教學(xué)設(shè)備

文丘里除塵器性能測定實(shí)驗(yàn)裝置說明書
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)生對文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)形式和除塵機(jī)理的認(rèn)識；
2、學(xué)習(xí)濕式除塵器動(dòng)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(shí)驗(yàn)方法；
4、管道中各點(diǎn)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(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(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(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)相識和運(yùn)行條件已定的前提下，完成除塵器性能的測定。
處理氣體量及喉口速度的測定和計(jì)算
（1）處理氣體量的測定和計(jì)算測定文丘里洗滌器處理氣體量，應(yīng)同時(shí)測出除塵器進(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)，還可采用靜壓法測定QG，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(jì)算。
QG=φVA（m3/s）（式3）
式中φV——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(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)管道長度，m；
RL——單位長度管道的摩擦阻力，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)測定記錄VT、L數(shù)據(jù)。
3、耗水量及液氣比的測定和計(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、除塵效率的測定和計(jì)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(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)量濃度法測定，即在除塵器進(jìn)、出口測定斷面上，用等速采樣法同時(shí)測出氣流含塵濃度，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對動(dòng)力消耗（E）影響很大，所以本實(shí)驗(yàn)所測得的動(dòng)力消耗（E）是針對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×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(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(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
20、液體噴射分配裝置1套21、儲液水箱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；
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；
（5）傾斜式微壓計(jì)3臺；（13）托盤天平1臺；
（6）畢托管2支；（14）鼓風(fēng)干燥機(jī)1臺；
（7）煙塵采樣管2支；（15）干燥器2個(gè)；
（8）煙塵測試儀2臺；（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(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)裝置的測定。包括測量文丘里洗滌器進(jìn)、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(diǎn)數(shù)；除塵系統(tǒng)入口喇叭形均流管流量系數(shù)φV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(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(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)裝置測定
文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)參數(shù)在實(shí)驗(yàn)裝置上測量取得，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。
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)散管的長度、直徑、擴(kuò)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(dòng)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(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。