数据采集机械振打布袋式除尘器实验指导书

数据采集机械振打布袋式除尘器实验指导书
一、实验目的和设备特点
袋式除尘器又称过滤式除尘器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用纤维织物作滤料的袋式除尘器，在工业废气除尘方面应用广泛，本实验主要研究这类除尘器的性能。
袋式除尘器的性能与其结构型式、滤料种类、清灰方式、粉尘特性及运行参数等因素有关。袋式除尘器性能的测定和计算，是袋式除尘器选择、设计和运行管理的基础，是本科学生必须具备的基本能力。为此，本实验要求学生在认真了解实验原理、装置、方法、内容和要求的基础上，综合应用已掌握的基本知识和技能，自行完成实验方案步骤实际和实验测定记录表设计，独立完成本实验。
通过本实验：
1.进一步提高对袋式除尘器机构形式和除尘机理的认识；
2.掌握袋式除尘器主要性能的实验研究方法；
3.了解过滤速度对袋式除尘器压力损失及除尘效率的影响；
4.提高对除尘技术基本知识和实验技能的综合应用能力；
5.并通过实验方案设计和实验结果分析，加强创新能力的培养。
特点：
1.可测定布袋除尘器除尘效率。
2.可测定研究处理风量、待处理气体含尘浓度对除尘效率及压力损失的影响。
3.配有微电脑粉尘浓度检测系统（能在线监测进口处与出口处含尘浓度的变化、并具有数据采集与直接打印输出功能、）。
4.装置配有微电脑风量、风压检测系统（能在线监测各段的风压、风速、风量，并具有数据采集与直接打印输出功能）。
5.数据采集直接打印输出功能、设备上已经安装微型打印机1台、注意：（不需要另配计算机和打印机）。
6.设备带有机械自动发尘装置、发尘量可精确控制调节。
7.设备配有气尘混合系统，使风管内的粉尘分布均匀、取样检测更精确。
8.带有机械振打，卸灰的功能，处理风量、进尘浓度等可自行调节。
9.该装置可在线数据采集、也可备用数据采集接口、设备系统还在净化设备前
后配有人工采样口。
10.滤袋材料选用丙纶针刺过滤毡（表面易清灰处理，丙纶具有比涤纶纤维更加优异的耐酸、碱性及较低的软化点，且水解稳定性极好，故丙纶针刺毡一般应用于烟气温度100℃以下及酸、碱度较高的场合。）
11.各传感器都经防震处理，数据都经标准仪器标定。数据可靠稳定。
二、技术条件与指标
1.气体流动方式为内滤逆流式，动力装置布置为负压式。
2.环境温度：0℃～50℃
3.除尘效率：96~99%
4.处理气量：150m³/h
5.气体含尘浓度：<100g/m³
6.过滤速度为1m/min
7.装置共有6个滤袋，滤袋直径为150mm,滤袋高度为600mm,
8.滤袋材料：丙纶针刺过滤毡
9.电源电压：220V/380V三相四线制功率1300W。
三、实验原理和方法
本实验是在除尘器结构型式、滤料种类、清灰方式和粉尘特性一定的前提下，测定袋式除尘器主要性能指标，并在此基础上，测定处理气体量Q、过滤速度V_F对待式除尘器压力损失（Δp）和除尘效率（η）的影响。
1.处理气体量和过滤速度的测定和计算
动压法测定：测定袋式除尘器处理气体量（Q），应同时测出除尘器进出口连接管道中的气体流量，取其平均值作为除尘器的处理气量。
Q=（Q₁+Q₂）（m³/s）（式1）
式中Q₁、Q₂——分别为袋式除尘器材进、出口连接管道中的气体流量，m³/s
除尘器漏风（δ）按下式计算
δ=×100%（式2)
一般要求除尘器的漏风率小于±5%。
静压法测定：采用静压法测定袋式除尘器进口气体流量（Q₁），根据在测孔测得的系统入口均流管处的平均静压，按下式求得（Q₁）。Q₁=φvA（m³/s）（式3）
式中|P_s|——入口今流管处气流平均静压的绝对值，Pa
φv——均流管入口的流量系数
A——除尘器进口测定断面的面积，m²
Ρ——测定断面管道中气体密度，kg/m³
（3）过滤速度的计算：若袋式除尘器总过滤面积为（F），则其过滤速度（V_F）按下式计算。
V_F=（m/min）（式4）
2.压力损失的测定和计算
袋式除尘器压力损失（Δp）由通过清洁滤料的压力损失（Δp_f）和通过颗粒层饿压力损失（Δp_p）组成。袋式除尘器的压力损失（Δp）为除尘器进、出口管中气流的平均全压之差。当袋式除尘器进、出口管的断面面积相等时，则可采用其进、出口管中气体德才平均静压之差计算，即
Δp=p_s1-p_s2(Pa)(式5)
式中p_s1——袋式除尘器进口管道中气体的平均静压，Pa
p_s2——袋式除尘器出口管道中气体的平均静压，Pa
袋式除尘器的压力损失与其清灰方式和清灰制度有关。当采用新滤料时，应预先发尘运行一段时间，使新滤料在反复过滤和清灰过程中，残余粉尘基本达到稳定后再开始实验。
考虑到袋式除尘器在运行过程中，其压力损失随运行时间产生一定变化。因此，在测定压力损失时，应每隔一定时间，连续测定（一般可考虑五次），并取其平均值作为除尘器的压力损失（Δp）。
3.除尘效率的测定和计算
除尘效率采用质量浓度法测定，即用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度C₁和C₂，按下式计算。η=×100%（式6）
由于袋式除尘器效率高，除尘器进、出口气体含尘浓度相差较大，为保证测定精度，可在除尘器出口采样中，适当加大采样流量。
4.压力损失、除尘效率与过滤速度关系的分析测定
机械振打袋式除尘器的过滤速度一般为2~4m/min，可在此范围内确定5个值进行实验。过滤速度的调整，可通过改变风机入口阀门开度，按静压法确定。当然，应要求在各组实验中，保持除尘器清灰制度固定，除尘器进口气体含尘浓度（C₁）基本不变。
为保持实验过程中C₁基本不便，可根据发尘量（S）、发尘时间（τ）和进口气体流量（Q₁），按下式估算出差入口含尘浓度（C₁）C₁=（g/m³）
四、实验装置、流程和仪器
本除尘器共6条滤袋，总过滤面积为0.26m²。实验滤料选用208工业涤纶绒布。
机械振打清灰是利用偏心振打,故配置一台振打电机.振打频率为50次/分钟。
为在实验过程中能定量地连续供给粉尘，控制发尘浓度，实验系统设有粉尘定量供给装置。
通风机是实验系统的动力装置，本实验选用离心通风机，转速为2900r/min，全压为1919~1953Pa所配电动机功率0.75kW。
在实验前应预先测量缺点喇叭形均流管的流量系数（φv），通风机入口前设有调节阀门，用来调节除尘器处理气体量和过滤速度。
装置示意图： 配套实验装置包括
1.微电脑进气粉尘浓度检测系统1套       2.微电脑尾气粉尘浓度检测系统1套
3.微电脑在线风量检测系统1套           4.微电脑在线风速检测系统1套
5.微电脑在线风压检测系统1套           6.10英寸液晶显示器1套
7.在线温度、湿度检测系统1套；
8、配套分析处理软件1套（能记录保存实验数据，数据变化曲线分析，取样时间设定，工作效率自动换算等功能）
9.微型数据打印机（可直接打印分析数据、不需另配计算机和打印机）1套；
10.数据处理分析系统1套；               11.计算机通讯接口1套；
12.设备相关展示台1套（展示并讲解设备的工艺流程）13.控制检测系统开关电源1套
14.专用测压软管1套                     15.气尘混合系统1套；
16.气体整流板1套；                     17.系统静压测口2个
18.丙纶针刺工业滤袋6个                 19.机械振打装置1套
20.振打连杆1根                         21.减速电机1台
22.滤袋内骨架6套                       23.滤袋紧固件6套
24.透明有机玻璃喇叭型进灰管段1套；     25.自动粉尘加料装置1套；
26.卸灰装置（集尘室）1套；             27.进出口风管1套；
28.人工取样口2个                       29.高压离心通风机1台；
30.风量调节阀1套；                     31.调节电位器1个
32.漏电保护开关1个                     33.指示按钮开关4只；
34.电源线1批；                         35.工作电压表1个，电流表1个
36.金属电器控制箱1台                   37.不锈钢支架、管道、开关等1套。
设备外形尺寸约：长×宽×高=1800mm×550mm×1800mm
本实验需自行配备以下仪器。
1.干湿球温度计1支（9）旋片式真空泵2台
2.空盒式气压表1个（10）秒表2个
3.钢卷尺2个（11）光电分析天平（分度值1/10000g）
4.U形管压差计1个(12)托盘天平（分度值为1g）
5.倾斜式微压计3台（13）干燥器2个
6.毕托管2支（14）鼓风干燥箱1台
7.烟尘采样管2支（15）超细玻璃纤维无胶滤筒20个
8.烟尘测试仪2台
五、实验内容参数测定
1.实验内容
(1)室内空气环境参数的测定。包括空气干球温度、湿球温度、相对湿度、当地大气压力等环境参数的测定。
(2)袋式除尘器实验装置的测定,固定袋式除尘器清灰制度,包括选择适当的振打频率与振打时间.测定除尘系统入口喇叭形均流管流量系数(φv)。
(3)袋式除尘器性能测定和计算。在固定袋式除尘器实验系统进口发尘浓度和清灰制度的条件下，测定和计算袋式除尘器处理气体量（Q）、漏风率（δ）、过滤速度（V_F）、压力损失（Δp）和除尘效率（η）
(4)实验数据的整理分析。认真记录袋式除尘器处理气体量和过滤速度、压力损失、除尘效率等性能参数测定实验数据，分析压力损失、除尘效率和过滤速度的关系。
2.实验要求
(1)室内空气环境参数测定、除尘系统入口喇叭形均流管流量系数测定、风管中气体含尘浓度测定等实验方法可参照前述各实验指导书。
(2)为了求得除尘器的V_F-η和V_F-Δp的性能曲线，应在除尘器清灰制度和进口气体含尘浓度（C₁）相同的条件下，测出除尘器在不同过滤速度（V_F）下的压力损失（Δp）和除尘效率（η）。
(3)除尘器进、出口风管中气体含尘浓度采样过程中，要注意监控均流管处的静压值，使之保持不变，并记录之。考虑到出口含尘浓度较低，每次采样时间不宜少于30min。进出口风管中含尘浓度测定可连续采样3~4次，并取其平均值作为其含尘浓度。
(4)在进行采样的同时，测定记录袋式除尘器的压力损失。压力损失亦应在除尘器处于稳定运行状态下，每间隔一定时间，连续测定并记录5次数据，取其平均值作为除尘器的压力损失。
(5)本实验要求每个学生综合应用前述基本知识和技能，自行编制上述各项参数的测定方案和实验步骤，经指导教师审查通过后方准予实验。
(6)本实验要求学生独立设计袋式除尘器压力损失、除尘效率与过滤速度关系的测定记录表和V_F–η、V_F-Δp实验性能曲线图。
六、实验数据的记录和整理
1.处理气体量和过滤速度
按表1记录和整理数据。按式1计算除尘器处理气体量，按式2计算除尘器漏风率，按式4计算除尘器过滤速度。
2.压力损失
按表2记录整理数据。按式5计算压力损失，并取5次测定数据的平均值（Δp）作为除尘器压力损失。
3.除尘效率
除尘效率测定数据按表3记录整理。除尘效率按式6计算。
4.压力损失、除尘效率与过滤速度的关系
本项是继压力损失（Δp）、除尘效率（η）和过滤速度（V_F）测定完成后，自行设计记录表，整理五组不同V_F下的Δp和η数据，并独立设计分析图，绘制V_F-Δp和V_F-η实验性能曲线。
六、注意事项
粉尘传感器使用一定时间后，必须定时清洁，以保证其测量精度。
机械振打袋式除尘实验含尘浓度不宜超过50g/m³
七、讨论（讨论结果写入实验报告）
用动压法和静压法测得的气体流量是否相同？哪一种方法更准确些？为什么？
如何确立图所所示系统入口均流管系数φ_V？
用发尘量求得的入口含尘浓度和用等速采样法测得的入口含尘浓度，哪个更准确些？为什么？
测定袋式除尘器压力损失，为什么要固定其清灰制度？为什么要在除尘器稳定运行状态下连续五次读数并取其平均值作为除尘器压力损失？
试根据实验性能曲线V_F-Δp、V_F-η，分析过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率的影响。
表1 袋式除尘器处理气体流量及过滤速度测定记录表

除尘器 型号规格

除尘器过滤面积A/m2

当地大气压力pA/kPa

空气湿球温度/℃

空气干球温度/℃

空气相对湿度φ/%

空气中水蒸气体积分数yw/%

均流管流量系数φv

均流管处静压|ps|/Pa

测定日期

测定人员

除尘器进口测定断面

除尘器出口测定断面

备注

测定点

A1

A2

A3

A4

B1

B2

B3

B4

管道内气体动压

微压计初读值l0

微压计终读值l

差值Δl=l-l0

微差计系数K

各测点气体动压pd/Pa

管道内气体静压

微压计初读值l0

微压计终读值l

差值Δl=l-l0

微差计系数K

各测点气体动压ps/Pa

测定断面气体平均静压ps/Pa

毕托管系数KP

管道内气体密度ρ/(kg/m3)

各测点气体流速v/(m/s)

测定断面平均流速v/(m/s)

测定断面面积F/m2

测定断面气体流量Qi/(m3/s)

除尘器处理气体流量Q/(m3/s)

除尘器过滤速度VF/(m/min)

除尘器漏风绿δ/%

表2 袋式除尘器压力损失测定记录表

袋式除尘器

清灰制度

粉尘特性

过滤速度/（m/min）

测定 日期

测定人

规格型号

滤料种类

过滤面积/m2

振打频率 次/min

振打周期/min

振打时间/s

种类

d50/μm

测定序号

每次间隔时间t/min

除尘器处理气体流量（静压法）

除尘器进出口平均压差ps12/Pa

测定断面至除尘器进出口压力损失之和

除尘器压力损失各组测定值Δp=Δps12-∑Δpi/Pa

除尘器压力损失Δp/Pa

均流管流量系数φv

均流管处静压|ps|/Pa

处理气体流量Q/（m3/s)

摩擦压力损失∑ΔpL/Pa

局部压力损失∑Δpm/Pa

压力损失之和∑Δpi/Pa

1

2

3

4

5

表3 袋式除尘器净化效率测定记录表

除尘器规格型号

清灰制度

处理气体流量

过滤速度VF/（m/min）

粉尘特性

大气压力pA/kPa

测定日期

测定人

振打频率 次/min

振打周期/min

振打时间/s

φV

|ps|/Pa

Q/（m3/s)

种类

d50/μm

测定点

除尘器进口测定断面

除尘器出口测定断面

测定点

A1

A2

A3

A4

B1

B2

B3

B4

备注

流量计读数

控制值

qm/(L/min)

实测值

滤筒号

采样头直径d/min

采样时间t/min

采样流量V/L

流量计前的气体参数

温度tm/℃

压力pm/kPa

标准采样流量VNd/L

标准状况下干气体采气总体积∑VNd/L

捕集尘量

滤筒初重G1

滤筒初重G2

捕集尘量ΔG

含尘浓度(标准状况)C/(g/m3)

除尘器净化效率η/%

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