正交气流移动床热交换过滤器.pdf

，永 热、夏 谈 递 貉 通风除 尘 译文 一 一 正交气流移动床热交换过滤器 】，一(麓囊)在工盘监用中 c 一面直接攮式热变 基 知证库 圈完床和蓼轴席赫变换摹置 用于鞠毫 量囊气体产尊上曩粒晨也常常t用来过体中曲生粒 嚣面，幅 c 毫 过 与 c 一 固热 变接 嚣 量 舟辩韪行 爵兜翱 设计柏几乎褴有把它们培音电辜矗存考虐过率文舟培 的正寞 c 蠢事卦床热变换过蠢器(MHEF)晕一种丑 过 事彝粒子床对热气谯 罔对避行糖尘过奢掐眉艘曲量鲁 文中 囊 出了定设鲁出 口音生墩崖 选弭一定古生t摩 量宣所蕾时接鞋面积H蕊其它一些宴用藏的圈寰_ 一，前言 冷的粒状 颗粒从移动束热交换过滤器的 上部进八，然后下落移动。如图 l所示。含 一 古 毛 者 老 I 汗 圈 1 MHEF 上部示圈 尘热气 流垂直通过 向下 移动 的颗粒层 时得 到 过滤 和冷 却冷却后的干净气 流从热 交换过 滤器引出热颗粒落八设备的底郁(图 1中 丰 耳 2；易 乡 来彖出。蒜结构与上部相同)在那里热颗 粒 接触 与其成正交 的冷气 流而将 其加 热 设备底部业 巳冷 却的颗粒 通过风力 机械或其 它方式被提升到 设备上部 以便再循 环 在这几种提升方式 中 有 一种 是沿 垂直 输送管设置感应 线圈 线圈受 电流脉冲作用 连续地通 断，由此产生的移动磁 场能 够输 送粒子 该粒子须具有磁牲)至热交换过滤 器 顶部 然后冷颗粒 下落，热交换过 滤过 程 周 而复始地 进行 收集离开 设备上 半部 的颗 粒所夹带的粉 尘的装置布置在热 交换过滤 器的上下 部分 之 间 二，模 型 设计 中假定：1 相对 短的接触时间 c I)，即 hI。8 0 0 2 与正 交气 流相接触的粒 子 流束 为 扁 平形 3 粒 子仅 作横 向拌和，沿粒子 流 动方 向无拌和现 象 4 气流为压八式 流动 5 过滤过程 是稳 定的 不 会 由 于 积灰 所造成的结构变化而受|妻 响。6 气体 含尘浓度 低。这种交 叉接触型 虽是热交换过滤器 最简 单 的形 式 但对进行 初步评估 还是 非常有用 的。因为 目前尚未发 现关 于过 滤和热交换 同 时进行考虑 的公 开出版文献在上 述假 设的 基 础上 热交换 过滤器的接触形式就与参考 文献(1)中所描述的无穹级正交对 流流化 床热 交换 器相似 维普资讯 http:/ 三，理论根据 对上述型式的热客换过滤器共运行的 热传导效率可表选为。：。：=措=专C l-e-J)(1)和 t =l-e ；(2)4 由下式 给出 4 ；一 L些 -土。血 c x u 1 一 p s XYZ (3，)而且。从式(1、和式(2)得 4 (、无量纲参数x、Y和z 定义为t x=里(5)Y：上 1(6)Z=岫(7)p 另外 根据参考文献 4)可知当气 流沿x 方 向通过介 质时。气 流中含尘浓度降 低。粉 尘浓 度 c降低 率 由下式 给出；d x=c8)、2 d-解上 式 得：n一 一 詈 E F 。式中 F (1 一)x d e (1 0)E是某过滤段的收尘效 率(2 J 它 等乎 依 尘机 理所 得 效率 之和：一 EEI+Et+ED (n)式中的下标分划代表惯性(I)捕 集(R)和扩散(D)等除尘机理。Et、Et，ED 由一 r 式给出；l 9 9 3 年 第 2期 El=()(1 2)Et (1 3)ED 4 P。一 ”(1 4)公式(1)至(1 4)可以联立绘制成不 同的图表(表明无量纲参数XY，Z E，F 和C f-的黄幕)可以用来计算热交换 过德 器埘厚度I 和过滤后l气流的含尘敢度 四，图表用法 圈 2至图 7是 一套帮助 设计正变气流移 劫康热交换过滤器的留表。当给定气流出 口 含垡旅度后，这些图袅倚化了确定热交换过 滤 器所需厚度 x 的计 算；或者 当巳知气体和 固体 的进 出 口温度后 可帮助设计热交换过 滤器。一 甓-由 嚣 i o t l 。i 一 一 _|f 0 l：I、-一。f ；j _ 1 I I ，_ 嚣 兜 ，Z 置 3 Z=1 0 0 0 时的性健曲蛾 寺 昔喜 维普资讯 http:/ 通风除尘-。-。_ _ _ _。-。-。-。-。-。-。-。1 。_-。_。一 E：6 z 一 岳 一 L I r l ：_1 4 9 l一p l 器 f 二 ，J躲,z J I 一 夕 ，f l r，J 圈 4 Z=I，7 0 0 0时韵性健 曲线 圈5 Z=l o o o o时的性能曲线，一 蠹 z：髓-：，一 l，乡，l j r，I 圈 6 Z=I l i o o o 舶蛙健曲线：圈 7 过蠢性健曲线 图 2至图 6示出了用以 选择Z值的 曲线，和用以设计热交换过滤器灰评估某 二给定热 交换 器性能的 无量 纲参数给定 Z 菹，确定 另 三个参数、X、e 中的任毒碾个，来知 的 个可从相应 的图表中查得。对 某个 设计 向题 如 果巴知 和8。可 以查碍X然后 求出热交换过滤器 的厚 度 从图 7 已知x。，可 得到气体过 滤后的含尘 浓度 一旦得 出收 尘效率E由式(1 1)至式(1 4 )就可计算 出 收尘 器 粒 子 直 径 d。图 7表 示 了一个 典型 的过滤 器 运 行 情 况。该图表达了沿x 方向气流含尘浓度的变 化，使 魂们 能确 定过滤器的 厚度 x ，参 数E F和C f O 当知道其中任意两个参数时。可依据 图 7确定未知 的一个 参数 要 计算热交换过 滤器 性能。已知气 流过 滤后 台尘浓度，从 图表 中可查得 参数 F，从 而得出热交换过滤器的厚度z 。现在。巳知 xe 和z 值，即可 计算 和最终温度 下面 的例子说明了这些图 表在不 同情形 下的用法。髑 l 试求移动床热 交换 过滤器的 厚度 x ，气 体流蛊和挝滤后气体含尘浓瘦 巳知 TI=6 0 0 t l 一4 D T 2=1 8 4b=2 9 3 e=O 5 P-=0 4 5 6 k g m。、u-0 5 m s P。=7 2 0 0 k g m m=0 9 0 k g s W=l I 5 2 kE E=O 1 c =3 4 e j (B K)c。=0 2 B m C。自如9 a j(k E，K)d l=1 0 mm 解；首先确定参数 和Z。由式L 4)得：4，而2 9 3 4 0 o 8，牵 采 喜 霉 毒 维普资讯 http:/ 5 O 1 9 9 3 年 第2期 一l 50 00 因为Z=1 5 0 0 0 从图 3得到l 崭 l_ 2 0 0 0 x-u 0 _ 等=0 9 0 2 0 0 0 2 m 南 X x t 为了计算气体过 滤后的含尘浓度 先 由 式(1 0)得t F=I I=0 0=-!n I X l 一 现在 从图 7通过 参数E和F查 出：L,I O09 07 。0 C t mCoX 0 0 9 0 7；O 0 1 s 4 g m。故此 厚度x =0 3 2 m热 交换过 滤器 将气体含尘浓度自0 2 g m。降至O 0 1 9 1 4 g m。，即使 初始含尘旅 度降低了 约 I 啊 倪 2 试 求固体 出 口温度t t 气体 出 口温度T 和气体 流量 已知 P-=0 5 2 6 k g m。c I=1 0 6 9 J(k g K)p=0 3 7 2 k g m。c。=4 2 0 (k g K)南。=0 8 k g,s Tl=4 0 0 t t。-0 3 6 m s t l=4 1 w=2 2 4 0 k g E=o 2 d 1 8 5 ra m=0 4 C l 一0 0 0 4 g m Co=O 2 g 11 1。解t根据图7已知E和Cl Co。查F 值约等于1 3 再据式(1 0)得l x 一=1 3X 1 8 5X 1 0一 0 6 =0 4 0m 由式(5)和式(7)无毒纲参数x 和z 为I t l=兰0 4 0 3=2 x。6 z：凸：P。c9 3 7 2X 4 2 0 7000 用XZ 和8 值，查图 4得i =0 6 据式(3)有：1 n =0 6 0 8 420 10 69 0 g 8 8 k g s 然 后，从式(2)和式(1、计 算 得 r 1 =1-e。=1一 e一。O 45 1 o 一 4 5-一 t l=2 0 3 t t一 41 40 0-41 =古 l-e-i=-o s s =；T 一 1 s ot 五、结论 文章 至此已建立了一个计 算移 动床 热交 换过滤器性能的简单模式。利用这个模式的 图表 可 由给定的除尘效率求 出过 撼器的厚 度 而且 当 已知气体和固体的进 出口温度 后 可 设计出热交换过 滤器 来 参考文献(1)LJ v e n S pi e l 0 En g i ne e r i ng Fl o w a n d H e a t Exc h a n g e，Pl e n u m Pr e s s Ne w Yo r k 1 0 84 (2)Mi z u t a mi S，W a k a b s y a s h i M a n d M u r a t a H t I nt e r a c t i o n b e t we e n p r e s s Dr e d r o p of B s a n d f l o w o f me d i um i n mo vi n g E r a n u l _ t b e d f i l t e r P a r t i c u l a t e S c l e a c e a n d Te c h n ol o g y 6 1 B 8 7PP 1 3 1-1 4 2 (3)a r a i z E，Cu e l l a r J e t 1 De v i e e a n d Pr o c e d ur e f o r S i mul t a ne o u s H e a t Exc ha n g e a n d F i l t r a t i o n o f F l u i d s。(S p a a i s p s t e g t Ap p l i e d。l 0 】堕 一 蚰 0 0 蛐 式 一 7 c=维普资讯 http:/ 通 风 除 尘 C 4)Cl l f t R Gh ai d i r i M e t a 1 I Fi I t r s t l o o f Ga s e s i n Fl u l d i z e d Be d s i n Pr o g r e s s i n Fi l t r a t i on 2【Ed i t e d R I W k e ma n El s e v i e r Ams t e r d a m，l g 8 1 P 8 4 符号义 i：-ii a 单位体积 移动床的 固体 表面 积 m l c 气体比热J (k g K)c 圆体比热J (k g K)C气体含尘浓度 k g m。C气体出口含坐浓度，k E m。C o气体进 口台尘浓度 k g m。“收尘器固体粒子直径 m d 尘粒直径 I T i D粒子 分散 系数 S m E过 蟪单 元 的 收尘 效 率 F由式(1 2)定义的无量纲参数 h r s气固间的传热系数 J(s I11 -K)m气体质量流量 k g s m固体质量流量 k g s P e 贝壳来准数(=u d c D)S 斯托克斯准数 T气体 温度。K t固体温度，K 61 u 表面气体速度 mS x 移 动床 热 交 换 过 滤 器 厚 度 m x由式(5)定义的无量纲 参数 y由式 6)定义的无置钢参数 Z卣式(7)定 义的 无量 纲参数 W周体物 料的质量 k g 下标 l 进 口 2 出 口 希字母符号 B 空 隙率 q 气体 效率 q 固体效 率 气体 粘度P a s D 尘密度 k g tT i。p-气体密度。k g m。p 固体密度 k g m。由式(2)给出的气 固两相流的热 流 比(肖勇 马世立译自Fi l t r a t i o n a n d S e p a r a t i o n1 9 9 2 年 3 4月号。p 1 5 1 6 1，郭丰 率l校)L 维普资讯 http:/