旋风水膜除尘器的捕尘性能和结构设计

原创 2020-02-24 12:47  阅读

  环境工程2120 4 年4 月 第22卷第2期旋风水膜豫尘器豹藕尘胜簇和结构设计陈喜山粱晓畚玄克剪《青岛建筑t程学院, 山东青岛266520 )攘耍措棼子L eith 孝L ieh t辫速募整舟舞理蹙, 霹鞋舞窭燕建燕瘩壤狳尘整粒攘盎妊携遗嚣了分辑, 褥担了搪垒鼓掌的理论公武、 径高比等无量纲准数。关键谶艟风水鹱除尘嚣遗界层分离理论捕尘空阊相似准数1概述旋风瘩貘豫奎爨是一辩离心努褒耱求骥摈尘舞种机理集于一体的除尘装鬣。 无论是在矿物破碎除尘, 还是柱火电厂和各种工业与民用锅炉除尘等方面均得到了广泛的疲用。 与普遥千式旋风除垒嚣裙院具有捕尘效率高, 压力损失小, 结构简单, 不二状扬尘薄德点。 ...

  环境工程2120 4 年4 月 第22卷第2期旋风水膜豫尘器豹藕尘胜簇和结构设计陈喜山粱晓畚玄克剪《青岛建筑t程学院, 山东青岛266520 )攘耍措棼子L eith 孝L ieh t辫速募整舟舞理蹙, 霹鞋舞窭燕建燕瘩壤狳尘整粒攘盎妊携遗嚣了分辑, 褥担了搪垒鼓掌的理论公武、 径高比等无量纲准数。关键谶艟风水鹱除尘嚣遗界层分离理论捕尘空阊相似准数1概述旋风瘩貘豫奎爨是一辩离心努褒耱求骥摈尘舞种机理集于一体的除尘装鬣。 无论是在矿物破碎除尘, 还是柱火电厂和各种工业与民用锅炉除尘等方面均得到了广泛的疲用。 与普遥千式旋风除垒嚣裙院具有捕尘效率高, 压力损失小, 结构简单, 不二状扬尘薄德点。 瓣子檄缨粉尘鹎撼垒效聚受为骧照, 5蛐粉尘的除尘效率可达8 7 %以上, 而酱通千式旋风际尘器仅选7 0 %左姑。该释除尘器工作藤瑷燕在除垒器茼体静t部将水喷到( 成溢流到)除尘器简体的内壁上, 使除盥兰器筒终悫壁土影痰一臻不酝下溅熬农骥。 含生气漉鸯除尘器下部的人口切向导人, 旋转上升。 旋转气流使得气流中的粉尘粒子受到离心力的作用, 甩向器璧, 设流动静求膜捕下, 并随永藤流向陈尘器底部辩出。 按出风口的位置不卿, 旋风水膜除尘器可分为切向出风舞轴自窭菇两静类鳖, 觅銎。 i。 窦器的应嚣稻溅定表明, 轴向出风式元论是气流流动的对称性还是稳定性均优于翻向出风斌。以往在此种除坐器的设计应霸申, 大多凳经验选取参数, 而理论上的研究却很少。 在此以L eith 和*m _ 6# 参考嶷麓赣岛垂最留彝凄最圈I不周出风擀式旋风水雕膘坐器L ieh t静逑赛爱分离” 3理论兔基础, 对轴扁出鼹的立式旋风水膜豫盘器的捕盘性能进行了理论分析, 其结果对此种除尘器的设计与应用将有一定的意义。2擒垒健蘸势耩为便于分析。 首先定盥出捕尘盥间的概念。 捕尘空闼愚糖切囱旋转气藏对粉尘粒予产生离t珏力的捧用, 使之向除尘器内壁漏降, 最终被水膜捕浆的空闻,见图2。 径向上是从r , 制r 2的范围内; 轴向上是从A 斑瓣驹一半彼麓瑶供求位暨。 帮A 。 懿蓬翻蠢。农这个空间内气流切向速度分布符合礁自由涡{ D A V I D G .S L O A N + P H I L I P J. 渊r瓣删L . D O U G H SS M O O TM o d e lin go fS w ir l inT u r b u le n tF lo wsvsk㈣FrogE n e r g yC o m b u st S ci- ,19 8 6 12 : 16 3~2 502S . M F r 辩e r . A 艇, A b d d R 船e k 麟d 髓. Z A b d u lla bC o m p u ta 6 0 n a l a n dE x p e n m e m R I In v estig a tio nin HC y c lo n eD u stS e p a r a to rP m e lm m M e c hE n g r s 1呦211. P artE : 24 7 ~257 .3C h e a V S . . K im S . W C o m p a C tio n 癌tu r b u len tf lo w s u sin g 必e x te n d e d 女一E m r b u le n e e clo a ttre m o d e l[ R ], N A S Ac a . 17 9 20 4 . 19 8 7 .4 陶文键. 散值传热学. 西安: 西安交通大学出叛杜, 19 9 55 L . X . Z 妇。 S. L 、 S赫捌嘏n瓣越过蹲酝幽d so lid s赫Ac y c lo n e㈣10r P o w d e rT e c h n o lo g y . 19 9 063: 45一辩.6F Boysan, W . It舢㈨dJ S w lth e n b a n k T r a n sIC h e m E , 19 8 2 - 6 0 : 2 2 2 230 .作者通讯处王连泽10 0 0 8 4 清华大学工程力学系丽F W 再砸碡稀万方数据 邵壤工程2( 10 4 每4 莠第22卷筹2麓图2捕盥空间爰捕擞机理壬}析龋场鹤特搓, 邳:p .r “= c( 1)式中弘摊尘空惩蠹气流豹蟊寇遴凌耐s;r捕尘空问内任意一点的半径m ;c为常数;n 为流态摇数。2. 1基本假设为攘主要矛詹镁予分辑, 特簸如下_ 蒺本缀设:( 1)粉盘粒子受捌运动阻力、 反向扩散等作用, 径向厦混是完全的, 即捕集空间内任何承串断面上气流中粉尘粒子都是均匀分布静“1;( 2)在水膜的作用下, 粉坐粒子一经沉积到除尘器痰壁, 埂教攘集, 无厦弹翻二次扬尘褒絮;( 3)粉主|兰粒子的襁向运动服从于S to k es定律;( 4 )粉尘粒子的切向运动速度与气流速度相同。2. 2耩尘艘能昀理论分砖在图2所示的除坐器捕尘空问内, 任意选一水平麟嚣S 。 爨嫠率馁设( 2)可秘, 在d f 微, j、 时段穗, 距陈尘器内黢为d r 的边界层中, 所有的盐粒都将被水膜捕下并带走。 与此同时, 礁切向上当粉尘粒子穆戢d 8 角对, 毒鑫淘将移麓如瓷魔。 诧对, 被永骥捧集鹩粉尘数量成为:一d 。 , : 娑[ r; 一( r2一d r2jC d ;武中c为单位体积宙尘气流中粉尘粒子的数量。 帮为粉尘熬浓囊艟, 菇。此时, 在转角为d 目, 半径为r: , 高度为d = 的扇形越域虎粉尘粒子的憨减少量虚黄:一: 掣( 屯2一, ; )cd。用借式除以前式可得:一警: 型掣。 娑( 2)根据蒸搴瑕设( 3), 可以列凑摅尘空闼巢点( r ,一了一i= 丁一4 霉_ 二了口式中略去了二阶无穷小量( d r )2。0 , : )处的粉尘粒子在径向上的运动徽分方程。 粉尘粒子一方蕊受到旋转气流的离心( m 。 ” : , , )作用; 另一方嚣又受翔S to k es黻力< 3£,u d 。 。 , )静佟霜。 径澎t耪坐粒子的运动微分方程应为:嗨警= 碑71)t一3; ,rg+ d一嗨百2碑7 一* 。 ” . 分别为粉尘粒子的裰向运动速度和, “式中锈疯运羲逮凄m /s;“气流的运动粘废p a ・s;m 。 粉尘粒子的藤餐k g ;d. 一粉尘粒子静粒径m 。根据簇本假设( 4 ), 从( 1)式中可求如粉尘粒子的运动速整为q= f擎》 乙疥等。 。 = 塞, %= 吉“d; 一,糊f: d ; 如/18,“~同代人上式, 经整理可得:垒+i1而dr一攀:od ~t2+ i丽一可2”f 张弛时赶或裁动时闼s;式中“粉害的线;r, 除尘器筒体的内半径m ;# 。 接近篱俸内蝥齄的强尚风速m /s。由于粉尘粒子径向运动的加速过程极为短暂, 略去二除导数璎, 求出d r, 并按时耀扶10 到{ 积分磊求出r, 可得:, 一f掣弧㈧” 3】 南㈤7。 7t}r。 + li; l按( 3)式对t再求导后, 代入( 2)式中, 并求积分铮j霹褥:』 : 警= 一e鹄[ 警t+ ㈡““】 一m式孛粒; , 是气流孛篡糖轻的耪尘懿数餐扶* 。㈤下降到n . 时, 该粒径的粉尘粒子在捕坐空间内的平均滞留时魍, 此时脚应为:万方数据 环境工程20 0 4 年4 月 第22卷第2期4 l卜i1尘磊9一捕小引醚始半径与导黼半径赴L简称半径比准数, p2三。根据流场测定可知, 捕尘空间的起始半径是排风式中Q , 人口风量m 3, 。 , Q . : h2幻。 ;^。 人口高度I/1;6仝口鼍耄将( 4 )式积分后, 代人平均滞留时间I, 和张驰时管半径的吾, 即r, = 号“, r= 罟= 吾鲁ct; 由文献[ 1]可知旋风除尘器气流切向流动的流态指数nvi入I- I风速m ls, 口、 2口t2。3 2。 2闯。 , 分级捕尘效率公式变为:大约为o , 5左右, 所以P 2” 2矿- : 《zl, 略去不计, ( 5),。 ..『2, :式变为: 8“一瓦““1p1一i冈陋h “” 棚” 2“2r7_ 。 式中&斯托克斯准数“I. St= 号矗等;c捕尘空间高度与简体内径之比, 简称高。 : 1一生- l_ exp卜蔓[ 2( 瑚c酽。 }( 6)( 6)式便是妄彳茜分级捕尘效率的理笔计算式。径比准数, c: 旦;2・3理论式的实际检验.实际检验所用的试验模型结构尺寸和试验条件“z中捕尘空间断面积与入风E l面积之比, 简见附表。称面积比准数, 中: 苎譬掣;附裹试验模型结构尺寸厦其有关参数筒体高度捕尘空间高度简体直径^1: 3高度人口宽度出口直径收缩段高人口风逮粉尘密度空气动力粘度!!竺8 30!, !竺6 6 7 5: : 17竺!: : 竺!!竺: : : !竺!!竺型! !!: !!: : :£竺: 一2 501256 2. 51252 0 02 03. 们x 1妒18 1 x j05根据表中的数据, 令r。 = { 厂e, 分别计算出( 6)式中的3个无量纲准数:中: ≮= 3. 14x竺纂-s. ss;3. 67 ;c1: 瓦hi=667. 5/250=2. 67; e2=甄ht=. 5/250667c, 2瓦25/2502 6 79 17 5/250 =; ez。 甄2・2ss=砺tolJva 旷蠡等等端而a ; “s9×10“d : 。取捕尘空间内切向风速的流态指数n = 0 . 5。 当中= 5. 58 、 C 分别为2. 67 和3. 67 时, 将用( 6)式计算的分级捕尘效率与试验测定的结果对应绘制在图3和图4 之中。由图3和图4 可以看出, ( 6 )式所计算的结果基本反映了旋风除尘器的捕尘性能。 对5ta n 以上韵莉出/la in圉4 分级除生娥率的理论值与试验值比鞍( C = J 6 7 )万方数据 4 2环境工程20 0 4 年4 月 第22卷第2期尘粒子的理论计算结果与实测的结果吻合较好。 对5“IT I以F 的粉尘粒子其偏差较大, 这主要是由于理论分析中还存在着没有考虑到的因素。 特别是由于水膜的表面张力致使对微细粒径粉尘的捕集效果下降, 导致了捕尘效率的降低。尽管理论计算与实测相比有误差, 但基本上描述了该种除尘器的捕尘规律, 对除尘器的结构设计以及实际应用将有指导意义。3除尘器主要结构尺寸的选择我们可以按上面分析中所得到的结论, 根据几个无量纲准数选取除尘器的主要结构尺寸, 以期达到较高的捕尘效率。从理论上分析, 2台大小不同的除尘器只要保证st、 c和圣3个无量纲准数相等, 便可以得到相同的捕尘效率。 也就是说, 可以把S t, C 和中作为旋风水膜除尘器结构设计的相似准数。 通过这3个准数我们就可以优化除尘器的结构, 选择合理的结构尺寸,使除尘器的捕尘效果达到最佳。由( 6)式可知, 当除尘器内的切向风速或除尘器的人口风速不变时, 适当增加筒体高度或减少简体直径, 加大C 值; 适当增大捕坐空间断面积或减小人风I; 1断面积, 加大垂值; 适当增加&值, 都可以在一定程度上提高除尘器的捕尘效率。若用C 和垂来综合表示除尘器的结构因素, 建议取: C = 2 5~5. 0; 中= 5. 06. 0之间。 当然, 除了上述分析的因素之外, 还有其它一些因素影响到旋风水膜除尘器的捕尘性能, 将有待于进一步研究。4 结语通过对轴向出风的旋风水膜除尘器的理论分析和试验检验, 得到了一个基本反映该种除尘器捕尘性能的理论公式。 同时, 经进一步分析得出了除尘器结构设计的3个相似准数, 对旋风水膜除尘器的结构优化和设计将具有指导意义。根据理论分析的结果, 若想进一步提高旋风水膜除尘器对微细粉尘的捕集效果, 可以在供水中增加能降低水的表面张力的物质, 增大水膜对微细粉尘的湿润能力, 使除尘器内壁尽量接近于基本假设( 2)的理想状态。参考文献1谭天佑等工业通风除尘技术北京: 中国建筑工业出版社, 19 8 82L e ith D a n d L ie h t W T h e e o lle e lJo ne f f le ie n e yo fc y c lo n e ty p e p a r ticlec。 U e吼m rA n e wth eo reliea l叩p 工o a cllA I C H E S y m l[ m siu m S eri黜,19 7 2, 126 : 19 63陈国集等. 障尘器测试技术北京: 水和电力出版社, 19 8 84张国权. 气溶胶力学陈尘净化理论基础. 北京: 中国环境科学出版社, 19 8 7作者通讯址腺喜山26 6 520 青岛经济技术开发区长江中路2号电线E - m a lleh ell= x isla m @ q d ia ee d e . c n中国环境科学学会环境工程分会发展新会员通知而西= 丽= 丌硬蓓中国环境科学学会环境工程分会自19 8 2年成立以来, 通过组织学术技术交流与研讨、 产品设备展示展览与推介、 专业技能培训、 参观考察、 国际交流等活动, 活跃了学术思想, 促进了学科发展, 加强了环境科技界与企业界的交流与合作, 为广大会员提供了积极有效的服务。 为了更好地发挥学会的桥梁作用和影响力, 更好地为环保科研设计院所、 设备生产厂家、 高等院校、 环保工程公司以及广大用户服务, 我们欢迎更多的团体和个人成为本会的会员。学会的服务功能: 通过组织交流会、 研讨会、 展览会等, 为会员提供技术成果、 产品等的展示宣传和交流合作机会; 通过多种方式提供环境工程领域技术动态、 科研成果、 供求信息、 工程项目等; 利用本会主办的学术会议、 展览会以及核心期刊, 为会员及其产品进行宣传和推介1不定期组织各种培训讲座、 参观考察、 国际交流活动; 其他形式和内容的服务项目。入会手续: 索取会员登记表; 一认真如实填写并加盖公章; 一本会审核批准; 一缴纳会费; 一颁发会员证书。联系方式: 北京市海淀区西土城路33号环境工程分会邮编: 10 0 0 8 8 电线详情及登记表下载请浏览h ttp : //w w w . h jg e. u o n t. cn万方数据

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