多，其分布的規(guī)律也差不多。而各種脈沖電壓下的徑向速度沿軸向方向并沒有多大的變化，曲線的變化趨勢(shì)也很相似?？紤]到實(shí)驗(yàn)人員的安全和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每個(gè)測量斷面的測點(diǎn)減少為4個(gè)，且斷面上的測點(diǎn)1的位置沿外筒壁方向移動(dòng)一些。 圖8 脈沖電暈電壓對(duì)流場的影響 對(duì)比分析由于圖6和圖7中，實(shí)驗(yàn)條件下各自的三個(gè)入口風(fēng)速差不多，所以可以將它們作一個(gè)對(duì)比來探討有無脈沖供電除塵器內(nèi)部流場的變化情況。從圖6可知，不同入口風(fēng)速下旋風(fēng)除塵器內(nèi)部各個(gè)測量斷面的切向速度之間差別不大，但它們從第2測點(diǎn)開始沿壁向的減小幅度比較大，而旋風(fēng)除塵器內(nèi)部各個(gè)測量斷面的軸向速度分布則比較亂，沿筒體軸向和壁向的變化都比較大且較復(fù)雜，基本上沒有什么規(guī)律?？梢?，與普通的旋風(fēng)除塵器相比，離心脈沖靜電除塵器內(nèi)部流場分布規(guī)律有所改善，更有利于除塵。 實(shí)驗(yàn)誤差來源分析實(shí)驗(yàn)過程中誤差的來源主要有以下幾個(gè)方面：〈1〉測量儀器本身的誤差。當(dāng)它用于測試離心脈沖靜電除塵器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)流場時(shí)，就有了旋轉(zhuǎn)環(huán)量，再通過平行流校正得出的校正曲線來查值自然就有較大誤差了，旋轉(zhuǎn)半徑較小時(shí)誤差更大。30176。所以五孔球形探針對(duì)于量值較小的徑向速度，特別是中心渦核附近的徑向速度，測試精度不夠。將五孔球形探針放置在旋轉(zhuǎn)流場中，由于五孔球形探針本身的形狀，導(dǎo)致它對(duì)流場產(chǎn)生一定的干擾。沈恒根對(duì)五孔球形探針測定旋風(fēng)分離器流場進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)全程法測定旋風(fēng)分離器流場，造成速度分布測定結(jié)果軸不對(duì)稱；由于徑向梯度的影響，測得的旋風(fēng)分離器內(nèi)渦區(qū)呈源流是一種假象；認(rèn)為五孔球形探針測定旋風(fēng)分離器流場宜采用對(duì)流場干擾相對(duì)較小的前程法，五孔球形探針測定應(yīng)做徑向靜壓梯度校正[21]。這主要反映在對(duì)電暈線施加高壓脈沖電壓的實(shí)驗(yàn)過程中?！?〉實(shí)驗(yàn)人員的操作誤差。由于在轉(zhuǎn)動(dòng)五孔球形探針的過程中，傾斜微壓計(jì)有一定的滯后性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)5兩孔的壓差值為0時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)五孔球形探針，此時(shí)坐標(biāo)架上的刻度盤顯示的角度就可能會(huì)偏大，相應(yīng)的3兩孔和4兩孔壓差值的讀書也就不準(zhǔn)確了。如由于測孔的孔徑大約是五孔球形探針直徑的3倍，所以在把五孔球形探針從一測點(diǎn)移動(dòng)到另一測點(diǎn)的過程中可能會(huì)導(dǎo)致偏離測量斷面，即幾個(gè)測點(diǎn)無法保證都是同一測量斷面的點(diǎn)，可能會(huì)有一些誤差。 結(jié)論與建議本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過改變脈沖供電電壓和入口風(fēng)速對(duì)一種直筒式離心脈沖靜電除塵器內(nèi)部的流場進(jìn)行了測試，最終得到了各種不同實(shí)驗(yàn)條件下三維流場分布規(guī)律及入口風(fēng)速和脈沖供電電壓對(duì)流場分布的影響。內(nèi)部氣流的切向速度和徑向速度沿筒體壁向方向大體上先增大后減小，軸向速度分布則無規(guī)律可循?！?〉在脈沖電壓為45Kv的條件下，切向速度隨著入口風(fēng)速的增大而增大；軸向速度的整體變化比較平緩，并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性；徑向速度的分布曲線近似水平直線。隨著半徑的增大，切向速度基本上逐步變小，軸向速度先減小后又逐步增大，徑向速度的分布曲線則比較平穩(wěn)。這可能是因?yàn)殡姇灅O線和電風(fēng)的影響使得除塵器內(nèi)部流場的湍流度反而減小，要證實(shí)這一點(diǎn)還有待于進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)深入研究。〈2〉有條件的話，應(yīng)該選用先進(jìn)的對(duì)流場無干擾作用的測量儀器來進(jìn)行流場的測試?！?〉由于離心脈沖靜電除塵器內(nèi)流場及粒子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，使對(duì)其的研究形成不了完整的理論，也沒有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型可作為依據(jù)，使得對(duì)其設(shè)計(jì)與性能的改進(jìn)只能依賴實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，這在某種程度上必然造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。致 謝本文是在導(dǎo)師李濟(jì)吾教授的悉心指導(dǎo)下完成的。作者還從導(dǎo)師身上學(xué)到科研中需要的嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的態(tài)度。在實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的搭置和流場測試實(shí)驗(yàn)的過程中，得到了李方和陸偉珉同學(xué)的大力幫助，在此表示深深的感謝。最后，對(duì)所有關(guān)心我成長和工作的人致以最真誠的謝意。附 表2溫度：200C 入口風(fēng)速：： kg/m3 電壓：0KV K=3 斷面測點(diǎn)K13K24V13V13tV13rV13zV24V24tV24rV24z1①②③④⑤2①②③④⑤3①②