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PAGE PAGE 6 外文翻译专 业 过程装备与控制工程 学生姓名 于 亮 亮 班 级 B装备032班 学 号 0310140146 指导教师 咸 斌 .旋风分离器对称蜗管进口的实验室研发Bingtao Zhao, Henggen Shen, Yanming Kang翻译：于亮亮摘要：设计三种具有不同几何形状进口的旋风分离器,一种是传统的单一切向进口(CTSI),一种是对称的直蜗管进口(DSSI),还有一种是对称的收敛蜗管进口(CSSI)。进口类型对旋风分离器工作特性的效果,包括收集效率和压降,本文研究并比较其与粒子大小和流速的关系。实验结果表明对称的蜗管进口(SSI),尤其是CSSI形状进口,随着新增的可忽略压降的条件下越来越多的对收集效率有重要的影响。另外,收集效率和压降的研究结果也包括试验数据和理论模型之间的比较。关键字:旋风分离器;对称的蜗管进口;收集效率;压降。介绍：旋风分离器广泛应用于空气污染控制领域，为含悬浮微粒气体进行气固分离等工业应用1。由于其制造简单,操作成本低,和对极端的苛刻条件的适应性好,因此无论是应用在工程上还是操作过程上旋风分离器成为最主要的除尘装置之一。然而,越来越多的提倡环境保护，气固分离都强调应该分离出最大量的微尘粒子。为达到这个要求,旋风分离器几何学和性能的改善要比替换可更换件来得重要。许多专家认为扩大旋风室是提高旋风分离器性能的主要因素,通过引进新设计的进口与操作变量。这包括对一台分离试样的旋风分离器的装有多个进口叶片的分馏器的测试并结合其他的研究2,德奥特建立一个数学模型来预算小型圆柱多谐振荡器旋风分离器的收集效率3,穆尔和麦克法伦以莱普勒的典型几何学为基准测试一个有多个进口的旋风分离器4,高塔姆和斯蒂纳斯设计和测试一个可换气的多进口旋风分离器取样器的最小方向偏差5,通过分离后的清洁空气来比较一个双进口旋风分离器的性能6。在本文中,介绍了一些形状研究员设计的不同形状进口的新式进口,和它们对旋风分离器的性能效果的实验性研究。试验性的研究三种具有不同几何形状进口的旋风分离器,包括传统的单一切向进口(CTSI),对称的直蜗管进口(DSSI),和对称的收敛蜗管进口(CSSI),已经研制出了。它们的几何形状和尺寸见Fig1和Table为了测试不同的进口类型所带来的效果,其它的尺寸设计完全相同,仅进口的几何形状不同。Fig.1 旋风分离器形状示意图：(a) Model A 传统的单一切向进口 (b) Model B 对称的收敛蜗管进口 (c) Model C 对称的收敛蜗管进口。. Table 1：旋风分离器尺寸统计：（单位mm）Fig.2：试验结构系统示意图图所示为实验系统机构。 压降是由接在旋风分离器进口和出口管的两压力计测量的。通过一数字微压计(SINAP ,压差1000-IIIC )读得。收集效率是通过微颗粒大小分析器(SPSI,LKY -2)所得粒度分布计算的。由于Model B,C具有一样对称的进口,所以组合式旋风分离器各进口的流速是相等的。并且流速可由阀来控制;运行条件也相同,将浓度为5.0g/m3的粒子用双喷管螺旋给料机喂到进口管中。固体颗粒为滑石粉核心密度的2700kg/m3,按原标准尺寸分配,平均直径的5.97Am,几何偏差为2.08。在这次测试过程中平均大气压,环境温度,和相对湿度分别是99.93kPa,293K,75%。结果和讨论3.1 收集效率图3显示所测量的旋风分离器总效率与流速或者进口速度的关系。正如预料的那样收集效率随进口速度的增加而增加。然而,Model B Model C两旋风分离器有着对称的蜗管进口,在同一进口速度下,两者的总效率永远要高于传统的单一切向进口旋风分离器(Model A)，特别是有CSSI的旋风分离器(Model C)的总效率最高。在测试给定的相同速度条件下,通过改善进口几何形状所带来的旋风分离器总效率的增加率分别为0.151.15%和0.402.40%。图4(a)(d) 比较不同进口类型的旋风分离器的分级收集效率。在进口速度分别为11.99,16.04,20.18,和23.85m/s时的流速分别为388.34,519.80,653.67,和772.62 m3/h。可见,旋风分离器的摩擦效率随粒子大小的增加而增加。所有旋风分离器的分级收集效率曲线都呈S形。DSSI(Model b)和CSSI(Model c)旋风分离器的摩擦效率分别比CTSI旋风分离器(Model a)大210%,520%。这表明进口的几何形状对旋风分离器的收集效率有着重要的影响。进入有对称的蜗管进口的旋风分离器(Model B和C)的粒子容易聚集在旋风分离器壁上,因为粒子只能移动很短的位移,尤其CSSI(Model C)改变了粒子分布浓度并使粒子在进入旋风分离器的筒体前就从气体中分离了出来.图5根据传统的理论711比较了流速为653.67m3/h(进口速度为20.18m/s)时的试验数据。很明显,以Mothes /Loffler模型Iozia/ Leith 理论得出的效率曲线比其它的学说所得的曲线更符合试验结果。这些结果与研究进行经过Dirgo、Leith 和Xiang 等人的研究结果相吻合。Fig.3 不同进口速度下旋风分离器的总效率比较表明有些模型可以推断一个还没有公开的理论结果。但是现有的试验数据理论还不足以推断出流态和粒子浓度分布的变化是对称的蜗管进口对旋风分离器性能产生的效果。为了更清楚地验证对称的蜗管进口对旋风分离器性能的作用效果,再看图6,表示随着流速或进口速度的变化引起的各个模型的50%切截尺寸。在相同进口速度下model c和model b的50%切截尺寸比model a要低。与进口速度的减少一样,50%切截尺寸也是近似呈线性减少的。例如，当进口速度为20.18m/s时,50%切截尺寸的减少率由model b的9.88%和model c的24.62%决定。这表明新型进口可以促进旋风分离器的收集效率。3.2.压降旋风分离器得压差数值通常表示为一定数量的气体入口速度压头高度差，用压差数值系数表示，压差数值系数是进口动压压差数值的分度。表2列出了在不同的入口速度时这三个旋风分离器的压差数值系数值。显然,旋风分离器的压降高低与流速高低有关。然而,一定流速或者入口速度下,A、B和C模式的压力降系数有所不同，在5.21和5.76之间变化，其平均值为5.63。例如模式B在5.225.76之间变化，平均值为5.67；模式C在5.165.70之间变化平均值为5.55；模式A根据回归分析计算。这是一个重点，因为由此有可能在没有有效的压差值增加的情况下提高气旋收集效率。表3列出了压降的试验数据与电流理论的比较结果。结果显示Alexander和Barth模式与试验数据最符合,尽管Shepherd ，Lapple 和Dirgo 气旋模式推算也很出色。Fig.4 不同进口速度时的选粉效率等级：(a)进口速度为11.99 m/s (b)进口速度为16.04 m/s (c) 进口速度为20.18 m/s (d) 进口速度为23.85 m/s.Fig.5 试验所得效率等级与理论的比较 Fig.6 旋风分离器的50%切截尺寸Table 2 ：旋风分离器的压力损失系数：Table 3 ：与理论压力损失系数比较：4、结论人们发明了一种具有对称的蜗管进口(SSI)，DSSI和CSSI的新型旋风分离器,并且测试和比较了这种进口类型的旋风分离器的性能。实验结果显示这种DSSI旋风分离器和CSSI旋风分离器的总效率分别比CTSI旋风分离器高出0.151.15%和0.402.40%。此外,DSSI旋风分离器、CSSI旋风分离器和CTSI旋风分离器的压力损失系数分别是5.63、5.67和5.55。尽管这些并联进口增加了旋风分离器的复杂程度并加大了其成本,然而具有SSI尤其是CSSI的旋风分离器具有更好的收集效率,而且显著的减少了压力损失。这篇文章介绍了借助于改进进气道几何形状设计而改善旋风分离器性能的可能性。 参考资料：1 Y.F. Zhu, K.W. Lee, Experimental study on small cyclones operating at high flow rates, Aerosol Sci. Technol. 30 (10) (1999) 1303 1315.2 J.B. Wedding, M.A.Weigand, T.A. Carney, A 10 Am cut point inlet for the dichotomous sampl Environ.Sci.Technol. 16 (1982) 602 606.3 R.E. DeOtte, A model for the prediction of the collection efficiency characteristics of a small, cylindrical aerosol sampling cyclone, Aerosol Sci. Technol. 12 (1990) 1055 1066.4 M.E. Moore, A.R. Mcfarland, Design methodology for multiple inlet cyclones, Environ. Sci. Technol. 30 (1996) 271276.5 M. Gautam, A. Streenath, Performance of a respirable multi-inlet cyclone sampler, J. Aerosol Sci. 28 (7) (1997) 1265 1281.6 K.S. Lim, S.B. Kwon, K.W. Lee, Characteristics of the collection efficiency for a double inlet cyclone with clean air, J. Aerosol Sci. 34 (2003) 10851095.7 D. Leith, W. Licht, The collection efficiency of cyclone type particle collectors: a new theoretical approach, AIChE Symp. Ser. 68 (126) (1972) 196 206.8 P.W. 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