脉冲喷吹袋式除尘器气流分布模拟实验研究

ISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TK2006.NO.2.能源与环境脉冲喷吹袋式除尘器气流分布模拟实验研究脉冲喷吹袋式除尘器是一种分离细小粉尘的高效分离设备,粉尘排放浓度可达到50mg/m3以下,甚至达到10mg/m3以下或者更低浓度[1]。因其具有性能稳定、运行费用低、净化效率高、可回收利用粉尘等优点而广泛应用于世界各国的工业环境保护中,目前其在国内的应用越来越广泛。影响袋式除尘器净化效率的因素很多,其中气流在箱体内是否均匀分布对除尘效率就有一定影响。袋式除尘器本体及出口管道系统设计确定后,气流均布主要取决于气流分布板型,该板型只能通过模拟实验来确定。因此袋式除尘器设计完后,都应进行气流分布模拟实验,以找出适合该除尘器气流均布要求的气流分布板型,供设计时参考。1实验原理及装置1.1实验原理气流分布实验是建立在相似原理基础上的模拟方法,属于流体吸入受迫等温运动。因此,试验应遵循的模拟条件为:(1)模型与实物几何相似;(2)模型中的流体处于第二自模区。对于袋式除尘器,随着雷诺数Re的增大,Eu呈逐渐减小趋势;但当Re达到某一数值时,Eu将不再随着Re的变化而变化,基本为一常数。此时表明流体的流动进入第二自模区,当流速大于此流速时,模型与原型的流动情况相似,此时模型内的气流速度为临界速度。1.2实验装置模拟实验装置按与实物1:5进行制作〔包括进出口管道〕,除尘器测量系统图详见图1。由于考虑到布袋在模型箱体内部的布置存在困难,同时考虑布袋在除尘器内部均匀布置,由于阻力的存在对气流均匀分布存在有益的影响,因此在除尘器内部并没有挂装布袋。根据设计,在箱体内部灰斗上沿布置有插槽,可通过插槽固定导流板的位置,在实验中通过调整导流板所插插槽的位置,来调整导流板在除尘器内的位置及其它布置形式。导流板设计了两种形式:一种为栅格导流板,另一种为梯形导流板。栅格导流板只加工一个与实物比例为1:5大小的模型。而梯形导流板则按高度从140mm到340mm不等,每增加10mm加工1个,共21图1袋式除尘器模拟实验装置1-轴流风机,2-弯头,3-法兰,4-流量调节阀,5-支杆桑亮杨景玲孙体昌(北京科技大学北京100083)摘要:运用相似原理,对脉冲喷吹袋式除尘器的气流分布进行模拟实验,找出适合该除尘器的气流分布板形式,为工程设计提供参考。关键词:相似模拟袋式除尘器气流分布中图分类号:TU834.33文献标识码:A文章编号:1672-9064(2006)02-0027-04作者简介:桑亮,北京科技大学环境工程系硕士研究生。环保技术27ISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TK2006.NO.2.能源与环境个。测点布置按模型截面每0.01m2设一个测点进行布置,为均匀布点[2]。本装置按7×10=70个测点布置,但由于风速测量仪测杆长度的限制,并且在该截面上,风速对于中轴线对称,因此取中轴线一侧的35个点为测量点,见图2。故测量孔布置在除尘器灰斗上部500mm处,沿除尘器侧面布置。在模型的进出口管道上分别设有测压孔,用U型压力计测量袋式除尘器进出口压差,实验装置配套风机为轴流风机。风速测量采用北京测量仪器厂生产的数字热球风速仪。2实验方法及评价标准2.1气流均布性的判定脉冲喷吹袋式除尘器内部断面各点的气流速度不可能完全相同,因此对于除尘器内气流的均布性要有一个测定标准。关于均布性的测定标准比较多,通过比较我们决定采用美国RMS标准的判定方法,即相对均方根法。其判定公式为:式中Vi=测点上的流速/(m/s);V=断面平均流速/(m/s);n=断面上的测定点数。RMS标准的特点是对速度场的不均匀值反应比较灵敏,其均方根值越大,不均匀度越高。2.2实验方法本次实验采用人工手动采样,测试设备为北京环保仪器厂生产的热球式风速测头,该传感器具有反应快、灵敏度高等优点,是国内广为采用的风速传感器。数据结果输入计算机进行保存和分析。3实验结果3.1第二自模区的测量与判定为了保证模型工作在第二自模区的环境里,保证测量数据的可用性,在试验前首先要确定第二自模区。首先是利用风量调节阀从小到大逐渐调节风量,测试模型进出口静压差,同时在截面上的测孔采集各点的风速(每点采4次),然后取各点风速的平均值作为该工况下截面的平均风速。然后根据公式计算出欧拉数Eu和雷诺数Re,再根据测试结果画出Eu-Re曲线。根据曲线中Eu基本不随Re变化的临界值确定临界风速,只要保证试验时流速≥临界风速,即可判定试验是在第二自模区的环境下进行的[3]。当t=30℃时,空气的密度ρ为1.165kg