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文丘里洗滌除塵器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x
濕式除塵器是使含塵濃度氣體與液體密切接觸,利用水滴和顆粒的關(guān)心國(guó)家大事碰撞及他作用捕集粉塵或使粒徑增大的裝置。文丘里洗滌器是濕式除塵器的一種,屬高效除塵器,常用于高溫?zé)煔饨禍睾统龎m。影響文丘里洗滌器性能的因素較多,為了使其在合理的操作條件下達(dá)到高除塵效率,需要通過實(shí)驗(yàn)研究各因素影響其性能的規(guī)律。
通過本實(shí)驗(yàn):
1.要進(jìn)一步提高本科學(xué)生對(duì)文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)形式和除塵機(jī)理的認(rèn)識(shí);
2.學(xué)習(xí)濕式除塵器動(dòng)力消耗的測(cè)定方法;
3.了解濕法除塵與干法除塵在除塵性能測(cè)定中的不同實(shí)驗(yàn)方法;
4.管道中各點(diǎn)流速和氣體流量的測(cè)定
5.文丘里除塵器的壓力損失和阻力系數(shù)的測(cè)定
6.文丘里除塵器的除塵效率測(cè)定
7.并通過實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,加強(qiáng)學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
設(shè)備特點(diǎn)
1.可測(cè)定文丘里除塵器除塵效率。
2.可測(cè)定研究處理風(fēng)量、待處理氣體含塵濃度對(duì)除塵效率及壓力損失的影響。
3.配有微電腦粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)(能在線監(jiān)測(cè)進(jìn)口處與出口處含塵濃度的變化、并具有數(shù)據(jù)采集與直接打印輸出功能)。
4.裝置配有微電腦風(fēng)量、風(fēng)壓檢測(cè)系統(tǒng)(能在線監(jiān)測(cè)各段的風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量,并具有數(shù)據(jù)采集與直接打印輸出功能)。
5.設(shè)備帶有機(jī)械自動(dòng)發(fā)塵裝置、發(fā)塵量可精確控制調(diào)節(jié)。
6.設(shè)備配有氣塵混合系統(tǒng),使風(fēng)管內(nèi)的粉塵分布均勻、取樣檢測(cè)更精確。
7.處理風(fēng)量、進(jìn)塵濃度等可自行調(diào)節(jié)。
8.該裝置可在線數(shù)據(jù)采集、也可備用數(shù)據(jù)采集接口、設(shè)備系統(tǒng)還在凈化設(shè)備前后配有人工采樣口。二、實(shí)驗(yàn)原理和方法
文丘里洗滌器性能(處理氣體流量、壓力損失、除塵效率、及喉口速度、液氣比、動(dòng)力消耗等)與其結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行條件密切相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)是在除塵器結(jié)構(gòu)相識(shí)和運(yùn)行條件已定的前提下,完成除塵器性能的測(cè)定。
二、處理氣體量及喉口速度的測(cè)定和計(jì)算
1.處理氣體量的測(cè)定和計(jì)算測(cè)定文丘里洗滌器處理氣體量,應(yīng)同時(shí)測(cè)出除塵器進(jìn)、出口的氣體流量(QG1、QG2)取其平均值作為除塵器的處理氣體量(QG)。這類測(cè)定QG的方法稱為動(dòng)壓法,其計(jì)算式如下。
QG=(QG1+QG2)(m3/s)(式1)
除塵器漏風(fēng)濾(δ)按下式計(jì)算。
δ=%(式2)
當(dāng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)漏風(fēng)率小于5%時(shí),還可采用靜壓法測(cè)定QG,即根據(jù)測(cè)得的系統(tǒng)喇叭形入口均流管處平均靜壓(),按下式計(jì)算。
QGVA(m3/s)(式3)
式中φV——喇叭形入口均流管的流量系數(shù)
A——測(cè)定斷面的面積,m2
——管道中氣體密度,kg/m3
(2)喉口速度的測(cè)定和計(jì)算若文丘里洗滌器喉口斷面積為AT,則其喉口平均氣流速度(VT)為
T=QG/AT(m/s)(式4)
2.壓力損失的測(cè)定和計(jì)算
文丘里洗滌器壓力損失(ΔpG)為除塵器進(jìn)、出口氣體平均全壓差。若實(shí)驗(yàn)裝置中除塵器進(jìn)、出口連接管道的斷面積相等,則其壓力損失可用除塵器進(jìn)、出口管道中氣體的平均靜壓差(Δps12)表示,即
ΔpG=Δps12-∑Δpi(式5)
ΔpG=Δps12-(lRL+Δpm)(式6)
式中ΔpG——文丘里洗滌器壓力損失,Pa;
Δps12——文丘里洗滌器進(jìn)、出口管道中氣體的平均靜壓差,Pa;
Δpi——文丘里洗滌器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)壓力損失之和,Pa;
l——文丘里洗滌器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管道長(zhǎng)度,m;
RL——單位長(zhǎng)度管道的摩擦阻力,即摩擦比,Pa;
Δpm——文丘里洗滌器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)局部阻力,Pa。
應(yīng)該指出,洗滌器壓力損失隨操作條件變化而改變,本實(shí)驗(yàn)的壓力損失測(cè)定應(yīng)在洗滌器穩(wěn)定運(yùn)行(VT、L保持不變)的條件下進(jìn)行,并同時(shí)測(cè)定記錄VT、L數(shù)據(jù)。
3、耗水量及液氣比的測(cè)定和計(jì)算
文丘里洗滌器的耗水量(QL),可通過設(shè)在洗滌器進(jìn)水管上的流量計(jì)13()直接讀得。在同時(shí)策得洗滌器處理氣體量(QG)后,即可由下式求出液氣比(L)
L=QL/QG(L/m3)(式7)
4、除塵效率的測(cè)定和計(jì)算
文丘里洗滌除塵效率(η)的測(cè)定,亦應(yīng)在按除塵器穩(wěn)定運(yùn)行的條件下進(jìn)行,并同時(shí)記錄VT、L等操作指標(biāo)。
文丘里除塵器的除塵效率常用質(zhì)量濃度法測(cè)定,即在除塵器進(jìn)、出口測(cè)定斷面上,用等速采樣法同時(shí)測(cè)出氣流含塵濃度,并按下式計(jì)算。
η=%(式8)
式中C1,C2——分別為文丘里洗滌器進(jìn)、出口氣流含塵濃度,g/m3。
考慮到霧沫分離器不可能捕集全部液滴,文丘里洗滌器出口氣體中水分含量一般偏高,故在進(jìn)、出口測(cè)定斷面同時(shí)采樣時(shí),宜使用濕式?jīng)_擊瓶作為集塵裝置。
5、除塵器動(dòng)力消耗的測(cè)定和計(jì)算
文丘里洗滌器動(dòng)力消耗(E)等于通過洗滌器氣體的動(dòng)力消耗與加入液體的動(dòng)力消耗之和,計(jì)算如下。
E=(kW·h/1000m3氣體)(式9)
式中ΔpG——通過文丘里洗滌器氣體的壓力損失,Pa(3600Pa=1kW·h/1000m3氣體);
ΔpL——加入洗滌器液體的壓力損失,即供水壓力Pa;
QL——文丘里洗滌器耗水量,m3/s
QG——文丘里洗滌器處理氣體量,m3/s。
上式中所列的ΔpG、QG、QL已在實(shí)驗(yàn)總測(cè)得。因此,只要在除塵器進(jìn)水管上的壓力表讀得ΔpL,便可按式9計(jì)算除塵器動(dòng)力消耗(E)。
應(yīng)當(dāng)注意的是,由于操作指標(biāo)T、L對(duì)動(dòng)力消耗(E)影響很大,所以本實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的動(dòng)力消耗(E)是針對(duì)某一操作狀況而言的。
三、實(shí)驗(yàn)裝置、流程和儀器
技術(shù)指標(biāo)
1、環(huán)境溫度:5℃~40℃;2、系統(tǒng)風(fēng)量0~200m3/h;
3、文丘里除塵效率約:90~99%;4、氣體的含塵濃度:<50g/m3;
5、壓力降:<3000Pa;6、喉管處氣體流速:50-120m/s;
7、塔徑≥250mm;8、塔高≥1500mm;
9、裝置總體尺寸:長(zhǎng)×寬×高≥2600×600×2600mm;
10、電源380V三相四線制功率2000W。
實(shí)驗(yàn)裝置
1、微電腦進(jìn)氣粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)1套2、微電腦尾氣粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)1套
3、微電腦在線風(fēng)量檢測(cè)系統(tǒng)1套4、微電腦在線風(fēng)速檢測(cè)系統(tǒng)1套
5、微電腦在線風(fēng)壓檢測(cè)系統(tǒng)1套6、10英寸液晶顯示器1套
7、在線溫度、濕度檢測(cè)系統(tǒng)1套;8、配套分析處理軟件1套(能記錄保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)變化曲線分析,取樣時(shí)間設(shè)定,工作效率自動(dòng)換算等功能)
9、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)1套;10、計(jì)算機(jī)通訊接口1套;
11、控制檢測(cè)系統(tǒng)開關(guān)電源1套
12、專用測(cè)壓軟管1套13、氣塵混合系統(tǒng)1套;
14、氣體整流板1套;15、系統(tǒng)靜壓測(cè)口2個(gè)
16、透明有機(jī)玻璃喇叭型進(jìn)灰管段1套;17、自動(dòng)粉塵加料裝置1套;
18、液體流量計(jì)1只19、耐酸耐堿水泵1臺(tái)
20、液體噴射分配裝置1套21、儲(chǔ)液水箱1個(gè)
22、調(diào)節(jié)球閥1套23、進(jìn)出口風(fēng)管1套;
24、人工取樣口2個(gè)25、高壓離心通風(fēng)機(jī)1臺(tái);
26、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥1套;27、調(diào)節(jié)電位器1個(gè)
28、漏電保護(hù)開關(guān)1個(gè)29、指示按鈕開關(guān)4只;
30、電源線1批;31、工作電壓表1個(gè),工作電流表1個(gè)
32、金屬電器控制箱1臺(tái)33、不銹鋼支架、管道、開關(guān)等1套。
本實(shí)驗(yàn)需自行配備以下儀器。
(1)干濕球溫度計(jì)1支;(9)濕式?jīng)_擊瓶2個(gè);
(2)空盒式氣壓表1個(gè);(10)旋片式真空泵2個(gè);
(3)鋼卷尺2個(gè);(11)秒表2個(gè);
(4)轉(zhuǎn)子流量計(jì)1支。(12)光電分析天平1臺(tái);
(5)傾斜式微壓計(jì)3臺(tái);(13)托盤天平1臺(tái);
(6)畢托管2支;(14)鼓風(fēng)干燥機(jī)1臺(tái);
(7)煙塵采樣管2支;(15)干燥器2個(gè);
(8)煙塵測(cè)試儀2臺(tái);(16)彈簧壓力表1支;
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求
1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)的測(cè)定。包括室內(nèi)空氣的干球溫度、濕球溫度、相對(duì)濕度、當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ葏?shù)測(cè)定,計(jì)算空氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)(除塵系統(tǒng)中氣體含濕量)。
文丘里洗滌器實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)定。包括測(cè)量文丘里洗滌器進(jìn)、出口測(cè)定斷面直徑和喉口直徑,確定采樣斷面分環(huán)數(shù)和測(cè)點(diǎn)數(shù);除塵系統(tǒng)入口喇叭形均流管流量系數(shù)φV測(cè)定;文丘里洗滌除塵器供水系統(tǒng)和發(fā)塵系統(tǒng)調(diào)節(jié),保證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在液氣比L=0.7~1.0L/m3和進(jìn)口氣流含塵濃度為3~10g/m3范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。
文丘里洗滌器性能的測(cè)定和計(jì)算。在固定文丘里洗滌器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)口發(fā)塵濃度和液氣比條件下,測(cè)定和計(jì)算文丘里洗滌器處理氣體量(QG)、漏風(fēng)率(δ)、喉口速度(T)、壓力損失(Δp)和除塵效率(η)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。認(rèn)真記錄文丘里洗滌器處理氣體量和喉口速度、液氣比、壓力損失和除塵效率(通過率)等性能參數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù),分析文丘里洗滌器除塵效率(通過率)、壓力損失和喉口速度的關(guān)系。
2.實(shí)驗(yàn)要求
本實(shí)驗(yàn)為綜合應(yīng)用型實(shí)驗(yàn),若教學(xué)需要也可以請(qǐng)學(xué)生重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。因此,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)安排在除塵裝置課堂教學(xué)以后進(jìn)行。學(xué)生應(yīng)在完成本教程前述實(shí)驗(yàn)且熟悉文丘里洗滌器的基礎(chǔ)上參加本實(shí)驗(yàn)。
本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)原理和方法、實(shí)驗(yàn)裝置和流程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求的基礎(chǔ)上,自行編制實(shí)驗(yàn)程序和步驟,自行設(shè)計(jì)各類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表和分析圖,獨(dú)立完成文丘里洗滌器T-Δp和T-η(P)性能曲線分析。
(3)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(2)中要求本實(shí)驗(yàn)應(yīng)在固定液氣比L和發(fā)塵濃度C1的條件下進(jìn)行,實(shí)際上,液氣比L和喉口速度T均為影響文丘里洗滌器壓力損失Δp和除塵效率η的重要因素。為了加深學(xué)生對(duì)文丘里洗滌器性能的了解,亦可通過改變L和T,測(cè)定壓力損失,并要求學(xué)生采用回歸分析方法,提出實(shí)驗(yàn)用文丘里洗滌器的壓力損失Δp計(jì)算模型。
(4)本實(shí)驗(yàn)測(cè)定中,氣體壓力損失ΔpG、液體壓力損失ΔpL、處理氣體量QG、耗水量QL、喉口速度T、除塵效率η、通過率P和動(dòng)力消耗E等參數(shù)皆應(yīng)取三組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并取其平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和整理
1.室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)測(cè)定
本實(shí)驗(yàn)中有關(guān)空氣的溫度、壓力、含濕量等環(huán)境參數(shù)記錄和整理參看實(shí)驗(yàn)五,并由學(xué)生自行設(shè)計(jì)記錄表匯總。
2.文丘里洗滌器試驗(yàn)裝置測(cè)定
文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)參數(shù)在實(shí)驗(yàn)裝置上測(cè)量取得,耗水量QL在系統(tǒng)流量計(jì)13讀取,并同時(shí)記錄供水壓力ΔpL、在入口均流管靜壓測(cè)孔連接的微壓計(jì)讀取靜壓|ps|。自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表并將上述數(shù)據(jù)匯總。
3.文丘里洗滌器性能測(cè)定和計(jì)算
文丘里洗滌器處理氣體量QG按式1或式3計(jì)算,除塵器漏風(fēng)率按式2計(jì)算,壓力損失ΔpG按式5計(jì)算,喉口速度T按式4計(jì)算,液氣比L按式7計(jì)算,除塵效率按式8計(jì)算,動(dòng)力消耗E按式9計(jì)算。自行設(shè)計(jì)文丘里洗滌器性能測(cè)定計(jì)算表匯總。表1可作為學(xué)生設(shè)計(jì)記錄表的參考。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析是在完成壓力損失Δp除塵效率η或通過率(P)和喉口速度T液氣比(L)等性能參數(shù)測(cè)定后進(jìn)行,應(yīng)至少取得五組不同T(或L)下的Δp和η(P)數(shù)據(jù),再開展分析研究?梢晫(shí)驗(yàn)教學(xué)安排在以兩個(gè)方面選擇一項(xiàng)完成。
壓力損失、除塵效率和喉速度的關(guān)系分析Δp、η(P)與T的相互關(guān)系,并繪制T-Δp和T-η(P)實(shí)驗(yàn)性能曲線。
壓力損失和喉口速度、液氣比的關(guān)系根據(jù)取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析Δp與T、L的相關(guān)關(guān)系,采用回歸分析方法,建立Δp=f(T,L)的計(jì)算模型。
表1文丘里除塵器性能測(cè)定記錄表

大氣壓力
pA/kPa
室內(nèi)空氣參數(shù) 測(cè)定斷面面積 喉口面積
AT/m2
粉塵特性 均流管流量系數(shù)
φV
測(cè)定日期 測(cè)定人
干球溫度
/℃
濕球溫度
/℃
相對(duì)濕度
/%
進(jìn)口
/m2
出口
/m2
種類 d50/μm
序號(hào) 測(cè)定項(xiàng)目 符號(hào) 單位 測(cè)定數(shù)據(jù)
1 2 3 三次平均
1 處理氣體流量和喉口速度 進(jìn)口氣體 溫度
靜壓
斷面平均流速
流量
t1
ps1
1
QG1

Pa
m/s
m3/s
       
       
       
       
出口氣體 溫度
靜壓
斷面平均流速
流量
t2
ps2
2
QG2

Pa
m/s
m3/s
       
       
       
       
除塵器處理氣體流量 QG m3/s        
除塵器喉口速度 T m/s        
2 耗液水氣量比 耗水量
液氣比
QL
L
L/h
L/h
       
       
3 壓力損失及凝聚器內(nèi)靜壓變化 收縮權(quán)氣體入口靜壓
喉管內(nèi)氣體靜壓
擴(kuò)散權(quán)氣體出口靜壓
文丘里凝聚器壓力損失
psA
psBC
psD
Δps
Pa
Pa
Pa
Pa
       
       
       
       
除塵器進(jìn)出口氣體平均靜壓差
除塵器進(jìn)出口連接管道壓損之和
除塵器壓力損失
Δps12
∑Δpi
ΔpG
Pa
Pa
Pa
       
       
       
4 除塵效率 進(jìn)口 集塵量
采氣總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))
含塵濃度
ΔG1
∑VNdl
C1
mg
L
g/m3
       
       
       
出口 集塵量
采氣總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))
含塵濃度
ΔG1
∑VNdl
C1
mg
L
g/m3
       
       
       
除塵器凈化效率 η %        
5 動(dòng)力消耗 除塵器供水壓力
除塵器動(dòng)力消耗
ΔpL
E
kPa
       
       
六、討論(討論結(jié)果寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告)
分析文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu),說明收縮管、喉管和擴(kuò)散管的長(zhǎng)度、直徑、擴(kuò)張角度等幾何尺寸對(duì)除塵效率和壓力損失的影響。
試比較采用動(dòng)壓法和靜壓法測(cè)定文丘里洗滌器處理氣體量的差別,并分析其原因。
為什么文丘里洗滌器性能實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在操作指標(biāo)T、L固定的運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)定/
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,試分析影響文丘里洗滌器效率的主要因素。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,試說明降低文丘里洗滌器動(dòng)力消耗的主要途徑。


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