旋风预热器导流板的优化研究

图1  试验装置及流程

　　两种导流板均为直板形，高度与旋风筒进口高度相当，宽度L分别为0．10D和0．13D(D为旋风筒筒体直径)，见图2。

图2  导流板设计示意

　　α为安装角度，是导流板与进口风管的垂直边壁间的锐角夹角

　　2  试验结果与分析
　　2.1阻力损失的测定
　　2.1.1  原旋风筒阻力损失的测定
　　在安装导流板之前，先对原旋风筒(某厂的C₂)进行阻力损失测试，得到旋风筒的截面风速U_av与压降ΔP的关系曲线见图3。

图3   原旋风筒风速Uav与压降ΔP的关系曲线

　　由图3看出，旋风筒截面风速U_av在2.8～6.1m/s之间变化时，其压降从430Pa左右逐渐增大到2000Pa。

　　通过数据处理得到旋风筒截面风速U_av为基准的欧拉数Eu_av与雷诺数的相关关系，结果表明，当雷诺数Re>5×10⁵时，Eu_av=44.67，旋风筒阻力系数ξ_av=89.34(对应以进口风速为基准，Eu_i=2.30，ξ_i=4.60)。

　　2．1．2  加导流板的旋风筒阻力损失的测定
　　在旋风筒进口处分别安装L为0.10D和0.13D导流板，并以5°为间隔依次改变导流板的安装角度。图4为不同参数下以截面风速U_av为基准的旋风筒阻力系数ξ_av随着导流板安装角度α变化的结果。

图4  两种导流板的阻力系数与安装角度的关系

　　由图4看出，旋风筒的阻力损失是随着安装角度α的增大而逐渐减小的，在30°以后阻力损失几乎不再变化。导流板长度为0.10D，α在30°时旋风筒的Eu_av=19.48，以截面风速U_av为基准的旋风筒阻力系数ξ_av=38.95。阻力损失相对于空筒降低了56.40%，其降阻效果是相当可观的。
    当旋风筒导流板长度变为0.13D后，得到了基本相同的规律，仅仅是阻力系数的数值有少许差异。

    从图4看出，0.10D导流板变化梯度要小一些，在30°之前其阻力系数比0.13D导流板要低一些。另外，在实际生产中，旋风筒内为高温高风速的工作环境，0.10D导流板有利于固定也可减少磨损。因此，后续实验中以安装0.10D导流板的旋风筒作为研究对象，测定分析其分离效率的变化规律。

　　2．2 分离效率的测定
　　图5为安装导流板之前的旋风筒分离效率的测定结果。

图5  空筒分离效率的测定结果

     该旋风筒正常风速、正常浓度范围的平均分离效率为89．83%。
    在安装0.10D导流板后，旋风筒分离效率与导流板安装角度的关系见图6。可以看出，分离效率随着安装角度α的增加而降低，α在0～50°之间变化时，η从92.88%下降到86.11%，验证了阻力损失和分离效率是相互联系又相互矛盾的。由上一节得出，α在30°左右导流板降阻的效果最好，此时分离效率为88.51%。对于正常的预分解系统，中间级预热器(C₂～C₄)一般要求82%～86%，因而该旋风筒加导流板后能够满足中间级预热旋风筒的分离要求。

图6 旋风筒分离效率η与导流板安装角度的关系

　　3  结论
　　1)旋风筒安装导流板后，其阻力损失随着导流板安装角度的变化规律为：随着安装角度α的增大，旋风筒阻力系数ξ逐渐减小，当α增大到30°以后基本趋于稳定。

　　2)分离效率随安装角度α的增大而降低。验证了阻力损失和分离效率相互联系又相互矛盾的关系。