旋風(fēng)除塵器技術(shù)管理
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編者按：本論文主要從旋風(fēng)除塵器的表態(tài)除塵效率;旋風(fēng)除塵器的阻力;電暈極降阻增效的原因分析等進(jìn)行講述，包括了電暈極在旋風(fēng)除塵器內(nèi)具有提高效率的作用、切向速度的作用、軸向速度的作用、徑向速度及壓力分析的作用、安裝電暈極后，徑向靜壓梯度的減小，意味著液體無(wú)論是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還是作軸向流動(dòng)等，具體資料請(qǐng)見(jiàn)：
【摘要】本文根據(jù)旋風(fēng)除塵器內(nèi)三維速度分布的測(cè)試結(jié)果，分析了電暈極的安裝對(duì)旋風(fēng)除塵器除塵效率和阻力的影響。在特定的位置上安裝電暈極能使旋風(fēng)除塵器內(nèi)的速度分布更有利于提高離心力的分離作用，通過(guò)測(cè)試可知，在安裝電暈極但不加電壓（稱“靜態(tài)”）的條件下，能使旋風(fēng)除塵器的除塵效率提高約5%～6%，同時(shí)，由于安裝了電暈極，改善了旋風(fēng)分離內(nèi)的速度分布，使旋風(fēng)除塵器內(nèi)的阻力大大降低，旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)（ξ1=4.81）比常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)（ξ2=9.21）降低了47%。
【關(guān)鍵詞】旋風(fēng)除塵器除塵效率阻力電暈極降阻增效原因
一、旋風(fēng)除塵器的表態(tài)除塵效率
旋風(fēng)除塵器利用離心力和電場(chǎng)力的共同作用分離粒子。旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極（稱旋風(fēng)除塵器）但不加電壓的運(yùn)行工況稱為旋風(fēng)除塵器的“靜態(tài)”工況，此時(shí)的除塵效率稱為旋風(fēng)除塵器的靜態(tài)除塵效率。為了研究安裝電暈極對(duì)旋風(fēng)除塵器除塵效率的影響，對(duì)常規(guī)旋風(fēng)除塵器和旋風(fēng)除塵器兩種情況分別進(jìn)行了各種入口風(fēng)速下的除塵效率實(shí)驗(yàn)。常規(guī)旋風(fēng)除塵器選用長(zhǎng)筒體型，筒體直徑為40mm、入口尺寸為270×110mm，排灰口直徑為116mm。排氣管直徑為200mm，排氣管插入深度460mm。在常規(guī)旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極構(gòu)成旋風(fēng)除塵器，電暈極由15根直徑4mm鋼筋構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并固定在排氣管上。實(shí)驗(yàn)粉塵為400h目滑石粉，發(fā)塵濃度控制在5g/m3左右。
常規(guī)旋風(fēng)除塵器安裝電暈極后除塵效率明顯提高，除塵效率的變化規(guī)律與常規(guī)旋風(fēng)除塵器除塵效率的變化規(guī)律相同，即先隨著入口風(fēng)速的增加而增加，至一最佳運(yùn)行工況后，除塵效率又有所降低。常規(guī)旋風(fēng)除塵器最佳運(yùn)行工況在入口風(fēng)速V=17m/s左右，此時(shí)，其總除塵效率達(dá)到了80%；而安裝電暈極以后，旋風(fēng)除塵器的靜態(tài)最佳運(yùn)行工況約在入口風(fēng)速V=20m/s左右，靜態(tài)總除塵效率達(dá)到約85%，增幅為6.3%左右。這說(shuō)明僅僅安裝電暈極而不加電壓，就能使旋風(fēng)除塵器的除塵效率明顯提高電暈極。在旋風(fēng)除塵器內(nèi)具有提高效率的作用。
二、旋風(fēng)除塵器的阻力
由上述可知，電暈極在旋風(fēng)除塵器內(nèi)具有提高效率的作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電暈極在旋風(fēng)除塵器內(nèi)也具有降低阻力的作用。
旋風(fēng)除塵器阻力系數(shù)ξ2=4.81，常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)ξ1=9.21，即旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)比常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)降低了約47%。因此，靠電暈極的作用，較好的改善了旋風(fēng)除塵器的阻力特性，與常規(guī)旋風(fēng)除塵器相比，旋風(fēng)除塵器是一種低阻力的粒子分離設(shè)備，這對(duì)于節(jié)能具有極為重要的實(shí)際意義。
綜上所述，在常規(guī)旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極，具有降低阻力和提高靜態(tài)除塵效率（稱為“降阻增效”）的作用，為什么電暈極會(huì)對(duì)旋風(fēng)除塵器的阻力和效率有這么大的影響呢？下面將進(jìn)行分析。
三、電暈極降阻增效的原因分析
切向速度的大小和徑向速度分布直接影響顆粒分離的效率，同時(shí)軸向速度分離影響了粒子在旋風(fēng)除塵器內(nèi)有效分離區(qū)域的停留時(shí)間，必然對(duì)顆粒的除塵效率產(chǎn)生較大的影響。
旋風(fēng)除塵器流動(dòng)阻力主要由三部分組成：即進(jìn)口局部阻力、旋風(fēng)筒內(nèi)旋渦流場(chǎng)中的阻力、排氣芯管內(nèi)的流動(dòng)阻力。
可見(jiàn)，旋風(fēng)除塵器的阻力和除塵效率與其內(nèi)部的流場(chǎng)分布密切相關(guān)，要分析電暈極降阻增效的原因，就需要知道旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場(chǎng)分布。
為了研究電暈極安裝前后旋風(fēng)除塵器內(nèi)三維速度分布的變化規(guī)律，分別對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)不安裝電暈極（稱常規(guī)旋風(fēng)除塵器）和旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極（稱旋風(fēng)除塵器）兩種情況在相同的入口流速下進(jìn)行了流場(chǎng)測(cè)試，流場(chǎng)測(cè)試儀器為五孔探針，在除塵器錐體部分及其他一些位置，電暈極比較密集，有的地方五孔探針無(wú)法插入，測(cè)點(diǎn)適當(dāng)減少。某些斷面在半徑的二分之一到三分之一處均無(wú)法讀取數(shù)據(jù)（4、5孔的壓力不能調(diào)到平衡），分析認(rèn)為由于電暈極對(duì)于筒體內(nèi)流場(chǎng)的擾動(dòng)，這些位置氣流較為紊亂，使4、5孔無(wú)法保持壓力平衡。
1．切向速度的作用
安裝電暈極后，切向速度的分布變得平緩、峰值降低。內(nèi)渦旋不再是強(qiáng)制渦流動(dòng)，文獻(xiàn)也得出了類(lèi)似的結(jié)論。另外，內(nèi)外渦旋交界面半徑明顯外移，即內(nèi)外渦旋交界面直徑由常規(guī)旋風(fēng)除塵器的0.5de外移為1.2de(de為排氣管直徑)。在筒體和錐體的上半部，下行流區(qū)的切向速度有所增大，上行流區(qū)的切向速度明顯減小，在除塵器內(nèi)的整個(gè)流動(dòng)區(qū)域，平均切向速度明顯降低。
2．軸向速度的作用
旋風(fēng)除塵器上、下行流交界面內(nèi)移，即上行流區(qū)變寬。在下行流區(qū)，軸向速度的絕對(duì)值減小，這說(shuō)明粉塵粒子在旋風(fēng)除塵器的有效分離區(qū)域內(nèi)的停留時(shí)間增加，這對(duì)離心力分離粒子是有利的，能夠提高除塵效率。另外，軸向速度梯度減小，內(nèi)摩擦阻力降低，有利于旋風(fēng)除塵器的減阻。
3．徑向速度及壓力分析的作用
徑向速度分布比較紊亂，尤其在電暈極附近，徑向速度分布與常規(guī)旋風(fēng)除塵器相比有較大波動(dòng)。徑向速度方向基本都是向心的，其值的大小與常規(guī)旋風(fēng)除塵器相比沒(méi)有明顯的規(guī)律，大多數(shù)稍微小于原旋風(fēng)除塵器的相應(yīng)值，由于切向速度和徑向速度對(duì)粒子的分離起著相反的作用，前者產(chǎn)生離心力使粒子做向外筒壁的徑向運(yùn)動(dòng)，后者則使粒子做向心的徑向運(yùn)動(dòng)從而進(jìn)入內(nèi)漩渦。徑向速度值的減小可提高除塵效率。
就靜壓而言，旋風(fēng)除塵器下行流區(qū)的靜壓值比常規(guī)旋風(fēng)除塵器略低（絕對(duì)值增大）；在排氣管底部附近，上行流區(qū)靜壓值比常規(guī)旋風(fēng)除塵器增加顯著（絕對(duì)值減小），大大高于常規(guī)旋風(fēng)除塵器，總的結(jié)果是徑向上壓力梯度減小。
安裝電暈極后，徑向靜壓梯度的減小，意味著液體無(wú)論是作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還是作軸向流動(dòng)，各流層間來(lái)自外界的法向作用力減小，使得內(nèi)摩擦阻力降低。這必然引起旋風(fēng)除塵器的降低。
四、結(jié)論
在旋風(fēng)除塵器內(nèi)的特定位置上安裝電暈極，在不加電壓的“靜態(tài)”條件下，能使旋風(fēng)除塵器的除塵效率提高約6%。原因是：電暈極對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場(chǎng)分布產(chǎn)生了較大影響，在下行流區(qū)切向速度較常規(guī)旋風(fēng)除塵器流場(chǎng)的切向速度稍微增大，下行流區(qū)是旋風(fēng)除塵器的主要有效分離區(qū)域，除塵效率的高低主要是由下行流區(qū)的切向速度的大小決定的。因此，電暈極對(duì)下行流區(qū)的切向速度產(chǎn)生的影響（下行流區(qū)的切向速度增大）有利于提高除塵效率。旋風(fēng)除塵器上、下行流交界面內(nèi)移，即下行流區(qū)變寬，在下行流區(qū)，軸向速度的絕對(duì)值減小，粉塵粒子在旋風(fēng)除塵器的有效分離區(qū)域內(nèi)的停留時(shí)間增加，這對(duì)離心力分離粒子是有利的，能夠提高除塵效率。
旋風(fēng)除塵器內(nèi)的阻力大大降低，旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)（ξ2=4.81）比常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力（ξ1=9.21）降低了約47%。主要原因是：電暈極使旋風(fēng)除塵器內(nèi)整個(gè)區(qū)域的切向速度分布曲線比常規(guī)旋風(fēng)除塵器內(nèi)的切向速度分布曲線變得平緩，速度的最大值與平均值都有所降低，減少了旋轉(zhuǎn)動(dòng)能損失，切向速度梯度減小和徑向靜壓梯度的減小，內(nèi)摩擦阻力降低，引起旋風(fēng)除塵器阻力的降低。
