CN106769135A - 惯性粒子分离器分离性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种惯性粒子分离器分离性能测试装置，包括含砂气流发生装置、主流砂粒收集装置、清除流砂粒收集装置；主流砂粒收集装置包括第一分离装置、第一收砂箱、第一抽风机及第二分离装置；第一分离装置的进口连接粒子分离器洁净气流出口，出尘口连接第一收砂装置，第一分离装置气体出口连接第一抽风机；第一抽风机后连接第三分离装置；清除流砂粒收集装置包括与粒子分离器清除气流口连接的第二收砂装置。本发明还提供相应的惯性粒子分离器分离性能测试方法，通过该装置可选择不同粒径的砂粒加入和调节主流路、清除流路及进口处的节流阀，可以测试不同的砂粒粒径、不同的进口流量、不同的清除比的工况下的分离性能。

Description

惯性粒子分离器分离性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及粒子分离器领域，特别涉及一种惯性粒子分离器分离性能的测试装置及方法。

背景技术

粒子分离器用来分离含杂质气流中的固体粒子。安装在工作装置的前端来减少进入工作装置中的污物，从而延长其使用寿命。

惯性粒子分离器的原理是，当含有固体粒子的气流转弯时，固相粒子由于它的惯性总是从弯曲通道的曲率中心离心运动，从而将粒子集中起来并排出。这种粒子分离器包括旋风分离器，涡旋管分离器，动力离心式粒子分离器，整体式惯性粒子分离器等。

无论是发动机前的粒子分离器还是工业上的粒子分离器，常常需要在不同的工作条件下工作。如发动机上的分离器，不同地区的砂粒粒径会有所不同，不同的飞行速度下使得进口的流量也会不同，当清除流和主流出口压力条件变化时，清除比也会发生变化。因此，要获得一个粒子分离器在各种工作条件下的分离性能，很有必要通过试验来测试粒子分离器在不同的入口参数及气动参数下的分离性能。中国发明专利CN201310188759.2，提出了一种测量整体式惯性粒子分离器气动性能的测试装置，但该装置无法测量惯性粒子分离器分离性能。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种惯性粒子分离器分离性能测试装置及方法，能够测试不同工作条件下的惯性粒子分离器分离性能。

本发明提供一种粒子分离器分离性能的测试装置，适用于测量惯性粒子分离器的分离性能，包括与粒子分离器的进口连接的含砂气流发生装置、与粒子分离器的主流道出口连接的主流砂粒收集装置、与粒子分离器的清除流道出口连接的清除流砂粒收集装置；含砂气流发生装置用于提供待测试用的含砂气流；主流砂粒收集装置包括第一分离装置、第一收砂箱、第一抽风机及第二分离装置；第一分离装置的进口连接粒子分离器主流道出口，出尘口连接第一收砂装置，第一分离装置气体出口连接第一抽风机；第一抽风机后连接第二分离装置；清除流砂粒收集装置包括与粒子分离器清除流道出口连接的第二收砂装置。

进一步，清除流砂粒收集装置还包括第三分离装置、第二抽风机及第四分离装置；第三分离装置的进口连接粒子分离器清除流道出口，第三分离装置的出尘口连接第二收砂装置，第三分离装置气体出口还连接第二抽风机；第二抽风机后连接第四分离装置。

进一步，在主流砂粒收集装置和粒子分离器之间的流道按气流方向依次设有主流节流阀和第一流量测量装置；在清除流砂粒收集装置和粒子分离器之间的流道按气流方向依次设有清除流节流阀和第二流量测量装置。

进一步，含砂气流发生装置包括流化床、加砂装置及气泵，气泵的输入口连接标准进口流量管，气泵的输出口分为两路，一路连接至流化床底部，一路连接至流化床的加料口；加砂装置安装在连接流化床的加料口的流路上；流化床的出口连接粒子分离器的进口。

进一步，在流化床和粒子分离器之间的流道设有进口节流阀；在气泵输入口端前安装标准进口流量管。

进一步，加砂装置是底部为倒锥型的容器，在气泵的输出口端引一根细管连接至加砂装置的入口，以平衡加砂装置上下部的压力。

本发明还提供一种相应的惯性粒子分离器分离性能测试方法，包括如下步骤：通过含砂气流发生装置提供待测粒子分离器的气流源，气流源经粒子分离器后，主流道流出的气流经主流砂粒收集装置后得到的砂粒质量为m_a1，清除流道流出的气流经清除流砂粒收集装置后得到的砂粒质量为m_a2，得到粒子分离器的分离效率：

进一步，通过调节并测试分离出的主流道流出气流量W_a1和清除流道流出气流量W_a2的大小，测试不同清除比下的粒子分离器的分离效率。

进一步，通过调节粒子分离器进口处的流量W_in，测量不同进口流量下的粒子分离器的分离效率。

进一步，通过改变加入加砂装置中的砂粒粒径，测量粒子分离器对不同粒径的砂粒的分离效率。

有益效果：本发明所公开的粒子分离器分离性能测试装置，针对具有砂尘出口和洁净气流出口的惯性粒子分离器，如整体式惯性粒子分离器、旋风分离器、涡旋管分离器等，该装置的含砂气流发生装置可产生均匀的含砂气流；能通过选择不同粒径的砂粒加入和调节主流路、清除流路及进口处的节流阀，可以测试不同的砂粒粒径、不同的进口流量、不同的清除比的工况下的粒子分离器分离性能。

附图说明

图1为本发明优选实施例的所测试惯性粒子分离器示意图。

图2为本发明粒子分离器分离性能的测试装置示意图。

图3为优选实施例2中待测试旋风分离器的示意图。

图4为本发明的优选实施例2.

附图标记说明:

图1：1.19.所测试惯性粒子分离器的进气道；1.20.所测试惯性粒子分离器的清除流道；1.21.所测试惯性粒子分离器的主流道；

图2：1.1.标准进口流量管；1.2.气泵；1.3.流化床；1.4.加砂装置；1.5.进口节流阀；1.6.所测试的惯性粒子分离器；1.7.清除流节流阀；1.8.流量测量装置；1.9.旋风分离器；1.10.抽风机；1.11.滤网；1.12.收砂箱；1.13.主流节流阀；1.14.流量测量装置；1.15.旋风分离器；1.16.收砂箱；1.17.抽风机；1.18.滤网；；

图3：2.22.所测试旋风分离器的进气口；2.23.所测试旋风分离器的砂尘出口；2.24.所测试旋风分离器的气体出口。

图4：2.1.标准进口流量管；2.2.气泵；2.3.流化床；2.4.加砂装置；2.5.进口节流阀；2.6.所测试的惯性粒子分离器；2.12.收砂箱；2.15.旋风分离器；2.16.收砂箱；2.17.抽风机；2.18.滤网；

具体实施方式

本发明所述的惯性粒子分离装置测试装置，可用于分离具有砂尘出口和洁净气流出口的惯性粒子分离器，如整体式惯性粒子分离器、旋风分离器、涡旋管分离器等。

实施例1：以整体式惯性粒子分离器为例，图1为整体式惯性粒子分离器，含砂气流由其中惯性粒子分离器的进气道1.19进入粒子分离器，砂尘及部分气体由清除流道1.20排出，分离砂尘后的较为洁净的气体由主流道1.21排出。

如图2所示，气泵1.2出口气流分为两路，一路气体通过标准进口流量管1.1连接流化床1.3的鼓风口，一路与在流化床1.3的加料口相连，加砂装置1.4底部连接在流化床1.3的加料口前的流路上，另一路连接加砂装置1.4的进口。流化床1.3出口通过进口节流阀1.5与粒子分离器1.6的进气道1.19连接。粒子分离器1.6的清除流道1.20出口1.18通过清除流节流阀1.7与流量测量装置1.8相连，流量测量装置1.8的出口连接旋风分离器1.9的入口。旋风分离器1.9的洁净气体出口连接抽风机1.10，出尘口连接收砂箱1.12。抽风机1.10后采用滤网1.11收集微小的砂尘。粒子分离器1.6的主流道出口1.21通过主流节流阀1.13与流量测量装置1.14相连，流量测量装置1.14的出口连接旋风分离器1.15的入口，旋风分离器1.15的洁净气体出口连接抽风机1.17，出尘口连接收砂箱1.16。抽风机1.17后采用滤网1.18收集微小的砂尘。

其中，抽风机的功率和抽风量应该是视实验所要测量的工况，比如流量范围而定的。滤网可采用细密的布袋滤网，总的砂粒收集装置理想状态应该能百分百收集气流中的所有砂粒；根据需要，也可采用其他的分离装置，只要能收集砂粒都在保护范围之内即可。气泵可提供恒定进口压力32.24kPa，抽风机型号为BYF7132。旋风分离器可采用风压1.7kPa，风量15m³/min的旋风分离器作为与抽风机匹配的普通切向进气的分离器装置，当然也可用很多其它的分离器代替，如现在的分离器多种多样，静电除尘、水除尘等等都可以使用。以上用于连接各个部件的管路内壁应保证洁净，光滑。

实施例2：以测试旋风分离器效率为例，如图3所示是待测旋风分离器的示意图，含砂气流由待测旋风分离器的进口2.22进入分离器，砂尘由砂尘出口2.23排出，分离砂尘后的较为洁净的气体由气体出口2.24排出。

如图4，气泵2.2出口气流分为两路，一路气体通过标准进口流量管2.1连接流化床2.3的鼓风口，一路与在流化床2.3的加料口相连，加砂装置2.4底部连接在流化床2.3的加料口前的流路上，另一路连接加砂装置2.4的进口。流化床2.3出口通过进口节流阀2.5与待测旋风分离器2.6的进气口2.27连接。待测旋风分离器2.6的砂尘出口2.28连接收砂箱2.12。待测旋风分离器2.6的气流出口2.29连接旋风分离器2.15的入口，旋风分离器2.15的洁净气体出口连接抽风机2.17，出尘口连接第二收砂箱2.16。抽风机2.17后采用滤网2.18收集微小的砂尘。

本发明所公开的惯性粒子分离器分离性能测试方法如下：

在粒子分离器中生成流场，向加砂装置中加入一定粒径的砂粒；分别测量粒子分离器进口的流量W_in，测量粒子分离器主流出口流量W_a1，测量清除流路出口的流量W_a2和计算清除比其中，对于砂尘出口无气流的情况无需计算清除比。

对流经粒子分离器的砂粒进行称重，如实施例1中采用质量测量装置测量收砂箱1.16、滤网1.18中的砂粒总质量，得到主流中的含砂量m_a1；采用质量测量装置测量，如常用的天平，收砂箱1.12、滤网1.11中的砂粒总质量，得到清除流中的含砂量m_a2；在实施例2中只需测量收砂箱中的砂粒质量即可。

从而得到计算粒子分离器的分离效率：

实施例中可以通过调节进口节流阀来控制粒子分离器进口的流量W_in，保持砂粒粒径不变，清除比相同，测量不同进口流量条件下所述粒子分离器的分离效率。

实施例也可以通过调节主流节流阀和清除流节流阀控制主流出口流量W_a1及清除流出口的流量W_a2，从而改变清除比同时保持砂粒粒径不变，进口流量相同，测量不同清除比条件下所述粒子分离器的分离效率。在实施例2中砂尘出口无气流，无需测量清除比。实施例还可以通过筛选砂粒，改变加入流化床中的砂粒粒径R；保持清除比相同、进口流量相同，测量不同粒径条件下所述粒子分离器的分离效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种惯性粒子分离器分离性能的测试装置，其特征在于：包括与粒子分离器的进口连接的含砂气流发生装置、与粒子分离器的主流道出口连接的主流砂粒收集装置、与粒子分离器的清除流道出口连接的清除流砂粒收集装置；

含砂气流发生装置用于提供待测试用的含砂气流；

主流砂粒收集装置包括第一分离装置、第一收砂箱、第一抽风机及第二分离装置；第一分离装置的进口连接粒子分离器主流道出口，出尘口连接第一收砂装置，第一分离装置气体出口连接第一抽风机；第一抽风机后连接第二分离装置；

清除流砂粒收集装置包括与粒子分离器清除流道出口连接的第二收砂装置。

2.如权利要求1所述的惯性粒子分离器分离性能的测试装置，其特征在于：清除流砂粒收集装置还包括第三分离装置、第二抽风机及第四分离装置；第三分离装置的进口连接粒子分离器清除流道出口，第三分离装置的出尘口连接第二收砂装置，第三分离装置气体出口还连接第二抽风机；第二抽风机后连接第四分离装置。

3.如权利要求2所述的惯性粒子分离器分离性能的测试装置，其特征在于：在主流砂粒收集装置和粒子分离器之间的流道按气流方向依次设有主流节流阀和第一流量测量装置；在清除流砂粒收集装置和粒子分离器之间的流道按气流方向依次设有清除流节流阀和第二流量测量装置。

4.如权利要求1或2所述的惯性粒子分离器分离性能的测试装置，其特征在于：含砂气流发生装置包括流化床、加砂装置及气泵，气泵的输入口连接标准进口流量管，气泵的输出口分为两路，一路连接至流化床底部，一路连接至流化床的加料口；加砂装置安装在连接流化床的加料口的流路上；流化床的出口连接粒子分离器的进口。

5.如权利要求4所述的惯性粒子分离器分离性能的测试装置，其特征在于：在流化床和粒子分离器之间的流道设有进口节流阀；在气泵输入口端前安装标准进口流量管。

6.如权利要求4所述的惯性粒子分离器分离性能的测试装置，其特征在于：加砂装置是底部为倒锥型的容器，在气泵的输出口端引一根细管连接至加砂装置的入口，以平衡加砂装置上下部的压力。

7.一种惯性粒子分离器分离性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：通过含砂气流发生装置提供待测粒子分离器的气流源，气流源经粒子分离器后，主流道流出的气流经主流砂粒收集装置后得到的砂粒质量为m_a1，清除流道流出的气流经清除流砂粒收集装置后得到的砂粒质量为m_a2，得到粒子分离器的分离效率：

8.如权利要求7所述的惯性粒子分离器分离性能测试方法，其特征在于：通过调节并测试分离出的主流道流出气流量W_a1和清除流道流出气流量W_a2的大小，测试不同清除比下的粒子分离器的分离效率。

9.如权利要求7所述的惯性粒子分离器分离性能测试方法，其特征在于：通过调节粒子分离器进口处的流量W_in，测量不同进口流量下的粒子分离器的分离效率。

10.如权利要求7所述的惯性粒子分离器分离性能测试方法，其特征在于：通过改变加入加砂装置中的砂粒粒径，测量粒子分离器对不同粒径的砂粒的分离效率。