袋式除尘器气流分布实验详解

有一台袋式除尘器做气流分布模拟试验。按设计在除尘器为侧部灰斗进气侧部排气，进气侧装气流分布板，分布板采用梯形板，以利气流均匀分布和捕集部分细尘。试验要求使入口气流速度的相对均方差值达到σ≤0.5。在模拟试验中，根据相似理论建立试验装置，通过试验求出相似准则之间的函数关系，再将其推广到实际设备上。

1.相似与计算

几何相似需要模型与实型的结构相似，包括除尘器本体及管道，其布置形式应一样，相应的各部分尺寸成同样的比例。根据计算试验中模型与实型的几何比例为6：1。动力相似要求模型与实型中流体相应点所受的力相似，即模型与实型中相应点的两个无因次参数雷诺数和欧拉数应相同，其中雷诺数是主要的，是保证条件，而欧拉数是自适应条件。

为了保证测量数据的可用性，在试验前首先要确定自模区。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，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，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，即可判定试验在自模区的环境下进行的。计算公式如下：

式中 D——当量直径（m）；

d_H——水力直径（m）；

A——流体截面积（m²）；

S——流体湿周长（m）。

当t=30℃时，空气的密度ρ为1.165kg/m³，运动粘度υ为16.6×10^-6m²/s，水力直径d_H为0.894。当Re＞6.25×10^-4后，Eu基本为一常数，曲线的趋势趋向于水平。此时模型内气流速度为1.16m/s即气流的流动已进入自模区。因此当流速v大于1.16m/s时，模型与原型内部流场的流动状况相似。试验是在平均流速大于1.16m/s的情况下进行的。

2.试验设备

试验装置如图5-8所示。

风机：用于制造连续的运动气流，通过压力阀调节流量大小，设备型号为T35—2.8，流量2167m³/h，转速2900r/min，全压1720Pa。

风速传感器：风速仪选用ZQRF—30型智能热球风速仪，该传感器具有反应快、灵敏度高等优点，它是通过借助于风速的作用转化为电信号从仪表上读出。

风量调节阀：通过调节风量调节阀，调节进入除尘器箱体内部的气流流量。

U型管压力计，用于测量气流进口处的压差，进而算出进口的气流雷诺数。

模型中设计梯形导流板主要是为了让气流从进风口进入除尘器内部后，在导流板的作用下，改变气流运动方向，同时使流场在除尘器内部分布均匀。在试验中，通过改变导流板的板数和导流板之间的距离，来进行优化选择。梯形导流板按高度从140～340mm不等，如图5-9所示。

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图5-8 除尘器内部流场测量系统图

1—除尘器箱体 2—风管 3—弯头 4—风量调节阀 5—风机 6—支撑杆 7—速度测孔 8—测压孔 9—花板

图5-9 梯形导流板在除尘器内示意图

图5-10 测点布置图

气流的测定断面选择在除尘器的滤袋室与灰斗相接处，因为该断面的气流均布性能代表了气流能否均匀进入每个滤袋。

为了布置测量断面上的测点，将断面划分为若干个方格，测点设在每个方格的中心。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。本装置按7×10=70个测点布置，详见图5-10。

3.气流均布性的判定和试验结果

1）气流均布性判定。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，因此对除尘器内部气流的均布性要有一个比较的标准。关于均布性的测定标准比较多，通过比较决定采用相对方均根法。其判定公式为：

式中 v_t——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。

这个标准的特点是对速度场的不均匀值反应比较灵敏，便于评定气流均布性质量的好坏。

2）试验中，通过改变导航板的个数和各个导航板的高度来确定整个导流板系统的具体布置形式。通过比较速度分布曲线和速度分布方均根值最后确定，在导流板板数为4条，各个导流板之间的间距为140mm，各个导流板的高度分别为160mm、180mm、200mm、280mm时，除尘器内部的流场分布达到了较优的均布效果。此时模型中的平均风速为0.60m/s，方均根值为0.37，根据试验结果可以计算出实际袋式除尘器气体导流板各部位的相应尺寸和流场数据。