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旋風(fēng)除塵器的性能分析
（作者未知） 2010/8/18
【摘 要】本文根據(jù)旋風(fēng)除塵器內(nèi)三維速度分布的測試結(jié)果，分析了電暈極的安裝對旋風(fēng)除塵器除塵效率和阻力的影響。在特定的位置上安裝電暈極能使旋風(fēng)除塵器內(nèi)的速度分布更有利于提高離心力的分離作用，通過測試可知，在安裝電暈極但不加電壓（稱“靜態(tài)”）的條件下，能使旋風(fēng)除塵器的除塵效率提高約5%～6%，同時，由于安裝了電暈極，改善了旋風(fēng)分離內(nèi)的速度分布，使旋風(fēng)除塵器內(nèi)的阻力大大降低，旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)（ξ1=4.81）比常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)（ξ2=9.21）降低了47%。
【關(guān)鍵詞】旋風(fēng)除塵器 除塵效率 阻力電暈極降阻增效原因
一、旋風(fēng)除塵器的表態(tài)除塵效率
旋風(fēng)除塵器利用離心力和電場力的共同作用分離粒子。旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極（稱旋風(fēng)除塵器）但不加電壓的運行工況稱為旋風(fēng)除塵器的“靜態(tài)”工況，此時的除塵效率稱為旋風(fēng)除塵器的靜態(tài)除塵效率。為了研究安裝電暈極對旋風(fēng)除塵器除塵效率的影響，對常規(guī)旋風(fēng)除塵器和旋風(fēng)除塵器兩種情況分別進(jìn)行了各種入口風(fēng)速下的除塵效率實驗。常規(guī)旋風(fēng)除塵器選用長筒體型，筒體直徑為40mm、入口尺寸為270×110mm，排灰口直徑為116 mm。排氣管直徑為200 mm，排氣管插入深度460 mm。在常規(guī)旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極構(gòu)成旋風(fēng)除塵器，電暈極由15根直徑4 mm鋼筋構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并固定在排氣管上。實驗粉塵為400h目滑石粉，發(fā)塵濃度控制在5g/m3左右。
常規(guī)旋風(fēng)除塵器安裝電暈極后除塵效率明顯提高，除塵效率的變化規(guī)律與常規(guī)旋風(fēng)除塵器除塵效率的變化規(guī)律相同，即先隨著入口風(fēng)速的增加而增加，至一最佳運行工況后，除塵效率又有所降低。常規(guī)旋風(fēng)除塵器最佳運行工況在入口風(fēng)速V=17m/s左右，此時，其總除塵效率達(dá)到了80%；而安裝電暈極以后，旋風(fēng)除塵器的靜態(tài)最佳運行工況約在入口風(fēng)速V=20 m/s左右，靜態(tài)總除塵效率達(dá)到約85%，增幅為6.3%左右。這說明僅僅安裝電暈極而不加電壓，就能使旋風(fēng)除塵器的除塵效率明顯提高電暈極。在旋風(fēng)除塵器內(nèi)具有提高效率的作用。
二、旋風(fēng)除塵器的阻力
由上述可知，電暈極在旋風(fēng)除塵器內(nèi)具有提高效率的作用，通過實驗發(fā)現(xiàn)，電暈極在旋風(fēng)除塵器內(nèi)也具有降低阻力的作用。
旋風(fēng)除塵器阻力系數(shù)ξ2=4.81，常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)ξ1=9.21，即旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)比常規(guī)旋風(fēng)除塵器的阻力系數(shù)降低了約47%。因此，靠電暈極的作用，較好的改善了旋風(fēng)除塵器的阻力特性，與常規(guī)旋風(fēng)除塵器相比，旋風(fēng)除塵器是一種低阻力的粒子分離設(shè)備，這對于節(jié)能具有極為重要的實際意義。
綜上所述，在常規(guī)旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極，具有降低阻力和提高靜態(tài)除塵效率（稱為“降阻增效”）的作用，為什么電暈極會對旋風(fēng)除塵器的阻力和效率有這么大的影響呢？下面將進(jìn)行分析。
三、電暈極降阻增效的原因分析
切向速度的大小和徑向速度分布直接影響顆粒分離的效率，同時軸向速度分離影響了粒子在旋風(fēng)除塵器內(nèi)有效分離區(qū)域的停留時間，必然對顆粒的除塵效率產(chǎn)生較大的影響。
旋風(fēng)除塵器流動阻力主要由三部分組成：即進(jìn)口局部阻力、旋風(fēng)筒內(nèi)旋渦流場中的阻力、排氣芯管內(nèi)的流動阻力。
可見，旋風(fēng)除塵器的阻力和除塵效率與其內(nèi)部的流場分布密切相關(guān)，要分析電暈極降阻增效的原因，就需要知道旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場分布。
為了研究電暈極安裝前后旋風(fēng)除塵器內(nèi)三維速度分布的變化規(guī)律，分別對旋風(fēng)除塵器內(nèi)不安裝電暈極（稱常規(guī)旋風(fēng)除塵器）和旋風(fēng)除塵器內(nèi)安裝電暈極（稱旋風(fēng)除塵器）兩種情況在相同的入口流速下進(jìn)行了流場測試，流場測試儀器為五孔探針，在除塵器錐體部分及其他一些位置，電暈極比較密集，有的地方五孔探針無法插入，測點適當(dāng)減少。某些斷面在半徑的二分之一到三分之一處均無法讀取數(shù)據(jù)（4、5孔的壓力不能調(diào)到平衡），分析認(rèn)為由于電暈極對于筒體內(nèi)流場的擾動，這些位置氣流較為紊亂，使4、5孔無法保持壓力平衡。
1．切向速度的作用
安裝電暈極后，切向速度的分布變得平緩、峰值降低。內(nèi)渦旋不再是強制渦流動，文獻(xiàn)也得出了類似的結(jié)論。另外，內(nèi)外渦旋交界面半徑明顯外移，即內(nèi)外渦旋交界面直徑由常規(guī)旋風(fēng)除塵器的0.5 de外移為1.2de(de為排氣管直徑)。在筒體和錐體的上半部，下行流區(qū)的切向速度有所增大，上行流區(qū)的切向速度明顯減小，在除塵器內(nèi)的整個流動區(qū)域，平均切向速度明顯降低。
2．軸向速度的作用
旋風(fēng)除塵器上、下行流交界面內(nèi)移，即上行流區(qū)變寬。在下行流區(qū)，軸向速度的絕對值減小，這說明粉塵粒子在旋風(fēng)除塵器的有效分離區(qū)域內(nèi)的停留時間增加，這對離心力分離粒子是有利的，能夠提高除塵效率。另外，軸向速度梯（未完，下一頁）
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