劉 珊,顏蘇芊,趙 婷,王艷霞

(西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048)

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人字型擋水板與W型擋水板的性能對比研究

劉 珊,顏蘇芊,趙 婷,王艷霞

(西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048)

文章通過對山東某紡織廠的人字型擋水板和W型擋水板進(jìn)行測試，分析測試數(shù)據(jù)得出：人字型擋水板阻力系數(shù)小于W型擋水板的阻力系數(shù)，并且其與W型擋水板的氣水分離能力相當(dāng)，具有一定的性能優(yōu)勢。

噴水室；擋水板；過水量；阻力；風(fēng)速

1 前言

在紡織企業(yè)中，空調(diào)系統(tǒng)所占能耗的比例不容小覷。紡織廠一般使用噴水室處理空氣，而擋水板又是噴水室的重要構(gòu)件之一，其阻力占整個空調(diào)系統(tǒng)阻力的30%～50%。在對某個空調(diào)室送風(fēng)系統(tǒng)的阻力進(jìn)行實際計算的過程中發(fā)現(xiàn)，總阻力(噴水室阻力，風(fēng)機(jī)段阻力，主風(fēng)道阻力，支風(fēng)道阻力等其它阻力之和)為252 Pa，噴水室阻力為97 Pa，占整個空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)阻力的38.5%；而在噴水室中，噴排阻力僅為2 Pa，水苗阻力為22 Pa，擋水板阻力高達(dá)73 Pa，其阻力占到噴水室阻力的75.3%，占整個空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的29%[1]。由此可知，要降低空調(diào)系統(tǒng)阻力，主要就是降低噴水室阻力，而要降低噴水室阻力，就要從降低擋水板阻力著手。

擋水板的阻力與擋水板的幾何形狀、板與板的間距、通過擋水板的氣流流速以及氣流中水滴直徑的大小、水滴數(shù)量的多少等因素有關(guān)[2]。

2 紡織廠現(xiàn)狀簡介

此次，我們主要針對山東某紡織廠目前使用的兩種形式的擋水板進(jìn)行了測試分析。該廠以前使用的擋水板主要為V型和W型擋水板，但其存在一些弊端：

(1)W型擋水板阻力較大，造成了一定的能耗損失；

(2)細(xì)紗車間要求濕度一般控制在50%～60%[3～4]，這樣可以保證紗線質(zhì)量，而原本使用V型擋水板的空調(diào)室過水量較大，經(jīng)過熱濕處理后的空氣品質(zhì)和車間的生產(chǎn)要求有一定的差距。

該廠技術(shù)人員針對該種情況，通過實際的工作經(jīng)驗積累，對傳統(tǒng)的V型擋水板進(jìn)行了改造，將其幾何形狀變?yōu)?0°人字型。

3 擋水板過水量及阻力的測試和計算

主要對該廠細(xì)紗車間的兩個分別使用人字型擋水板和W型擋水板的空調(diào)室進(jìn)行了測試，所用儀器包括傾斜式微壓計、畢托管、風(fēng)速測試儀、溫濕度測試儀、卷尺、手電筒等；這兩個空調(diào)室為統(tǒng)一規(guī)格，布局完全相同，大水池長L=4.39 m、寬H=3.37 m，延伸出來的小水池長1 m，寬0.96 m；進(jìn)行噴淋時，開啟噴嘴排數(shù)相同，噴嘴壓力一樣。

本次測試將擋水板均分為9個測試區(qū)，每個測試區(qū)選一個測點，共9個測點，所有測試數(shù)據(jù)均由這九個點平均值得出。在測試前，先關(guān)閉水池的補水管和泄水管，再用卷尺測量水池初水深度h1，然后打開水泵和風(fēng)機(jī)(水泵頻率為50 Hz，風(fēng)機(jī)頻率為25 Hz)，使用溫濕度測試儀測量氣流入口前溫度t1和相對濕度φ1，確定含濕量d1，同理

測得擋水板后方的溫度t2和相對濕度φ2，確定含濕量d2；一個小時后關(guān)閉水泵和風(fēng)機(jī)，使用卷尺測量水池終水深度h2，并記錄這一個小時內(nèi)水表的變化量，便可以得到單位小時的噴水量。

3.1 人字型擋水板測試數(shù)據(jù)

該種90°人字型擋水板高a= 3.18 m，單個板片寬為26.4 cm，如圖1所示。相鄰兩片擋水板的

間距為35 mm，共有106片，總寬度b=3.71 m。

測試擋水板阻力時，使用數(shù)字式(傾斜式)微壓計分別測量擋水板前后9個點的壓力，前后壓力差值為各點處的阻力，然后求其平均值，即為擋水板的平均阻力。90°人字形擋水板空調(diào)室的基本測試數(shù)據(jù)及90°人字型擋水板壓力測試數(shù)據(jù)，見表1、表2。

除濕量：Δd=18.6-15=3.6 g/kg(干空氣)，平均風(fēng)速v=5.45 m/s

風(fēng)量：G=abυρ空氣t=3.18×3.71×5.45×1.2×3600=277 767.40 kg/h

表1 90°人字形擋水板空調(diào)室的基本測試數(shù)據(jù)

表2 90°人字型擋水板壓力測試數(shù)據(jù)

過水量：Δd1=ΔdB-Δd=5.91-3.6=2.31 g/kg(干空氣)

3.2 W型擋水板測試數(shù)據(jù)

W型擋水板，高a=3.18 m，單片板寬30 cm，如圖2所示。相鄰兩片擋水板的間距為55 mm，共64片，總寬度b=3.52 m。對其使用同樣的測量方法進(jìn)行測量，測試數(shù)據(jù)見表3、表4。

圖2 W型擋水板

表3 W型擋水板噴水室的基本測試數(shù)據(jù)

表4 W型擋水板壓力測試數(shù)據(jù)

除濕量：Δd=16-11.9=4.1 g/kg(干空氣)，平均風(fēng)速v=5.27 m/s

耗水量：w1=ρ水LH(h1-h2)=103×4.39×3.37×(0.665-0.56)=1553.4 kg/h

風(fēng)量：G=abυρ空氣t=3.18×3.52×5.27×1.2×3600=254837.98 kg/h

過水量：Δd1=ΔdB-Δd=6.09-4.1=1.99 g/kg(干空氣)

經(jīng)過以上計算可以看出，W型擋水板平均阻力為214.3 Pa，阻力系數(shù)為12.86，過水量為1.99 g/kg(干空氣)。

4 數(shù)據(jù)分析

人字型擋水板的阻力系數(shù)為5.45，對比W型擋水板的阻力系數(shù)12.86，減少了57.62%。分析其原因：人字型擋水板相當(dāng)于有三個彎頭串聯(lián)，一個彎頭的阻力系數(shù)為4，則3個彎頭的阻力系數(shù)為12，而W 型90°擋水板相當(dāng)于有4個90°彎頭串聯(lián)，一個彎頭的阻力系數(shù)為5，則4個彎頭的阻力系數(shù)為20[5]，這樣W型擋水板的局部阻力就大于人字型擋水板的局部阻力；當(dāng)水氣在擋水板通道內(nèi)流動時，由于水氣的黏滯性和擋板壁面的粗糙度引起了沿程阻力，而W型擋水板的沿氣流方向的長度大于人字型擋水板沿氣流方向的長度，勢必造成W型擋水板的沿程阻力較大。

通過測試數(shù)據(jù)可以看出，W型擋水板后方空氣相對濕度為90%，人字型擋水板后方空氣的相對濕度為89%。在開啟噴嘴排數(shù)相同、噴嘴壓力相同的情況下，人字型擋水板過水量為2.31 g/kg(干空氣)，W型擋水板過水量為1.99 g/kg(干空氣)。這兩種擋水板都能滿足細(xì)紗車間對相對濕度的基本要求，二者過水量相差不多，氣水分離能力相當(dāng)。分析其原因：當(dāng)帶有懸浮水滴的空氣經(jīng)過兩片相鄰的人字型擋水板時，由于間隔距離較小，慣性作用會被加強，就會有適量水滴附著在板面上；而氣流經(jīng)過W型擋水板時，按照理論講其有三道曲折，其氣水分離效果理應(yīng)比人字型擋水板的效果好，但實際上因為W型擋水板兩片板之間距離較大，其慣性作用會被削弱，這就造成了其板面上附著的水滴的較少的情況，導(dǎo)致了其過水量與人字型擋水板的過水量相差無幾[6～7]。

5 結(jié)論

針對山東該紡織廠的實際情況來說，人字型擋水板和W型擋水板的氣水分離能力相當(dāng)，其對應(yīng)的細(xì)紗車間的相對濕度符合了細(xì)紗生產(chǎn)工藝對空氣品質(zhì)的要求，其產(chǎn)品質(zhì)量有明顯的提高。另外，人字型擋水板阻力比W型擋水板的小，在滿足風(fēng)量和風(fēng)壓的情況下，我們可以通過改變風(fēng)機(jī)電動機(jī)頻率，重新選擇風(fēng)機(jī)型號，減小風(fēng)機(jī)功率，降低運行費用。

[1] 郁履方，戴元熙.紡織廠空氣調(diào)節(jié)(第二版)[M].北京：中國紡織出版社，2007.

[2] 周義德.紡織空調(diào)除塵節(jié)能技術(shù)[M].北京:中國紡織出版社，2009．

[3] 張威，陳津立.紡織廠空調(diào)室蛇形擋水板的改造[J].上海紡織科技，2003,31(10):14—21.

[4] 趙婷，顏蘇芊．紡織廠空調(diào)噴水室擋水板性能研究[J]．棉紡織技術(shù)，2014,42(6)：26—30．

[5] 白玉亭.人字形玻璃鋼擋水板[J].棉紡織技術(shù)，1976，3(9)：73.

[6] 馬樹連，趙旭東，史瑞秀．擋水板“過水量”對空調(diào)房間溫、濕度的影響[C].北京：中國制冷學(xué)會，1996：442—445．

[7] 趙婷.紡織廠噴水室中不同形式擋水板性能的研究[D].西安：西安工程大學(xué)，2015．

Comparative Study on the Performance of Different Forms of Herringbone and W-type Splash Boards

LiuShan,YanSuqian,ZhaoTing,WangYanxia

(Xi′an Polytechnic University, Xi′an 710048, China)

By analyzing the test data of herringbone and W-type splash boards in a Shandong mill, it was found that the drag coefficient of herringbone splash board was less than that of W-type splash board, the functions of air-water separation of herringbone and W-type splash boards were equal. The herringbone splash board had more advantages.

spray chamber; splash board; flow of water; resistance; wind speed

2016-06-12

劉 珊(1992—)，女，陜西咸陽人，碩士研究生。

TS108.6+1

B

1009-3028(2016)04-0001-04