旋风除尘器内流场测试中三维速度-计算方式

1、旋风除尘器内流场测试中三维速度-计算方式            3D velocity calculation in flow field measurement of cyclone separators 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角正负规定的自我叛别方法。关键词

2、旋风除尘器 五孔探针 三维速度Abstract Reveals that different five-orifice pitot tubes and cyclone models entails using different formulas of three-dimensional velocity, which is often neglected and causes errors that are difficult to be found. Presents the formulas for all conditions and recommendates a method fo

3、r determining the holes distribution and recommendates a method for determining the holes distribution of the tube and the sign designation of the angle .Keywords cyclone separator five-orifice pitot tube 3D velocity1 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

4、，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，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

5、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21 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、K3- K1和K2- K4，据此可以计算出流速度 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角正负规定如图1所示。以下将这四种

6、形式分别对应称为a型、b型、c型和d型。为来流角，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>0，反之<0。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vZ>0），径向速度用vR表示且向心为正。22 探针沿径向插入除尘器时三维速度的计算对左旋（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： 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 = vcos cosvZ的正与cos sin的正负相同，也就是与的正负相同。

7、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<0， 的计算值为负，而实际vR的方向向外，正好应为负值，故有vZ= vsin 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    2007-05-12      

8、  径向左vTvcos cos同左同左同左vZvcos sin同左同左同左vRvsin- vsin同左vsin右vTvcos cos同左同左同左vZ- vcos sin同左同左同左vRvsin- vsin同左vsin轴向从下向上左vTvcos cos同左同左同左vZvsin- vsin同左vsinvR- vcos sin同左同左同左右vTvcos cos同左同左同左vZvsin- vsin同左vsinvRvcos sin同左同左同左从上向下左vTvcos cos同左同左同左vZ- vsinvsin同左- vsinvRvcos sin同左同左同左右vTvcos cos同左同左同左vZ- vsinvsin同左- vsinvR- vcos sin同左同左同左对右旋旋风除尘器，使用a型探针，速度分解如图3所示。此时 图323 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度分布的争议问题，一种新的测试方法已被提