自由旋片除雾器脱水性能实验研究
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perturbation of fixed and free revo lv ing b lade elim inator
2. 1. 2 液气比对除雾效率的影响 图 5是液气比 分别为 12 m L /m3 和 16 mL /m3
时自由旋片除雾器除雾效 率随流速变化的 实验结
图 3 实验流程图 F ig. 3 Schem e o f exper im enta l system
知道喷水量、前集水器和后集水器的收集水量, 就能
通过水平衡法确定除雾器的除雾效率:
G=
Q
Lb lt-
L
a
@
100%
( 1)
式中: G) 除雾 效率; Lb ) t 时段内后 集水器收 集水
量, L; Q l) 流量计读数, L /h; t) 测 试时间, h; L a ) t
~ 014M P a。
除雾器前含雾气流中的液气比是一个重要的物
理参数。含雾气流的液气比由以下公式计算
K = (Q l t- L a )
( 2)
Q0 t
式中: K ) 进入自由旋片叶轮前含雾气流的液气比,
L /m3; Q 0 ) 气流流量, m 3 / h, 其余符号同前。
2 自由旋片除雾器脱水性能实验
时段内前集水器收集水量, L。
113 实验条件
实验在室内常温下进行。气液物理参数为: 温
度, 20e ; 大气压力, 101 325 Pa; 水密度、动力粘性 系数、体积 流量分别 为 1 000 kg /m3、11005 @ 10- 3
Pa# s、18 L / h; 空气 密 度、动 力 粘 性 系数 分 别 为 11205 kg /m3、1181 @ 10- 5; 压缩空气压力控制在 013
H e M ing li1 L iu Juan1 G ai L ing tong1 X iang X iaodong2 W ei Zhi2 Song Shuzh i2
( 1. K ey Laboratory for Ferrous M etallu rgy and R esou rces U t ilization ofM in istry of Educat ion, W uhan U n iversity of Science and T echnology, W uhan 430081, Ch ina;
器和丝网捕沫器等。其中波纹板除雾器因其结构简
单, 运行可靠而被广泛使用。丝网捕沫器因能分离 直径大于 3~ 5 Lm 的颗粒, 且压降不大而被广泛使 用 [ 1] 。有文献表明 [ 2, 3 ] , 波纹板除雾器和旋 流板除
ຫໍສະໝຸດ Baidu
基金项目: 武汉市科技攻关项目 ( 200760423161 ) 收稿日期: 2009- 06 - 21; 修订日期: 2009- 07- 09 作者简介: 何明礼 ( 1984 ~ ) , 男, 硕士 研究生, 主要从 事烟尘 污染控
( 1. 武汉科技大学钢铁冶金与资源综合利用省部共建教育部重点实验室, 武汉 430081; 2. 武汉科技大学绿色制造与节能减排研究中心, 武汉 430081)
摘 要 提出一种新型除雾装置 ) ) ) 自由旋片除雾器。在实验室条件下, 从除雾效率、压力损失 两方面研究 了自由旋 片除雾器的性能。实验结果表明, 风 速在 11 m / s左右时, 自由旋片除雾器的除雾 效率达到 最大值。对比 实验发现, 自由旋 片除雾器的除雾效率远高于固定叶片除雾器的除雾效率, 二者的 除雾效率最 大值相差 约 10% 。自由旋片 除雾器的 除雾效 率变化曲线在 6~ 13 m / s的流速范围内相当平滑, 说明自由旋片除雾器对含雾气 流流速的 波动有很好 的适应性。另 外, 增 加液气比和雾滴粒径会提高自由旋片除雾器的除雾效率。自由旋片除雾器压力损失系数 仅为 413, 而固定叶片除 雾器压力 损失系数为 61 6。所以, 自由旋片除雾器的阻力特性远优于固定叶片除雾器。
K ey words m ist elim inator; free revo lving b lade; dem ist effic iency; liquid to gas ratio; pressure loss
除雾器在化工、石油、食品等行业, 特别是在环 一定限制。虽然旋风除雾器中的气流速度较大, 但
第 8期
何明礼等: 自由旋片除雾器脱水性能实验研究
1869
流速度变化的实验结果。固定旋片除雾器的除雾效 率最大值和自由旋片除雾器的除雾效率最大值分别 出现在 7 m / s和 11 m / s左右。二者的最大除雾效 率相差约 10% 。因 此, 在同样的结构参数条 件下, 自由旋片除雾器不仅可以提高气液分离效率, 而且 可以增大含雾气流的处理量。从图 4中还能看出, 自由旋片除雾器的效率曲线比固定叶片除雾器的效 率曲线平缓, 这说明自由旋片除雾器对含雾气流流 速的波动有很好的适应性。
雾器的最佳风速为 5~ 9 m / s, 因此其处理能力受到
制理论与应用技术研究。 E-m ai:l summ erhm @l 163. com
1868
环 境工程学 报
第 4卷
中不能含有粘结物, 否则易堵塞 [ 4] 。 为了提高除雾器的除雾性能, 提出一种新型除
雾器 ) ) ) 自由旋片除雾器。与叶片固定的旋流板除 雾器不同, 自由旋片除雾器的叶轮在气流的作用下 能自由旋转, 风速越高, 转速越快。关于自由旋片除 雾器除雾效率和的压力损失研究尚属空白, 这也正 是本文讨论自由旋片除雾器除雾性能的意义所在。
第 4卷 第 8期 2 0 1 0 年 8月
环 境 工程 学报
Ch inese Journa l o f Env ironm ental Eng ineering
V o l. 4, N o. 8 Aug. 2 0 1 0
自由旋片除雾器脱水性能实验研究
何明礼 1 刘 娟 1 盖龄同1 向晓东2 魏 智 2 宋树帜 2
2. G reen M anu facture and Pollu tion C ontro l C enter, W uhan U n ivers ity of S cien ce and Technology, W uhan 430081, C h ina)
A bstract A new m ist separator, free revo lving blade m ist e lim inator, w as deve loped in th is study. T he perform ances o f thism ist e lim inator, such as the separat ion e ff ic iency and the pressure drop, w ere investigated in laboratory. The experim enta l resu lts show ed that the separation efficiency got to the m ax imum va lue when the gas veloc ity w as about 11 m / s. In com par ison w ith the fixed b lade m ist elim inator, the free revolv ing b lade m ist elim inato r ach ieved m uch greater separation efficiency, w ith at least 10% increm ent in the m ax im um separation e ff iciency. T he separat ion efficiency curve of the free revo lv ing blade m ist e lim inator w as quite sm oo th w ith the veloc ity varies from 6 to 13 m / s, wh ich indicated that that it had a good adap tab ility to velocity perturbation. Furtherm ore, the separat ion efficiency cou ld a lso be enhanced by increasing the liqu id to gas rat io and the wa ter drop let d iam eter. T he pressure drop coefficient of the free revo lv ing blade m ist e lim inator w as on ly 413 w h ile the fixed blade m ist elim ina tor w as 616. T herefore, the perfo rm ances of th is new type m ist elim inator are superior to the f ixed blade m ist e lim inator.
比。取小液气比的理由有二点: 一是如果液气比偏 大, 会使较多的雾滴在叶轮上游管壁上沉降, 导致实 验误差增大; 二是作为比较实验, 取较小的液气比更 具有说服力。因为液气比大, 除雾器的除雾效率高, 不同除雾器的除雾效率差异不明显, 不便于比较。
图 4是液气比 为 12 mL /m 3 时, 除雾效 率随气
关键词 除雾器 自由旋片 除雾效率 液气比 压力损失
中图分类号 X 701 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2010) 08-1867-04
Experim ental study on dehydration property of free revolving blade m ist elim inator
1 实验系统与实验条件
111 自由旋片除雾器的结构 实验用自由旋片除雾器的叶轮主要由旋片、轮
毂组成, 如图 1所示。 自由旋片除雾器实验模型的结构与安装如图 2
所示。主要结构参数为: 旋片数量, 5个; 轮毂直径, 515 cm; 叶 轮外径, 17 cm; 外筒直径, 19 cm; 仰 角, 20b; 径向角, 90b; 叶片厚度 011 cm; 单个叶片面积, 3112 @ 10- 3 mm 2。自由旋片叶轮靠支撑骨架固定于 管壁上, 在轴承外设置密封盖, 防止水雾或固体颗粒 物进入轴承, 保证叶轮旋转的灵活性。
1. 2 实验系统 自由旋片除雾器实验系统如图 3所示。雾滴由
气液两相喷头产生, 雾滴粒径由压缩空气流量与液 体流量之比控制。如要产生更细的水雾, 可增大压 缩空气流量或减少供水量。
在自由旋片叶轮前后各安装 1个集水器, 如果
211 自由旋片除雾器的除雾效率 2. 1. 1 流速对除雾效率的影响
实验采用自由旋片除雾器和固定叶片除雾器进 行性能对比实验。液气比为 12 mL /m 3。该液气比 远小于实际工业除雾器所 处理的含雾气流 的液气
图 5 不同液气比下自由旋片除雾器的除雾效 率 F ig. 5 D em ist efficiency o f free revo lv ing e lim inator at d ifferent liquid to gas ra tios
图 4 固定叶片与自由旋片除雾器除雾效率随流速变化 F ig. 4 D em ist effic iency chang ing w ith gas v elocity
境保护工程中有重要的应用。目前, 国内外除雾技 压力损失偏高。静电除雾器虽然可以解决压力损失
术主要有: 惯性分离、离心分离、静电沉积、筛滤等。 过大的问题, 但设备庞大、且需高压荷电。这种方法 基于这些技术而研发出的除雾器有波纹板除雾器、 技术要求高、成本高, 应用较少。丝网捕沫器虽可分
旋风分离器、旋流板除雾器、静电除雾器、旋风除雾 离 3~ 5 Lm 的小颗粒, 但它只适用于洁净气体, 气液
2. 1. 2 液气比对除雾效率的影响 图 5是液气比 分别为 12 m L /m3 和 16 mL /m3
时自由旋片除雾器除雾效 率随流速变化的 实验结
图 3 实验流程图 F ig. 3 Schem e o f exper im enta l system
知道喷水量、前集水器和后集水器的收集水量, 就能
通过水平衡法确定除雾器的除雾效率:
G=
Q
Lb lt-
L
a
@
100%
( 1)
式中: G) 除雾 效率; Lb ) t 时段内后 集水器收 集水
量, L; Q l) 流量计读数, L /h; t) 测 试时间, h; L a ) t
~ 014M P a。
除雾器前含雾气流中的液气比是一个重要的物
理参数。含雾气流的液气比由以下公式计算
K = (Q l t- L a )
( 2)
Q0 t
式中: K ) 进入自由旋片叶轮前含雾气流的液气比,
L /m3; Q 0 ) 气流流量, m 3 / h, 其余符号同前。
2 自由旋片除雾器脱水性能实验
时段内前集水器收集水量, L。
113 实验条件
实验在室内常温下进行。气液物理参数为: 温
度, 20e ; 大气压力, 101 325 Pa; 水密度、动力粘性 系数、体积 流量分别 为 1 000 kg /m3、11005 @ 10- 3
Pa# s、18 L / h; 空气 密 度、动 力 粘 性 系数 分 别 为 11205 kg /m3、1181 @ 10- 5; 压缩空气压力控制在 013
H e M ing li1 L iu Juan1 G ai L ing tong1 X iang X iaodong2 W ei Zhi2 Song Shuzh i2
( 1. K ey Laboratory for Ferrous M etallu rgy and R esou rces U t ilization ofM in istry of Educat ion, W uhan U n iversity of Science and T echnology, W uhan 430081, Ch ina;
器和丝网捕沫器等。其中波纹板除雾器因其结构简
单, 运行可靠而被广泛使用。丝网捕沫器因能分离 直径大于 3~ 5 Lm 的颗粒, 且压降不大而被广泛使 用 [ 1] 。有文献表明 [ 2, 3 ] , 波纹板除雾器和旋 流板除
ຫໍສະໝຸດ Baidu
基金项目: 武汉市科技攻关项目 ( 200760423161 ) 收稿日期: 2009- 06 - 21; 修订日期: 2009- 07- 09 作者简介: 何明礼 ( 1984 ~ ) , 男, 硕士 研究生, 主要从 事烟尘 污染控
( 1. 武汉科技大学钢铁冶金与资源综合利用省部共建教育部重点实验室, 武汉 430081; 2. 武汉科技大学绿色制造与节能减排研究中心, 武汉 430081)
摘 要 提出一种新型除雾装置 ) ) ) 自由旋片除雾器。在实验室条件下, 从除雾效率、压力损失 两方面研究 了自由旋 片除雾器的性能。实验结果表明, 风 速在 11 m / s左右时, 自由旋片除雾器的除雾 效率达到 最大值。对比 实验发现, 自由旋 片除雾器的除雾效率远高于固定叶片除雾器的除雾效率, 二者的 除雾效率最 大值相差 约 10% 。自由旋片 除雾器的 除雾效 率变化曲线在 6~ 13 m / s的流速范围内相当平滑, 说明自由旋片除雾器对含雾气 流流速的 波动有很好 的适应性。另 外, 增 加液气比和雾滴粒径会提高自由旋片除雾器的除雾效率。自由旋片除雾器压力损失系数 仅为 413, 而固定叶片除 雾器压力 损失系数为 61 6。所以, 自由旋片除雾器的阻力特性远优于固定叶片除雾器。
K ey words m ist elim inator; free revo lving b lade; dem ist effic iency; liquid to gas ratio; pressure loss
除雾器在化工、石油、食品等行业, 特别是在环 一定限制。虽然旋风除雾器中的气流速度较大, 但
第 8期
何明礼等: 自由旋片除雾器脱水性能实验研究
1869
流速度变化的实验结果。固定旋片除雾器的除雾效 率最大值和自由旋片除雾器的除雾效率最大值分别 出现在 7 m / s和 11 m / s左右。二者的最大除雾效 率相差约 10% 。因 此, 在同样的结构参数条 件下, 自由旋片除雾器不仅可以提高气液分离效率, 而且 可以增大含雾气流的处理量。从图 4中还能看出, 自由旋片除雾器的效率曲线比固定叶片除雾器的效 率曲线平缓, 这说明自由旋片除雾器对含雾气流流 速的波动有很好的适应性。
雾器的最佳风速为 5~ 9 m / s, 因此其处理能力受到
制理论与应用技术研究。 E-m ai:l summ erhm @l 163. com
1868
环 境工程学 报
第 4卷
中不能含有粘结物, 否则易堵塞 [ 4] 。 为了提高除雾器的除雾性能, 提出一种新型除
雾器 ) ) ) 自由旋片除雾器。与叶片固定的旋流板除 雾器不同, 自由旋片除雾器的叶轮在气流的作用下 能自由旋转, 风速越高, 转速越快。关于自由旋片除 雾器除雾效率和的压力损失研究尚属空白, 这也正 是本文讨论自由旋片除雾器除雾性能的意义所在。
第 4卷 第 8期 2 0 1 0 年 8月
环 境 工程 学报
Ch inese Journa l o f Env ironm ental Eng ineering
V o l. 4, N o. 8 Aug. 2 0 1 0
自由旋片除雾器脱水性能实验研究
何明礼 1 刘 娟 1 盖龄同1 向晓东2 魏 智 2 宋树帜 2
2. G reen M anu facture and Pollu tion C ontro l C enter, W uhan U n ivers ity of S cien ce and Technology, W uhan 430081, C h ina)
A bstract A new m ist separator, free revo lving blade m ist e lim inator, w as deve loped in th is study. T he perform ances o f thism ist e lim inator, such as the separat ion e ff ic iency and the pressure drop, w ere investigated in laboratory. The experim enta l resu lts show ed that the separation efficiency got to the m ax imum va lue when the gas veloc ity w as about 11 m / s. In com par ison w ith the fixed b lade m ist elim inator, the free revolv ing b lade m ist elim inato r ach ieved m uch greater separation efficiency, w ith at least 10% increm ent in the m ax im um separation e ff iciency. T he separat ion efficiency curve of the free revo lv ing blade m ist e lim inator w as quite sm oo th w ith the veloc ity varies from 6 to 13 m / s, wh ich indicated that that it had a good adap tab ility to velocity perturbation. Furtherm ore, the separat ion efficiency cou ld a lso be enhanced by increasing the liqu id to gas rat io and the wa ter drop let d iam eter. T he pressure drop coefficient of the free revo lv ing blade m ist e lim inator w as on ly 413 w h ile the fixed blade m ist elim ina tor w as 616. T herefore, the perfo rm ances of th is new type m ist elim inator are superior to the f ixed blade m ist e lim inator.
比。取小液气比的理由有二点: 一是如果液气比偏 大, 会使较多的雾滴在叶轮上游管壁上沉降, 导致实 验误差增大; 二是作为比较实验, 取较小的液气比更 具有说服力。因为液气比大, 除雾器的除雾效率高, 不同除雾器的除雾效率差异不明显, 不便于比较。
图 4是液气比 为 12 mL /m 3 时, 除雾效 率随气
关键词 除雾器 自由旋片 除雾效率 液气比 压力损失
中图分类号 X 701 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2010) 08-1867-04
Experim ental study on dehydration property of free revolving blade m ist elim inator
1 实验系统与实验条件
111 自由旋片除雾器的结构 实验用自由旋片除雾器的叶轮主要由旋片、轮
毂组成, 如图 1所示。 自由旋片除雾器实验模型的结构与安装如图 2
所示。主要结构参数为: 旋片数量, 5个; 轮毂直径, 515 cm; 叶 轮外径, 17 cm; 外筒直径, 19 cm; 仰 角, 20b; 径向角, 90b; 叶片厚度 011 cm; 单个叶片面积, 3112 @ 10- 3 mm 2。自由旋片叶轮靠支撑骨架固定于 管壁上, 在轴承外设置密封盖, 防止水雾或固体颗粒 物进入轴承, 保证叶轮旋转的灵活性。
1. 2 实验系统 自由旋片除雾器实验系统如图 3所示。雾滴由
气液两相喷头产生, 雾滴粒径由压缩空气流量与液 体流量之比控制。如要产生更细的水雾, 可增大压 缩空气流量或减少供水量。
在自由旋片叶轮前后各安装 1个集水器, 如果
211 自由旋片除雾器的除雾效率 2. 1. 1 流速对除雾效率的影响
实验采用自由旋片除雾器和固定叶片除雾器进 行性能对比实验。液气比为 12 mL /m 3。该液气比 远小于实际工业除雾器所 处理的含雾气流 的液气
图 5 不同液气比下自由旋片除雾器的除雾效 率 F ig. 5 D em ist efficiency o f free revo lv ing e lim inator at d ifferent liquid to gas ra tios
图 4 固定叶片与自由旋片除雾器除雾效率随流速变化 F ig. 4 D em ist effic iency chang ing w ith gas v elocity
境保护工程中有重要的应用。目前, 国内外除雾技 压力损失偏高。静电除雾器虽然可以解决压力损失
术主要有: 惯性分离、离心分离、静电沉积、筛滤等。 过大的问题, 但设备庞大、且需高压荷电。这种方法 基于这些技术而研发出的除雾器有波纹板除雾器、 技术要求高、成本高, 应用较少。丝网捕沫器虽可分
旋风分离器、旋流板除雾器、静电除雾器、旋风除雾 离 3~ 5 Lm 的小颗粒, 但它只适用于洁净气体, 气液