旋風(fēng)預(yù)熱器導(dǎo)流板的優(yōu)化研究

圖1  試驗裝置及流程

　　兩種導(dǎo)流板均為直板形，高度與旋風(fēng)筒進口高度相當(dāng)，寬度L分別為0．10D和0．13D(D為旋風(fēng)筒筒體直徑)，見圖2。

圖2  導(dǎo)流板設(shè)計示意

　　α為安裝角度，是導(dǎo)流板與進口風(fēng)管的垂直邊壁間的銳角夾角

　　2  試驗結(jié)果與分析
　　2.1阻力損失的測定
　　2.1.1  原旋風(fēng)筒阻力損失的測定
　　在安裝導(dǎo)流板之前，先對原旋風(fēng)筒(某廠的C₂)進行阻力損失測試，得到旋風(fēng)筒的截面風(fēng)速U_av與壓降ΔP的關(guān)系曲線見圖3。

圖3   原旋風(fēng)筒風(fēng)速Uav與壓降ΔP的關(guān)系曲線

　　由圖3看出，旋風(fēng)筒截面風(fēng)速U_av在2.8～6.1m/s之間變化時，其壓降從430Pa左右逐漸增大到2000Pa。

　　通過數(shù)據(jù)處理得到旋風(fēng)筒截面風(fēng)速U_av為基準的歐拉數(shù)Eu_av與雷諾數(shù)的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明，當(dāng)雷諾數(shù)Re>5×10⁵時，Eu_av=44.67，旋風(fēng)筒阻力系數(shù)ξ_av=89.34(對應(yīng)以進口風(fēng)速為基準，Eu_i=2.30，ξ_i=4.60)。

　　2．1．2  加導(dǎo)流板的旋風(fēng)筒阻力損失的測定
　　在旋風(fēng)筒進口處分別安裝L為0.10D和0.13D導(dǎo)流板，并以5°為間隔依次改變導(dǎo)流板的安裝角度。圖4為不同參數(shù)下以截面風(fēng)速U_av為基準的旋風(fēng)筒阻力系數(shù)ξ_av隨著導(dǎo)流板安裝角度α變化的結(jié)果。

圖4  兩種導(dǎo)流板的阻力系數(shù)與安裝角度的關(guān)系

　　由圖4看出，旋風(fēng)筒的阻力損失是隨著安裝角度α的增大而逐漸減小的，在30°以后阻力損失幾乎不再變化。導(dǎo)流板長度為0.10D，α在30°時旋風(fēng)筒的Eu_av=19.48，以截面風(fēng)速U_av為基準的旋風(fēng)筒阻力系數(shù)ξ_av=38.95。阻力損失相對于空筒降低了56.40%，其降阻效果是相當(dāng)可觀的。
    當(dāng)旋風(fēng)筒導(dǎo)流板長度變?yōu)?.13D后，得到了基本相同的規(guī)律，僅僅是阻力系數(shù)的數(shù)值有少許差異。

    從圖4看出，0.10D導(dǎo)流板變化梯度要小一些，在30°之前其阻力系數(shù)比0.13D導(dǎo)流板要低一些。另外，在實際生產(chǎn)中，旋風(fēng)筒內(nèi)為高溫高風(fēng)速的工作環(huán)境，0.10D導(dǎo)流板有利于固定也可減少磨損。因此，后續(xù)實驗中以安裝0.10D導(dǎo)流板的旋風(fēng)筒作為研究對象，測定分析其分離效率的變化規(guī)律。

　　2．2 分離效率的測定
　　圖5為安裝導(dǎo)流板之前的旋風(fēng)筒分離效率的測定結(jié)果。

圖5  空筒分離效率的測定結(jié)果

     該旋風(fēng)筒正常風(fēng)速、正常濃度范圍的平均分離效率為89．83%。
    在安裝0.10D導(dǎo)流板后，旋風(fēng)筒分離效率與導(dǎo)流板安裝角度的關(guān)系見圖6?？梢钥闯?，分離效率隨著安裝角度α的增加而降低，α在0～50°之間變化時，η從92.88%下降到86.11%，驗證了阻力損失和分離效率是相互聯(lián)系又相互矛盾的。由上一節(jié)得出，α在30°左右導(dǎo)流板降阻的效果最好，此時分離效率為88.51%。對于正常的預(yù)分解系統(tǒng)，中間級預(yù)熱器(C₂～C₄)一般要求82%～86%，因而該旋風(fēng)筒加導(dǎo)流板后能夠滿足中間級預(yù)熱旋風(fēng)筒的分離要求。

圖6 旋風(fēng)筒分離效率η與導(dǎo)流板安裝角度的關(guān)系

　　3  結(jié)論
　　1)旋風(fēng)筒安裝導(dǎo)流板后，其阻力損失隨著導(dǎo)流板安裝角度的變化規(guī)律為：隨著安裝角度α的增大，旋風(fēng)筒阻力系數(shù)ξ逐漸減小，當(dāng)α增大到30°以后基本趨于穩(wěn)定。

　　2)分離效率隨安裝角度α的增大而降低。驗證了阻力損失和分離效率相互聯(lián)系又相互矛盾的關(guān)系。