纺织厂空调与除尘：管道内空气含尘浓度测试结果

为了计算除尘设备的除尘效率或了解除尘设备排放空气的含尘浓度，需对管道内和除尘设备内的空气含尘浓度进行测试，其采样方法与车间工作区或室外大气中的采样方法有一些不同，现叙述如下。

图9－36　管道采样示意图

1—采样嘴　2—采样管　3—滤膜采样器
4—温度计　5—压力计　6—流量计
7—螺旋夹　8—橡皮管　9—抽气机

（一）采样装置

由于纺织厂是在常温下进行采样，故采样装置基本上与车间工作区采样装置相同，只是用采样嘴、采样管及滤膜采样器代替前面的采样头。如图9－36所示为一管道采样示意图。流量计的量程宜大些，常用LZB—15型（流量为6.6～66L/min，转子材料重时，流量宜选10～100L/min），选用的抽气机真空度也应大些。采样嘴、采样管及滤膜采样器的结构分别如图9－37～图9－39所示，它们是用铜或不锈钢制成，滤膜采样器多用铝制成。

图9－37　采样嘴

图9－38　采样管

图9－39　滤膜采样器

含尘量多的空气，多用直径为75mm并作成锥体漏斗状的滤膜进行测试。

1.采样嘴它的形状以不扰动采样嘴的内外气流为原则。采样嘴进口内径d有4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm数种。采样嘴一般作成内径不变或渐缩锐边管形，锐边的锥度以30°为宜，外面亦呈30°锥体，锐边壁厚不大于0.3mm，以免产生涡流，影响测定结果。与采样管连接端的内径d0有6mm、8mm、10mm、12mm几种，应与采样管内径完全相同，且内表面光滑，没有急剧的断面变化。

2.采样管它是一个90°弯管，为了防止采样管内积尘，一般重工业工厂要求气流速度≥25m/s，对于棉尘管，气流速度≥20m/s。由于棉尘密度小、体积大，为使大的棉尘亦能不被阻挡地采集到，采样嘴宜选用较大的入口直径，因此采样嘴流量大，流量计与抽气机亦应相应增大。

若采样嘴进口流速为v，采样管流速为v0，采样管直径为d0时，则可由下式求得采样嘴进口直径d。

如果用式（9－33）求得的d为小数，应选用靠近较大的整数。

3.滤膜采样器由于采样管直径较小，滤膜直径较大，故在滤膜夹前增设了圆锥形漏斗（见图9－39）。若遇高含尘浓度，为了增大集尘量，一般采用滤筒进行集尘，如图9－40所示。滤筒的集尘面积大，容尘量大，阻力小，过滤效率高，对0.3～0.5μm的尘粒捕集效率在99.5％以上。国产的玻璃纤维滤筒有加黏合剂和不加黏合剂两种。加黏合剂的滤筒能在200℃以下使用，且有一定的吸湿性，故在测定前、后应把滤筒置于105℃的烘箱中烘1h，再放在同一干燥器内冷却0.5h方可称重（干燥器中硅胶吸湿性能有不同时，会产生误差）。不加黏合剂的滤筒可在400℃以下使用。

按照集尘装置（滤膜、滤筒）所放置的位置不同，采样方式分为管内采样和管外采样两种。

滤膜放在管外，称为管外采样。如果滤膜或滤筒和采样头一起直接插入管内，称为管内采样，如图9－41所示。管内采样的主要优点是，尘粒通过采样嘴后直接进入集尘装置，沿途没有损耗。

管外采样时，尘粒要经过较长的采样管才进入集尘装置，沿途有可能黏附在采样管壁上，使采集到的尘量减少，不能反映真实情况。尤其是高温、高湿气体，在采样管中易产生冷凝水，尘粒黏附于管壁，造成采样管堵塞。管外采样大多用于常温下通风除尘系统的测试，管内采样主要用于高温烟气的测试。

图9－40　滤筒及滤筒夹(www.xing528.com)

1—采样嘴　2—滤筒　3—滤筒夹　4—外盖　5—内盖

图9－41　管内采样

1—采样嘴　2—滤筒
3—采样管　4—风道壁

（二）采样方法

管道中的采样方法与工作区采样有些不同，它有两个特点，一是采样嘴进口处的采样速度与该处风管中气流速度应该相等，即等速采样法，并根据此速度确定采样流量；二是必须在风管的测定断面上多点取样，以求得平均含尘浓度。

1.等速采样采样嘴轴线与气流方向一致，并正对含尘气流，其允许偏斜角度小于±5°。采样嘴进口流速与被测管道处流速相等，即v=vs，如图9－42所示。若v＜vs，即采样嘴进口速度v小于管道流速vs，则位于边缘处的一些较大尘粒（大于3μm）未能绕过采样嘴，而因惯性作用，继续沿原来方向前进，进入采样嘴内，使测试结果偏高。若v＞vs，即采样嘴进口速度大于管道流速，则位于边缘处的一些较大尘粒因惯性关系未能进入采样嘴内，而使测定结果偏低。因此，只有当采样速度等于管道内气流速度时，采样管收集到的粉尘样品才能与管道内实际分布情况相符。

在实际测定中，不易做到完全等速采样。研究证明，当采样速度与风管中气流速度相差在－5％～+10％时，引起的误差可以忽略不计。采样速度高于管道气流速度时所造成的误差，要比低于管道气流速度时的误差小。

图9－42　不同采样速度时粉尘运动状况

有时管道内气流速度波动大时，按上述方法难以取得准确结果，为了简化操作，可采用如图9－43所示的等速采样头（又叫静压平衡采样头）。在等速采样头的内、外壁上各有一根静压管，对于锐角边缘内外表面加工精密的采样头来说，可以近似认为气流通过采样嘴内外壁的阻力差值等于零。因此，只要采样头内外的静压差保持相等，采样嘴内的气流速度v就等于风管内气流速度vs。所以，在使用等速采样嘴时，只要调节测定过程中的采样流量，使采样嘴内静压Pj和采样嘴外静压Psj相等，就可以做到等速采样。这样可以简化操作，缩短测试时间。

图9－43　等速采样头示意图

应当指出，等速采样头是利用静压而不是用采样流量来指示等速情况的，其瞬时流量在不断变化着，所以记录采样流量时不能用瞬时流量计，要用累计流量计。

2.采样点的布置研究表明，风管断面上含尘浓度分布是不均匀的。在垂直管中，含尘浓度由管中心向管壁逐渐增加；在水平管中，由于重力的影响，下部的含尘浓度较上部大，而且粒径也大。因此，一般认为在垂直管段采样比在水平管段采样好。要取得风管中某断面上的平均含尘浓度，必须在该断面进行多点采样。在管道断面上应如何布点，才能测得平均含尘浓度，目前尚未取得一致的看法。

（1）多点采样：英国的《烟道测尘简化法》（BS 3045）认为，管内测点的多少，应根据断面上动压的变化确定。测定断面上的动压变化不超过4∶1时，每条取样线上取两点，如图9－44所示；动压变化超过4∶1时，则每条线上取4点，如图9－45所示。然后分别在已定的每个采样点上采样，每点采集一个样品，再计算出断面的平均粉尘浓度。这种方法可以测出各点的粉尘浓度，了解断面上的浓度分布情况，找出平均浓度点的位置；缺点是测定时间长，工序烦琐。

图9－44　采样点的布置

图9－45　采样点的布置

（2）移动采样：为了较快测得管道内粉尘的平均浓度，可以用同一集尘装置，在已定的各采样点上，用相同的时间移动采样头连续采样。由于各测点的气流速度是不同的，要做到等速采样，每移动一个测点，必须迅速调整采样流量。在测定过程中，随滤膜上或滤筒内粉尘的积聚，阻力也会不断增加，必须随时调整螺旋夹，保证使各测点的采样流量保持稳定。每个采样点的采样时间不得少于2min。这种方法测试结果精度高，目前应用较为广泛。

另外，还有平均流速点采样，即找出风管测定断面上的气流平均流速点，并以此点作为代表点进行等速采样，把测得的粉尘浓度作为断面的平均浓度。对于粉尘浓度随时间变化显著的情况，采用这种方法测出的结果较接近实际。