主頁 > 技術(shù)文章 > 文丘里洗滌除塵器實驗指導(dǎo)書 2024-09-03

文丘里洗滌除塵器實驗指導(dǎo)書

一、實驗?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到高除塵效率，需要通過實驗研究各因素影響其性能的規(guī)律。
通過本實驗：
1.要進一步提高本科學(xué)生對文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)形式和除塵機理的認(rèn)識；
2.學(xué)習(xí)濕式除塵器動力消耗的測定方法；
3.了解濕法除塵與干法除塵在除塵性能測定中的不同實驗方法；
4.管道中各點流速和氣體流量的測定
5.文丘里除塵器的壓力損失和阻力系數(shù)的測定
6.文丘里除塵器的除塵效率測定
7.并通過實驗方案設(shè)計和實驗結(jié)果分析，加強學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
設(shè)備特點
1.可測定文丘里除塵器除塵效率。
2.可測定研究處理風(fēng)量、待處理氣體含塵濃度對除塵效率及壓力損失的影響。
3.配有微電腦粉塵濃度檢測系統(tǒng)（能在線監(jiān)測進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)壓檢測系統(tǒng)（能在線監(jiān)測各段的風(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)備帶有機械自動發(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、取樣檢測更精確。
7.處理風(fēng)量、進塵濃度等可自行調(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、實驗原理和方法
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、動力消耗等）與其結(jié)構(gòu)形式和運行條件密切相關(guān)。本實驗是在除塵器結(jié)構(gòu)相識和運行條件已定的前提下，完成除塵器性能的測定。
二、處理氣體量及喉口速度的測定和計算
1.處理氣體量的測定和計算測定文丘里洗滌器處理氣體量，應(yīng)同時測出除塵器進、出口的氣體流量（Q_G1、Q_G2）取其平均值作為除塵器的處理氣體量（Q_G）。這類測定Q_G的方法稱為動壓法，其計算式如下。
Q_G=

(Q_G1+Q_G2)(m³/s)（式1）
除塵器漏風(fēng)濾（δ）按下式計算。
δ=

%（式2）
當(dāng)實驗系統(tǒng)漏風(fēng)率小于5%時，還可采用靜壓法測定Q_G，即根據(jù)測得的系統(tǒng)喇叭形入口均流管處平均靜壓（

），按下式計算。
Q_G=φ_VA

（m³/s）（式3）
式中φ_V——喇叭形入口均流管的流量系數(shù)
A——測定斷面的面積，m²

——管道中氣體密度，kg/m³
（2）喉口速度的測定和計算若文丘里洗滌器喉口斷面積為A_T，則其喉口平均氣流速度（V_T）為
_T=Q_G/A_T(m/s)（式4）
2.壓力損失的測定和計算
文丘里洗滌器壓力損失（Δp_G）為除塵器進、出口氣體平均全壓差。若實驗裝置中除塵器進、出口連接管道的斷面積相等，則其壓力損失可用除塵器進、出口管道中氣體的平均靜壓差（Δp_s12）表示，即
Δp_G=Δp_s12-∑Δp_i（式5）
Δp_G=Δp_s12-(lR_L+Δp_m)（式6）
式中Δp_G——文丘里洗滌器壓力損失，Pa；
Δp_s12——文丘里洗滌器進、出口管道中氣體的平均靜壓差，Pa；
Δp_i——文丘里洗滌器實驗系統(tǒng)壓力損失之和，Pa；
l——文丘里洗滌器實驗系統(tǒng)管道長度，m；
R_L——單位長度管道的摩擦阻力，即摩擦比，Pa；
Δp_m——文丘里洗滌器實驗系統(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，本實驗的壓力損失測定應(yīng)在洗滌器穩(wěn)定運行（V_T、L保持不變）的條件下進行，并同時測定記錄V_T、L數(shù)據(jù)。
3、耗水量及液氣比的測定和計算
文丘里洗滌器的耗水量（Q_L），可通過設(shè)在洗滌器進水管上的流量計13（）直接讀得。在同時策得洗滌器處理氣體量（Q_G）后，即可由下式求出液氣比（L）
L=Q_L/Q_G(L/m³)（式7）
4、除塵效率的測定和計算
文丘里洗滌除塵效率（η）的測定，亦應(yīng)在按除塵器穩(wěn)定運行的條件下進行，并同時記錄V_T、L等操作指標(biāo)。
文丘里除塵器的除塵效率常用質(zhì)量濃度法測定，即在除塵器進、出口測定斷面上，用等速采樣法同時測出氣流含塵濃度，并按下式計算。
η=

%（式8）
式中C₁，C₂——分別為文丘里洗滌器進、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、出口測定斷面同時采樣時，宜使用濕式?jīng)_擊瓶作為集塵裝置。
5、除塵器動力消耗的測定和計算
文丘里洗滌器動力消耗（E）等于通過洗滌器氣體的動力消耗與加入液體的動力消耗之和，計算如下。
E=

（kW·h/1000m³氣體）（式9）
式中Δp_G——通過文丘里洗滌器氣體的壓力損失，Pa（3600Pa=1kW·h/1000m³氣體）；
Δp_L——加入洗滌器液體的壓力損失，即供水壓力Pa；
Q_L——文丘里洗滌器耗水量，m³/s
Q_G——文丘里洗滌器處理氣體量，m³/s。
上式中所列的Δp_G、Q_G、Q_L已在實驗總測得。因此，只要在除塵器進水管上的壓力表讀得Δp_L，便可按式9計算除塵器動力消耗（E）。
應(yīng)當(dāng)注意的是，由于操作指標(biāo)

_T、L對動力消耗（E）影響很大，所以本實驗所測得的動力消耗（E）是針對某一操作狀況而言的。
三、實驗裝置、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×寬×高≥2600×600×2600mm；
10、電源380V三相四線制功率2000W。
實驗裝置
1、微電腦進氣粉塵濃度檢測系統(tǒng)1套2、微電腦尾氣粉塵濃度檢測系統(tǒng)1套
3、微電腦在線風(fēng)量檢測系統(tǒng)1套4、微電腦在線風(fēng)速檢測系統(tǒng)1套
5、微電腦在線風(fēng)壓檢測系統(tǒng)1套6、10英寸液晶顯示器1套
7、在線溫度、濕度檢測系統(tǒng)1套；8、配套分析處理軟件1套（能記錄保存實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變化曲線分析，取樣時間設(shè)定，工作效率自動換算等功能）
9、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)1套；10、計算機通訊接口1套；
11、控制檢測系統(tǒng)開關(guān)電源1套
12、專用測壓軟管1套13、氣塵混合系統(tǒng)1套；
14、氣體整流板1套；15、系統(tǒng)靜壓測口2個
16、透明有機玻璃喇叭型進灰管段1套；17、自動粉塵加料裝置1套；
18、液體流量計1只19、耐酸耐堿水泵1臺
20、液體噴射分配裝置1套21、儲液水箱1個
22、調(diào)節(jié)球閥1套23、進出口風(fēng)管1套；
24、人工取樣口2個25、高壓離心通風(fēng)機1臺；
26、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥1套；27、調(diào)節(jié)電位器1個
28、漏電保護開關(guān)1個29、指示按鈕開關(guān)4只；
30、電源線1批；31、工作電壓表1個，工作電流表1個
32、金屬電器控制箱1臺33、不銹鋼支架、管道、開關(guān)等1套。

本實驗需自行配備以下儀器。
（1）干濕球溫度計1支；（9）濕式?jīng)_擊瓶2個；
（2）空盒式氣壓表1個；（10）旋片式真空泵2個；
（3）鋼卷尺2個；（11）秒表2個；
（4）轉(zhuǎn)子流量計1支。（12）光電分析天平1臺；
（5）傾斜式微壓計3臺；（13）托盤天平1臺；
（6）畢托管2支；（14）鼓風(fēng)干燥機1臺；
（7）煙塵采樣管2支；（15）干燥器2個；
（8）煙塵測試儀2臺；（16）彈簧壓力表1支；
四、實驗內(nèi)容和要求
1.實驗內(nèi)容
室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)的測定。包括室內(nèi)空氣的干球溫度、濕球溫度、相對濕度、當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ葏?shù)測定，計算空氣中水蒸氣體積分?jǐn)?shù)（除塵系統(tǒng)中氣體含濕量）。
文丘里洗滌器實驗裝置的測定。包括測量文丘里洗滌器進、出口測定斷面直徑和喉口直徑，確定采樣斷面分環(huán)數(shù)和測點數(shù)；除塵系統(tǒng)入口喇叭形均流管流量系數(shù)φ_V測定；文丘里洗滌除塵器供水系統(tǒng)和發(fā)塵系統(tǒng)調(diào)節(jié)，保證實驗系統(tǒng)在液氣比L=0.7~1.0L/m³和進口氣流含塵濃度為3~10g/m³范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。
文丘里洗滌器性能的測定和計算。在固定文丘里洗滌器實驗系統(tǒng)進口發(fā)塵濃度和液氣比條件下，測定和計算文丘里洗滌器處理氣體量（Q_G）、漏風(fēng)率（δ）、喉口速度（

_T）、壓力損失（Δp）和除塵效率（η）。
實驗結(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.實驗要求
本實驗為綜合應(yīng)用型實驗，若教學(xué)需要也可以請學(xué)生重新設(shè)計實驗系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計型實驗。因此，本實驗應(yīng)安排在除塵裝置課堂教學(xué)以后進行。學(xué)生應(yīng)在完成本教程前述實驗且熟悉文丘里洗滌器的基礎(chǔ)上參加本實驗。
本實驗要求學(xué)生在了解實驗原理和方法、實驗裝置和流程、實驗內(nèi)容和要求的基礎(chǔ)上，自行編制實驗程序和步驟，自行設(shè)計各類實驗數(shù)據(jù)記錄表和分析圖，獨立完成文丘里洗滌器

_T-Δp和

_T-η(P)性能曲線分析。
（3）上述實驗內(nèi)容（2）中要求本實驗應(yīng)在固定液氣比L和發(fā)塵濃度C₁的條件下進行，實際上，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)生對文丘里洗滌器性能的了解，亦可通過改變L和

_T，測定壓力損失，并要求學(xué)生采用回歸分析方法，提出實驗用文丘里洗滌器的壓力損失Δp計算模型。
（4）本實驗測定中，氣體壓力損失Δp_G、液體壓力損失Δp_L、處理氣體量Q_G、耗水量Q_L、喉口速度

_T、除塵效率η、通過率P和動力消耗E等參數(shù)皆應(yīng)取三組以上實驗數(shù)據(jù)，并取其平均值作為實驗結(jié)果。
五、實驗數(shù)據(jù)記錄和整理
1.室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)測定
本實驗中有關(guān)空氣的溫度、壓力、含濕量等環(huán)境參數(shù)記錄和整理參看實驗五，并由學(xué)生自行設(shè)計記錄表匯總。
2.文丘里洗滌器試驗裝置測定
文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)參數(shù)在實驗裝置上測量取得，耗水量Q_L在系統(tǒng)流量計13讀取，并同時記錄供水壓力Δp_L、在入口均流管靜壓測孔連接的微壓計讀取靜壓|p_s|。自行設(shè)計實驗記錄表并將上述數(shù)據(jù)匯總。
3.文丘里洗滌器性能測定和計算
文丘里洗滌器處理氣體量Q_G按式1或式3計算，除塵器漏風(fēng)率按式2計算，壓力損失Δp_G按式5計算，喉口速度

_T按式4計算，液氣比L按式7計算，除塵效率按式8計算，動力消耗E按式9計算。自行設(shè)計文丘里洗滌器性能測定計算表匯總。表1可作為學(xué)生設(shè)計記錄表的參考。
4.實驗結(jié)果分析
實驗結(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)測定后進行，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。可視實驗教學(xué)安排在以兩個方面選擇一項完成。
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)實驗性能曲線。
壓力損失和喉口速度、液氣比的關(guān)系根據(jù)取得的實驗數(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)的計算模型。
表1文丘里除塵器性能測定記錄表

大氣壓力
p_A/kPa

室內(nèi)空氣參數(shù)

測定斷面面積

喉口面積
A_T/m²

粉塵特性

均流管流量系數(shù)
φ_V

測定日期

測定人

干球溫度
/℃

濕球溫度
/℃

相對濕度
/%

進口
/m²

出口
/m²

種類

d50/μm

序號

測定項目

符號

單位

測定數(shù)據(jù)

三次平均

處理氣體流量和喉口速度

進口氣體

溫度
靜壓
斷面平均流速
流量

t₁
p_s1
₁
Q_G1

℃
Pa
m/s
m³/s

出口氣體

溫度
靜壓
斷面平均流速
流量

t₂
p_s2

₂
Q_G2

℃
Pa
m/s
m³/s

除塵器處理氣體流量

Q_G

m³/s

除塵器喉口速度

m/s

耗液水氣量比

耗水量
液氣比

Q_L
L

L/h
L/h

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
擴散權(quán)氣體出口靜壓
文丘里凝聚器壓力損失

ps_A
ps_BC
p_sD
Δp_s

Pa
Pa
Pa
Pa

除塵器進出口氣體平均靜壓差
除塵器進出口連接管道壓損之和
除塵器壓力損失

Δp_s12
∑Δp_i
Δp_G

Pa
Pa
Pa

除塵效率

進口

集塵量
采氣總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))
含塵濃度

ΔG₁
∑V_Ndl
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
∑V_Ndl
C₁

mg
L
g/m³

除塵器凈化效率

動力消耗

除塵器供水壓力
除塵器動力消耗

Δp_L
E

kPa

六、討論（討論結(jié)果寫入實驗報告）
分析文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu)，說明收縮管、喉管和擴散管的長度、直徑、擴張角度等幾何尺寸對除塵效率和壓力損失的影響。
試比較采用動壓法和靜壓法測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驗應(yīng)該在操作指標(biāo)

_T、L固定的運行狀態(tài)下進行測定/
根據(jù)實驗結(jié)果，試分析影響文丘里洗滌器效率的主要因素。
根據(jù)實驗結(jié)果，試說明降低文丘里洗滌器動力消耗的主要途徑。

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