旋风除尘器内流场测试中三维速度的计算方法论文

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1、旋风除尘器内流场测试中三维速度的计算方法论文3Dvelocitycalculationinfloeasurementofcycloneseparators提要在利用五孔探针测试旋风除尘器内流场时，探针标定情况及实验模型不同，所应采用的三维速度计算公式也就不同。这一点在测试研究中常常被忽视，从而得出错误结论，而该错误又不易被发现。给出了各种情况下三维速度的计算公式及探针测孔分布和β角正负规定的自我叛别方法。关键词旋风除尘器五孔探针三维速度AbstractRevealsthatdifferentfive-orificepitottubesandcyclonemodelsentailsusingd

2、ifferentformulasofthree-dimensionalvelocity,.freelulasforallconditionsandremendatesamethodfordeterminingtheholesdistributionandremendatesamethodfordeterminingtheholesdistributionofthetubeandthesigndesignationoftheangleβ.Key3；ρ--测压工况下空气的密度，kg/m3图1五孔探针感压头部示意图不同厂家生产的五孔探针测孔序号排列及β角正负规定如图1所示。以下将这四种形式分别对应

3、称为a型、b型、c型和d型。β为来流角，α为探针转动角，其正负可根据转动方向确定，从探针尾部看，逆时针转动α0，反之α0。首先规定切向速度用vT表示，轴向速度用vZ表示且向上为正（即上行流中vZ0），径向速度用vR表示且向心为正。2．2探针沿径向插入除尘器时三维速度的计算①对左旋（从上涡壳向下看，器内气流旋转方向为逆时针）的旋风除尘器，使a型探针，速度分解如图2所示。由图2可以看出：图2vT的正负与cosβcosα的正负相同，由余弦函数的性质，总有cosβcosα0，所以的计算值总为正。实际上，因vT的方向就是器内气流的旋转方向，是很容易根据左旋还是右旋而直观判定的，因此有vT=v∞cosβ

4、cosαvZ的正与cosβsinα的正负相同，也就是与α的正负相同。此时，因为使H4=H5，也就是为使感压而正对来流方向，探针必须顺时针转动，即α0，的计算值为负，而此时实际vZ方向向下，正好应为负值，故有vZ=v∞cosβsinαvR的正与sinβ的正负相关，也就是与β的正负相同，引时，气流从前言吹来，β0，的计算值为负，而实际vR的方向向外，正好应为负值，故有vZ=v∞sinβ值得说明的是，图2是基于下行流区且假定径向速度向外时绘制的。对上行流区或假定径向速度向心时所推导的最终结果，与上述完全相同，下文中未作特别区分时，亦属于相同情况。同理可导出左旋旋风除尘器使用其它三种类型探针时，三维

5、速度的计算公式，见表1。表1三维速度计算公式探针插入方向除尘器旋向探针类型abcd径向左vTv∞cosβcosα同左同左同左vZv∞cosβsinα同左同左同左vRv∞sinβ-v∞sinβ同左v∞sinβ右vTv∞cosβcosα同左同左同左vZ-v∞cosβsinα同左同左同左vRv∞sinβ-v∞sinβ同左v∞sinβ轴向从下向上左vTv∞cosβcosα同左同左同左vZv∞sinβ-v∞sinβ同左v∞sinβvR-v∞cosβsinα同左同左同左右vTv∞cosβcosα同左同左同左vZv∞sinβ-v∞sinβ同左v∞sinβvRv∞cosβsinα同左同左同左从上向下左vTv

6、∞cosβcosα同左同左同左vZ-v∞sinβv∞sinβ同左-v∞sinβvRv∞cosβsinα同左同左同左右vTv∞cosβcosα同左同左同左vZ-v∞sinβv∞sinβ同左-v∞sinβvR-v∞cosβsinα同左同左同左②对右旋旋风除尘器，使用a型探针，速度分解如图3所示。此时因为α0，β0，vZ的实施方向向下，vR的实际方向向外，故有vT=v∞cosβcosα；vZ=v∞cosβsinα；vR=v∞sinβ同理可导出右旋旋风除尘器使用其它三种类型探针时，三维速度的计算公式，见表1。图32．3探针沿轴向插入除尘器时三维速度的计算为了更准确地测定三维速度及有助于解决关于径向速

7、度分布的争议问题，一种新的测试方法已被提出，该方法将探针沿除尘器轴向插入。尽管该方法较为复杂且有一些困难，但确实具有减弱压力梯度影响、减轻气流干扰以及判定方向直观等优点，是一种更精度测量三维流场的方法。因此，本文推导该方法三维速度计算公式如下：①对左旋旋风除尘器，使用a型针，下行流区速度分解如图4所示。此时因为α0，β0，vZ的实际方向向下，vR的实际方向向外，故有vT=v∞cosβcosα；vZ=v∞sin