工学工业设计毕业论文 旋风除尘器内流场测试中三维速度的计算方法

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1、湖南师范大学本科毕业论文考籍号：XXXXXXXXX姓名：XXX专业：工学工业设计论文题目：旋风除尘器内流场测试中三维速度的计算方法指导老师：XXX二〇一一年十二月十日　　3Dvelocitycalculationinflowfieldmeasurementofcycloneseparators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

2、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Abstract　Revealsthatdifferentfive-orificepitottubesandcyclonemodelsentailsusingdifferentformulasofthree-dimensionalvelocity,whichisoftenneglectedandcauseserrorsthataredifficulttobefound.Presentstheformulasforallconditionsa

3、ndrecommendatesamethodfordeterminingtheholesdistributionandrecommendatesamethodfordeterminingtheholesdistributionofthetubeandthesigndesignationoftheangleβ.Keywords　cycloneseparatorfive-orificepitottube3Dvelocity1前言　　五孔球形探针是像旋风除尘器内这样的三维速度场、压力场测量最常用的仪器，尽管它们在出

4、厂时均配有使用说明，但说明书中仅给出来了流速度（三维速度的合成速度）的计算方法，对如何分解计算三维速度，测试者只有从有关液体测量的书籍中查找计算公式，但每一种这类书籍，又都仅仅给出了同一种情况下的计算方法。如何在不同厂家所生产的五探针五个测孔序号排列不同、来流角正负规定不同、除尘器内气流旋转方向不同以及探针插入方向不同时均能准确地应用公式，还是有待明确和解决的问题。就笔者了解，由于测试条件的差异，确实使一些测试者测试失误。恰巧这一失误又不容易被发现，因为三维速度中，切向速度总为正，轴向速度的方向可直观判别定，

5、无论计算出的是正是还是负，都能配以临时的规定来调整，但对于径向速度的方向，至今还存在很多争议，因此当计算出径向速度正负值后，很容易在先入为主的感觉中，盲目确定其中的正或负就是向心或者向外而产生错误。因此，笔者通过对不同厂家探针来流角的标定，在大量实验的基础上，推导了适用于各种情况的三维速度计算公式，以求为五孔探针的使用者提供一些参考。2公式推导　　2．1有关参数的约定　　五孔探针测量流场，一般采取半定向方式。首先转动探针杆向一α角（见图1），使4、5两孔感压相同，即H4=H5，然后测出3、1孔的压差H3-H1

6、和2、4孔的压差H2-H4，按公式K3=（H3-H1）/（H2-H4）计算K3，然后由探针标定曲线查得β、K3-K1和K2-K4，据此可以计算出流速度　　　　　　式中：ρL--测压计所用液体的密度，kg/m3；　　　　　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

7、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2　　　　vT的正负与cosβcosα的正负相同，由余弦函数的性质，总有cosβ

8、cosα0，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∞cosβcosα　　vZ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∞cosβsinα　　vR的正与sinβ的正负