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，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，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，具有一定的性能優(yōu)勢。

噴水室；擋水板；過水量；阻力；風速

1 前言

在紡織企業(yè)中，空調系統(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件之一，其阻力占整個空調系統(tǒng)阻力的30%～50%。在對某個空調室送風系統(tǒng)的阻力進行實際計算的過程中發(fā)現(xiàn)，總阻力(噴水室阻力，風機段阻力，主風道阻力，支風道阻力等其它阻力之和)為252 Pa，噴水室阻力為97 Pa，占整個空調送風系統(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73 Pa，其阻力占到噴水室阻力的75.3%，占整個空調送風系統(tǒng)的29%[1]。由此可知，要降低空調系統(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[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量，而原本使用V型擋水板的空調室過水量較大，經(jīng)過熱濕處理后的空氣品質和車間的生產(chǎn)要求有一定的差距。

該廠技術人員針對該種情況，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型擋水板的空調室進行了測試，所用儀器包括傾斜式微壓計、畢托管、風速測試儀、溫濕度測試儀、卷尺、手電筒等；這兩個空調室為統(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，然后打開水泵和風機(水泵頻率為50 Hz，風機頻率為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；一個小時后關閉水泵和風機，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)，平均風速v=5.45 m/s

風量：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。分析其原因：當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，其對應的細紗車間的相對濕度符合了細紗生產(chǎn)工藝對空氣品質的要求，其產(chǎn)品質量有明顯的提高。另外，人字型擋水板阻力比W型擋水板的小，在滿足風量和風壓的情況下，我們可以通過改變風機電動機頻率，重新選擇風機型號，減小風機功率，降低運行費用。

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

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

[3] 張威，陳津立.紡織廠空調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．紡織廠空調噴水室擋水板性能研究[J]．棉紡織技術，2014,42(6)：26—30．

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

[6] 馬樹連，趙旭東，史瑞秀．擋水板“過水量”對空調房間溫、濕度的影響[C].北京：中國制冷學會，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，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