0、引言
分離效率和阻力損失是設計和評價旋風預熱器最主要的兩項性能指標，國內(nèi)外許多學者對此方面進行了大量研究，開發(fā)了各種結(jié)構(gòu)形式的減阻疏導裝置。其中為避免進口氣流與回流之間的相互碰撞、擠壓而在入口處加設導流板，可以收到很好的減阻效果。文獻[1]認為，入口處加設導流板可使旋風筒阻力損失降低50%，甚至更多。
目前，導流板技術(shù)已經(jīng)在部分預熱器設計中得到應用，但是多數(shù)水泥生產(chǎn)廠家和設計單位在導流板結(jié)構(gòu)設計和安裝方式方面大多還是憑借經(jīng)驗或模仿，缺乏科學的理論指導。為此，本文選擇兩種導流板為研究對象，期望通過試驗，獲得旋風筒阻力損失和分離效率隨著導流板安裝方式的不同而變化的規(guī)律，為設計及應用提供參考依據(jù)。
1 研究內(nèi)容和試驗裝置
1.1 研究內(nèi)容
1)在空載條件下，對未安裝導流板的旋風筒以及安裝各角度導流板的旋風筒進行阻力損失測試以探討相關(guān)規(guī)律。
2)對未安裝導流板的旋風筒以及安裝各角度導? 流板的旋風筒進行分離效率測試，分析導流板安裝角度對分離效率的影響規(guī)律。
1.2 試驗裝置及流程
試驗裝置及流程見圖1。試驗采用負壓抽風式操作，流化風由進風管經(jīng)由導流板進入模型內(nèi)，入口流量可通過閘板閥和智能化萬用壓力測量系統(tǒng)(MSGFP)控制。旋風筒的進風管風速以及各部位壓力降由皮管連接多點壓力傳感器和計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行測試。
圖1? 試驗裝置及流程
兩種導流板均為直板形，高度與旋風筒進口高度相當，寬度L分別為0．10D和0．13D(D為旋風筒筒體直徑)，見圖2。
圖2? 導流板設計示意
α為安裝角度，是導流板與進口風管的垂直邊壁間的銳角夾角
2、試驗結(jié)果與分析
2.1阻力損失的測定
2.1.1? 原旋風筒阻力損失的測定
在安裝導流板之前，先對原旋風筒(某廠的C2)進行阻力損失測試，得到旋風筒的截面風速Uav與壓降ΔP的關(guān)系曲線見圖3。
圖3?? 原旋風筒風速Uav與壓降ΔP的關(guān)系曲線
由圖3看出，旋風筒截面風速Uav在2.8～6.1m/s之間變化時，其壓降從430Pa左右逐漸增大到2000Pa。
通過數(shù)據(jù)處理得到旋風筒截面風速Uav為基準的歐拉數(shù)Euav與雷諾數(shù)的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明，當雷諾數(shù)Re>5×105時，Euav=44.67，旋風筒阻力系數(shù)ξav=89.34(對應以進口風速為基準，Eui=2.30，ξi=4.60)。
2．1．2? 加導流板的旋風筒阻力損失的測定
在旋風筒進口處分別安裝L為0.10D和0.13D導流板，并以5°為間隔依次改變導流板的安裝角度。圖4為不同參數(shù)下以截面風速Uav為基準的旋風筒阻力系數(shù)ξav隨著導流板安裝角度α變化的結(jié)果。
圖4? 兩種導流板的阻力系數(shù)與安裝角度的關(guān)系
由圖4看出，旋風筒的阻力損失是隨著安裝角度α的增大而逐漸減小的，在30°以后阻力損失幾乎不再變化。導流板長度為0.10D，α在30°時旋風筒的Euav=19.48，以截面風速Uav為基準的旋風筒阻力系數(shù)ξav=38.95。阻力損失相對于空筒降低了56.40%，其降阻效果是相當可觀的。
??? 當旋風筒導流板長度變?yōu)?.13D后，得到了基本相同的規(guī)律，僅僅是阻力系數(shù)的數(shù)值有少許差異。
??? 從圖4看出，0.10D導流板變化梯度要小一些，在30°之前其阻力系數(shù)比0.13D導流板要低一些。另外，在實際生產(chǎn)中，旋風筒內(nèi)為高溫高風速的工作環(huán)境，0.10D導流板有利于固定也可減少磨損。因此，后續(xù)實驗中以安裝0.10D導流板的旋風筒作為研究對象，測定分析其分離效率的變化規(guī)律。
2．2 分離效率的測定
圖5為安裝導流板之前的旋風筒分離效率的測定結(jié)果。
圖5? 空筒分離效率的測定結(jié)果
???? 該旋風筒正常風速、正常濃度范圍的平均分離效率為89．83%。
??? 在安裝0.10D導流板后，旋風筒分離效率與導流板安裝角度的關(guān)系見圖6?？梢钥闯觯蛛x效率隨著安裝角度α的增加而降低，α在0～50°之間變化時，η從92.88%下降到86.11%，驗證了阻力損失和分離效率是相互聯(lián)系又相互矛盾的。由上一節(jié)得出，α在30°左右導流板降阻的效果最好，此時分離效率為88.51%。對于正常的預分解系統(tǒng)，中間級預熱器(C2～C4)一般要求82%～86%，因而該旋風筒加導流板后能夠滿足中間級預熱旋風筒的分離要求。
圖6 旋風筒分離效率η與導流板安裝角度的關(guān)系
3、結(jié)論
1)旋風筒安裝導流板后，其阻力損失隨著導流板安裝角度的變化規(guī)律為：隨著安裝角度α的增大，旋風筒阻力系數(shù)ξ逐漸減小，當α增大到30°以后基本趨于穩(wěn)定。
2)分離效率隨安裝角度α的增大而降低。驗證了阻力損失和分離效率相互聯(lián)系又相互矛盾的關(guān)系。
3)本文所用的兩種導流板中，0.10D導流板的減阻效果更加理想。導流板在安裝角度α=30°時，以截面風速為基準的阻力系數(shù)ξav=38.95，相對于空筒降低了56.40%，此時旋風筒分離效率η=88.51%，能夠滿足作為中間級預熱旋風筒的分離要求。
