一种基于水雾粒径测试的水雾过滤效率测试的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种基于通道内水雾粒径测试的装置和测试方法，属于水雾喷射与过滤器性能研究领域。

背景技术

目前针对水雾喷嘴喷雾效果的研究主要在自由空间中进行，而受限空间的喷射研究较少，特别是在受限流道内喷雾情况对过滤器过滤效率的影响研究较少，同时不同的风量、喷雾水量以及喷出的水雾粒径对于过滤器的过滤效率均有影响。

目前通道内水雾流量与水雾过滤效率的测试难度较大，测试结果存在较大偏差，主要原因如下：

(1)管道较长，容易产生凝结水量的渗漏，水与风量密封较难；

(2)由于水雾在管道壁面会发生冷凝和沉积，因此难以根据喷嘴的实时喷雾量对过滤器前的水雾质量流量进行计算；由于不同的过滤器过滤机理复杂，因此难以根据喷雾水量、过滤器风量与效率衰减等因素对过滤器后的水雾质量流量进行估算，进而难以对过滤器的过滤效率进行测算；

(3)由于在流道中风速分布以及水雾分布不均，难以通过截面中一条线上的测试结果代替该截面上流速或水雾浓度的分布情况，因此流道中过滤器上下游的水雾质量流量难以测量。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种实用和相对准确的基于通道内水雾粒径测试的装置和方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于水雾粒径测试的水雾过滤效率测试的装置，包括通道、变频风机、激光粒度测试仪、风速测试仪、喷雾器和过滤器，所述通道沿气流方向依次设有第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面，所述变频风机设置于第一截面处，两所述激光粒度测试仪分别设置于第三和第五截面处，两所述风速测试仪分别设置于第三和第五截面处，所述喷雾器设置于第二截面处，所述过滤器设置于第四截面处。

所述第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面的设置方向均与通道内气流方向相垂直。

所述通道纵截面尺寸为0.6*0.6m。所述第三截面与第四截面之间的距离为0.5-0.6m。所述第二截面与第三截面为0.6-2m。

所述变频风机的风量与喷雾器的水雾浓度的关系如下表：

一种上述基于通道内水雾粒径测试的装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤1、在不喷雾、过滤器工作条件下，利用通道内的风速测试仪测得变频风机设定风速下第三截面和第五截面的流速分布情况；

步骤2、在喷雾、过滤器工作条件下，利用通道内的激光粒度仪测试设定风速下第三截面和第五截面的水雾分布情况；

步骤3、基于步骤1和2的测试结果，计算第三截面和第五截面的水雾质量流量；

步骤4、基于步骤3的结果，计算过滤器的过滤器效率。

所述步骤1的具体方法为，在截面内测得多点的风速，并对多个风速进行拟合得到该高度的测试风速y，对在截面高度内进行积分并初一截面高度得到平均风速z；计算设定风速下的截面实际评级平均风速v，获得整个截面真实随着高度x变化的风速Y的函数如下：Y＝y×v÷z。

所述水雾质量流量的计算方法为，将激光粒度测试仪的光路截面积与对应高度的风速相乘得到单个光路体积流速，再单个光路体积流速与激光粒度测试仪测得的对应高度水雾的体积占比相乘，得到该高度截面的单位时间通过的水雾体积流量，最后将通道截面内所有高度截面的水雾体积流量累加得到通道截面的总质量流量。

所述过滤器效率的计算方法为：同一时间段在第三截面和第五截面处进行水雾质量流量的测量并计算分别获得该截面的水雾质量流量V3和V5，则获得在该时段受试过滤器在该风量下的过滤器效率η，

η＝(V3-V5)/V3。

本发明的有益效果为：

本发明方法解决了由于水雾粒径的分布呈现不均匀特性，不能通过单点或者单线的数据来代表全截面数据，较难通过准确的粒径分布情况来计算水雾的体积，导致无法精确计算通过该截面的水雾质量流量的问题。本发明通过较为准确的测量出特定截面内的水雾质量流量，进而通过过滤器上下游数据来计算过滤器对水雾得过滤效率，为科学研究以及工业应用喷雾及过滤效果研究提供了重要手段。

附图说明

图1为本发明实施例装置的结构示意图；

图2为本发明实施例方法的流程图；

图3为在3400m

图4为测试获得1分钟内不同高度区间的水雾体积分布。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种基于水雾粒径测试的水雾过滤效率测试的装置，包括通道、变频风机、激光粒度测试仪、风速测试仪、喷雾器和过滤器，所述通道沿气流方向依次设有第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面，所述变频风机设置于第一截面处，两所述激光粒度测试仪分别设置于第三和第五截面处，两所述风速测试仪分别设置于第三和第五截面处，所述喷雾器设置于第二截面处，所述过滤器设置于第四截面处。

所述第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面的设置方向均与通道内气流方向相垂直。

为达到同样的水雾浓度，在喷雾量较大时，需提供更大的风量，以防水雾沉降比例过大，到达过滤器截面的有效水量低，将以下变频风机风量与水雾质量流量作为参考试验，所述变频风机的风量与喷雾器的水雾浓度的关系如下表：

如图2所示，本实施例的基于通道内水雾粒径测试的装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤1、在不喷雾、过滤器工作条件下，利用通道内的风速测试仪测得变频风机设定风速下第三截面和第五截面的流速分布情况；

步骤2、在喷雾、过滤器工作条件下，利用通道内的激光粒度仪测试设定风速下第三截面和第五截面的水雾分布情况；

步骤3、基于步骤1和2的测试结果，计算第三截面和第五截面的水雾质量流量；

步骤4、基于步骤3的结果，计算过滤器的过滤器效率。

所述步骤1的具体方法为，在截面内测得多点的风速，并对多个风速进行拟合得到该高度的测试风速y，对在截面高度内进行积分并初一截面高度得到平均风速z；计算设定风速下的截面实际评级平均风速v，获得整个截面真实随着高度x变化的风速Y的函数如下：Y＝y×v÷z。

所述水雾质量流量的计算方法为，将激光粒度测试仪的光路截面积与对应高度的风速相乘得到单个光路体积流速，再单个光路体积流速与激光粒度测试仪测得的对应高度水雾的体积占比相乘，得到该高度截面的单位时间通过的水雾体积流量，最后将通道截面内所有高度截面的水雾体积流量累加得到通道截面的总质量流量。

所述过滤器效率的计算方法为：同一时间段在第三截面和第五截面处进行水雾质量流量的测量并计算分别获得该截面的水雾质量流量V3和V5，则获得在该时段受试过滤器在该风量下的过滤器效率η。

本实施例以水雾质量流量为3400m

y＝4×10

然后在高度0-600mm上进行积分计算，获得在该高度上的平均风速z：

由于使用中心线处的速度测试结果来测算整个截面的风速。因此需要根据实际的管道平均风速进行修正，以3400m3/h，管道截面0.6*0.6mm为例，可得实际的截面平均风速为2.62m/s，因此对于y进行如下修正，获得整个截面真实随着高度x变化的Y值函数：

Y＝y×2.62÷z

具体过程如下表所示：

为减少管道壁面上水雾的冷凝，需减少管道第三截面与管道第四截面的距离，但距离过短会使得下游受试过滤器影响到第三截面与第四截面的风速分布，导致第三截面风速严重不均，因此设计第三截面与第四截面之间的距离在0.5-0.6m左右。同时考虑喷嘴喷出的水雾粒径需要经过一定距离后才能够实现均匀分布，因此管道第二截面与第三截面之间的距离不宜过小，一般在0.6-2m距离左右。

在喷雾、加装过滤器条件下，利用激光粒度仪(直径10mm的光束圆柱)，原理为激光衍射法，测出在固定光路中，水雾的体积占比n(既水雾体积占空气体积的比例)，测试顺序如图2所示，以0-10mm高度的水雾质量流量测试与计算为例：

由于0-10mm光路的截面积为10mm*600mm，与修正后该对应高度的Y速度相乘，即可得到单个光路体积流速V0，同时根据激光粒度仪测试获得的水雾体积比n，即得到0-10mm高度截面的单位时间通过的水雾体积流量V1

由于水的密度为1000kg/m

在第三截面水雾质量流量的测量与计算基础上，同一时间段在第五截面处进行水雾质量流量的测量并计算获得该截面的水雾质量流量V5，则获得在该时段受试过滤器在该风量下的过滤器效率η

η＝(V3-V5)/V3。

本发明的不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。