旋风除尘器性能测定.doc

实验一 旋风除尘器性能测定

一、实验意义和目的
通过实验掌握旋风除尘器性能测定的主要内容和方法，并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解，同时掌握旋风除尘器人口风速与阻力、全效率、分级效率之间的关系以及人口浓度对除尘器除尘效率的影响。通过对分级效率的测定与计算，进一步了解粉尘粒径大小等因素对旋风除尘器效率的影响和熟悉除尘器的应用条件．

二、实验原理
（一）采样位置的选择
正确地选择采样位置和确定采样点的数目对采集有代表性的并符合测定要求的样品是非常重要的。采样位置应取气流平稳的管段，原则上避免弯头部分和断面形状急剧变化的部分，与其距离至少是烟道直径的1.5倍，同时要求烟道中气流速度在5m/s以上。而采样孔和采样点的位置主要根据烟道的大小及断面的形状而定。下面说明不同形状烟道采样点的布置。
1．圆形烟道
采样点分布如图1（a）。将烟道的断面划分为适当数目的等面积同心圆环，各采样点均在等面积的中心在线，所分的等面积圆环数由烟道的直径大小而定。
2．矩形烟道
将烟道断面分为等面积的矩形小块，各块中心即采样点，见图1（b）。不同面积矩形烟道等面积小块数见表1。

表1 矩形烟道的分块和测点数
烟道断面面积（m2）
等面积分块数
测点数
<1
2´2
4
1~4
3´3
9
4~9
4´3

12

3．拱形烟道
分别按圆形烟道和矩形烟道采样点布置原则，见图1（c）。

（a） 圆形烟道 （b） 矩形烟道 （c） 拱形烟道
图1 烟道采样点分布图

（二）空气状态参数的测定
旋风除尘器的性能通常是以标准状态（P=l.013´l05Pa，T=273K）来表示的。空气状态参数决定了空气所处的状态，因此可以通过测定烟气状态参数，将实际运行状态的空气换算成标准状态的空气，以便于互相比较。
烟气状态参数包括空气的温度、密度、相对湿度和大气压力。
烟气的温度和相对湿度可用干湿球温度计直接测的；大气压力由大气压力计测得干烟气密度由下式计算：
（1）
式中：rg一一烟气密度，kg/m；
P—一大气压力，Pa；
T—一烟气温度，K。
实验过程中，要求烟气相对湿度不大于75%。

（三）除尘器处理风量的测定和计算
1．烟气进口流速的计算
测量烟气流量的仪器利用S型毕托管和倾斜压力计。
S型毕托管使用于含尘浓度较大的烟道中。毕托管是由两根不锈钢管组成，测端作成方向相反的两个相互平行的开口，如图2所示，测定时，一个开口面向气流，测得全压，另一个背向气流，测得静压；两者之间便是动压。

图2 毕托管的构造示意图
1－开口；2－接橡皮管

由于背向气流的开口上吸力影响，所得静压与实际值有一定误差，因而事先要加以校正，方法是与标准风速管在气流速度为2~60m/s的气流中进行比较，S型毕托管和标准风速管测得的速度值之比，称为毕托管的校正系数。当流速在5~30m/s的范围内，其校正系数值约为0.84。S型毕托管可在厚壁烟道中使用，且开口较大，不易被尘粒堵住。
当干烟气组分同空气近似，露点温度在35~55°C之间，烟气绝对压力在0.99~1.03´105Pa时，可用下列公式计算烟气人口流速:
（2）
式中：Kp——毕托管的校正系数，Kp=0.84；
T——烟气底部温度，°C；
——各动压方根平均值，Pa；
（3）
Pn—一任一点的动压值，Pa；
n—一动压的测点数，本实验取9。
测压时将毕托管与倾斜压力计用橡皮管连好，动压测值由水平放置的倾斜压力计读出。倾斜压力计测得动压值按下式计算：
P＝L×K×u （4）
式中：L——斜管压力计读数；
K——斜度修正系数，在斜管压力标出，0.2，0.3，0.4，0.6，0.8；
u——酒精比重，u＝0.81。
2．除尘器处理风量计算
处理风量： Q = F1×v1 m2/s （5）
式中：v1——烟气进口流速，m/s；
F1———一烟气管道截面积，m2。
3．除尘器人口流速计算
人口流速： v2 = Q／F2 （6）
式中：Q一一处理风量，m3/s；
F2——除尘器人口面积，m2。

（四）烟气含尘浓度的测定
对污染源排放的烟气颗粒浓度的测定，一般采用从烟道中抽取一定量的含尘烟气，由滤筒收集烟气中颗粒后，根据收集尘粒的质量和抽取烟气的体积求出烟气中尘粒浓度。为取得有代表性的样品，必须进行等动力采样，即指尘粒进入采样嘴的速度等于该点的气流速度，因而要预测烟气流速再换算成实际控制的采样流量。图3为采样装置。

图3 烟尘采样装置
1－采样嘴；2—采样管（内装滤筒）；3—手柄；
4—橡皮管接尘粒采样仪（流量计+抽气泵）

（五）除尘器阻力的测定和计算
由于实验装置中除尘器进出口管径相同，故除尘器阻力可用B、C两点（见实验装置图，图12－4）静压差（扣除管道沿程阻力与局部阻力）求得
DP＝DH一SDh＝DH一（RL×l＋DPm） （7）
式中：DP——除尘器阻力，Pa；
DH——前后测量断面上的静压差，Pa；
SDh——测点断面之间系统阻力，Pa；
RL——比摩阻，Pa/m；
l——管道长度，m；
DPm——异形接头的局部阻力，Pa。
将DP换算成标准状态下的阻力DPN
（8）
式中：TN和T——标准和试验状态下的空气温度，K；
PN和P——标准和试验状态下的空气压力，Pa；
除尘器阻力系数按下式计算：
（9）
式中：x—一除尘器阻力系数，无因次；
DPN——除尘器阻力，Pa；
Pdl——除尘器内人口截面处动压，Pa。
（六）除尘器进、出口浓度计算
（10）
（11）
式中：Cj和Cz——除尘器进口、出口的气体含尘浓度，g/m3；
Gj和Gs—一发尘量与除尘量，g；
Qj和Qz——除尘器进口、出口烟气量，m3/s；
t ——发尘时间，s。
（七）除尘效率计算：
（12）
式中：h——除尘效率，%。
（八）分级效率计算：
（13）
式中：hi——粉尘某一粒径范围的分级效率，%；
gsi——收尘中某一粒径范围的质量百分数，％；
gji——发尘中某一粒径范围的质量百分数，％；

三、实验装置、流程和仪器
（一）实验装置、流程
本实验装置如图4所示。含尘气体通过旋风除尘器将粉尘从气体中分离，净化后的气体由风机经过排气管排入大气。所需含尘气体浓度由发尘装置配置。

图4 旋风除尘器性能测定实验装置
1－发尘装置；2—进气口；3－进气管；4－旋风除尘器；5－灰斗；6－排气管；

图5：旋风除尘器实验系统

（二）仪器
1．倾斜微压计YYT－2000型 2台
2．U型压差计500－1000mm 2个
3．毕托管 2支
4．烟尘采样管 2支
5．烟尘浓度测试仪 2台
6．干湿球温度计 1支
7．空盒气压计DYM－3 1台
8．分析天平 分度值0.0001g l台
9．托盘天平 分度值1g l台
10．秒表 2块
11．钢卷尺 2个

四．实验方法和步骤
（一）除尘器处理风量的测定
1．测定室内空气干、湿球温度和相对湿度及空气压力，按式（l）计算管内的气体密度。
2．启动风机，在管道断面A处，利用毕托管和Y Y T－2000倾斜微压计测定该断面的静压，并从倾斜微压计中读出静压值（Ps），按式（5）计算管内的气体流量（即除尘器的处理风量），并计算断面的平均动压值（Pd ）。

（二）除尘器阻力的测定
1．用U型压差计测量B、C断面间的静压差（△H）。
2．量出B、C断面间的直管长度（l）和异形接头的尺寸，求出B、C断面间的沿程阻力和局部阻力．
3．按式（7）、（8）计算除尘器的阻力。

（三）除尘效率的测定
滤筒的预处理。测试前先将滤筒编号，然后在105°C烘箱中烘2小时，取出后置于干燥器内冷却20分钟，再用分析天平测得初重并记录。
把预先干燥、恒重、编号的滤筒用镊子小心装在采样管的采样头内，再把选定好的采样嘴装到采样头上。
调节流量计使其流量为某采样点的控制流量，将采样管插入采样孔，找准采样点位置，使采样嘴背对气流预热10分钟后转动180°，即采样嘴正对气流方向，同时打开抽气泵的开关进行采样。按各点的流量和采样时间逐点采集尘样。
各点采样完毕后，关掉仪器开关，抽出采样管，待温度降下后，小心取出滤筒保存好。
采尘后的滤筒称重。将采集尘样的滤筒放在l05℃烘箱中烘两小时，取出置于玻璃干燥器内冷却20分钟后，用分析天平称重。将结果记录在表12－4中。
1．用托盘天平称出发尘量（G j）。
2．通过发尘装置均匀地加人发尘量（Gj），记下发尘时间（），按式（10）计算出除尘器入口气体的含尘浓度（Cj）。
3．称出收尘量（Gs），按式（11）计算出除尘器出口气体的含尘浓度（Cz）。
4．按式（12）计算除尘器的全效率（η）．

（四）改变调节阀开启程度、重复以上实验步骤，确定除尘器各种不同的工况下的性能。

五、实验数据的计算和处理
（一）除尘器处理风量的测定
实验时间 年 月 日
空气干球温度（td） ℃；
空气湿球温度（tw） ℃；
空气相对湿度（中）％；
空气压力（P）＿＿一Pa；
空气密度（Pg）一一Kg／m。
将测定结果整理成表（见表2）
表2 除尘器处理风量测定结果记录表
测定
次数
微压计读数
微压计倾斜角系数
静压
流量系数
管内流速
风管横截面积
风量
除尘器进口面积

初读
终读
实际
1

2

3

（二）除尘器阻力的测定（见表3）
表3 除尘器阻力测定结果记录表

微压计读数
微压计
B、C断面间的静压差
比摩阻
直管长度
管内平均动压
管间的总阻力系数
管间的局部阻力
除尘器阻力
除尘器在标准状态下的阻力
除尘器进口界面处动压

初读
终读
实际
1

2

3

（三）除尘器效率的测定（见表4）
表4 除尘器效率测定结果记录表
测定次数
发尘量
发尘时间
除尘器进口气体含尘浓度
收尘量
除尘器出口气体含尘浓度
除尘器全效率
1

2

3

4

以除尘器进口气速为横坐标，除尘器全效率为纵坐标；以除尘器进口气速为横坐标，除尘器在标准状态下的阻力为纵坐标，将上述实验结果标绘成曲线。

六、实验结果讨论
1．为什么我们采用双扭线集流器流量计测定气体流量，而不采用毕托管测定气体流量？
2．通过实验，你对旋风除尘器全效率（η）和阻力（△P）随入口气速变化规律得出什么结论？它对除尘器的选择和运行使用有何意义？
3．实验装置对除尘器的运行使用有何意义？