人字型挡水板与W型挡水板的性能对比研究

刘 珊,颜苏芊,赵 婷,王艳霞

(西安工程大学，陕西 西安 710048)



人字型挡水板与W型挡水板的性能对比研究

刘 珊,颜苏芊,赵 婷,王艳霞

(西安工程大学，陕西 西安 710048)

文章通过对山东某纺织厂的人字型挡水板和W型挡水板进行测试，分析测试数据得出：人字型挡水板阻力系数小于W型挡水板的阻力系数，并且其与W型挡水板的气水分离能力相当，具有一定的性能优势。

喷水室；挡水板；过水量；阻力；风速

1 前言

在纺织企业中，空调系统所占能耗的比例不容小觑。纺织厂一般使用喷水室处理空气，而挡水板又是喷水室的重要构件之一，其阻力占整个空调系统阻力的30%～50%。在对某个空调室送风系统的阻力进行实际计算的过程中发现，总阻力(喷水室阻力，风机段阻力，主风道阻力，支风道阻力等其它阻力之和)为252 Pa，喷水室阻力为97 Pa，占整个空调送风系统阻力的38.5%；而在喷水室中，喷排阻力仅为2 Pa，水苗阻力为22 Pa，挡水板阻力高达73 Pa，其阻力占到喷水室阻力的75.3%，占整个空调送风系统的29%[1]。由此可知，要降低空调系统阻力，主要就是降低喷水室阻力，而要降低喷水室阻力，就要从降低挡水板阻力着手。

挡水板的阻力与挡水板的几何形状、板与板的间距、通过挡水板的气流流速以及气流中水滴直径的大小、水滴数量的多少等因素有关[2]。

2 纺织厂现状简介

此次，我们主要针对山东某纺织厂目前使用的两种形式的挡水板进行了测试分析。该厂以前使用的挡水板主要为V型和W型挡水板，但其存在一些弊端：

(1)W型挡水板阻力较大，造成了一定的能耗损失；

(2)细纱车间要求湿度一般控制在50%～60%[3～4]，这样可以保证纱线质量，而原本使用V型挡水板的空调室过水量较大，经过热湿处理后的空气品质和车间的生产要求有一定的差距。

该厂技术人员针对该种情况，通过实际的工作经验积累，对传统的V型挡水板进行了改造，将其几何形状变为90°人字型。

3 挡水板过水量及阻力的测试和计算

主要对该厂细纱车间的两个分别使用人字型挡水板和W型挡水板的空调室进行了测试，所用仪器包括倾斜式微压计、毕托管、风速测试仪、温湿度测试仪、卷尺、手电筒等；这两个空调室为统一规格，布局完全相同，大水池长L=4.39 m、宽H=3.37 m，延伸出来的小水池长1 m，宽0.96 m；进行喷淋时，开启喷嘴排数相同，喷嘴压力一样。

本次测试将挡水板均分为9个测试区，每个测试区选一个测点，共9个测点，所有测试数据均由这九个点平均值得出。在测试前，先关闭水池的补水管和泄水管，再用卷尺测量水池初水深度h1，然后打开水泵和风机(水泵频率为50 Hz，风机频率为25 Hz)，使用温湿度测试仪测量气流入口前温度t1和相对湿度φ1，确定含湿量d1，同理

测得挡水板后方的温度t2和相对湿度φ2，确定含湿量d2；一个小时后关闭水泵和风机，使用卷尺测量水池终水深度h2，并记录这一个小时内水表的变化量，便可以得到单位小时的喷水量。

3.1 人字型挡水板测试数据

该种90°人字型挡水板高a= 3.18 m，单个板片宽为26.4 cm，如图1所示。相邻两片挡水板的

间距为35 mm，共有106片，总宽度b=3.71 m。

测试挡水板阻力时，使用数字式(倾斜式)微压计分别测量挡水板前后9个点的压力，前后压力差值为各点处的阻力，然后求其平均值，即为挡水板的平均阻力。90°人字形挡水板空调室的基本测试数据及90°人字型挡水板压力测试数据，见表1、表2。

除湿量：Δd=18.6-15=3.6 g/kg(干空气)，平均风速v=5.45 m/s

风量：G=abυρ空气t=3.18×3.71×5.45×1.2×3600=277 767.40 kg/h

表1 90°人字形挡水板空调室的基本测试数据

表2 90°人字型挡水板压力测试数据

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

3.2 W型挡水板测试数据

W型挡水板，高a=3.18 m，单片板宽30 cm，如图2所示。相邻两片挡水板的间距为55 mm，共64片，总宽度b=3.52 m。对其使用同样的测量方法进行测量，测试数据见表3、表4。

图2 W型挡水板

表3 W型挡水板喷水室的基本测试数据

表4 W型挡水板压力测试数据

除湿量：Δd=16-11.9=4.1 g/kg(干空气)，平均风速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

风量：G=abυρ空气t=3.18×3.52×5.27×1.2×3600=254837.98 kg/h

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

经过以上计算可以看出，W型挡水板平均阻力为214.3 Pa，阻力系数为12.86，过水量为1.99 g/kg(干空气)。

4 数据分析

人字型挡水板的阻力系数为5.45，对比W型挡水板的阻力系数12.86，减少了57.62%。分析其原因：人字型挡水板相当于有三个弯头串联，一个弯头的阻力系数为4，则3个弯头的阻力系数为12，而W 型90°挡水板相当于有4个90°弯头串联，一个弯头的阻力系数为5，则4个弯头的阻力系数为20[5]，这样W型挡水板的局部阻力就大于人字型挡水板的局部阻力；当水气在挡水板通道内流动时，由于水气的黏滞性和挡板壁面的粗糙度引起了沿程阻力，而W型挡水板的沿气流方向的长度大于人字型挡水板沿气流方向的长度，势必造成W型挡水板的沿程阻力较大。

通过测试数据可以看出，W型挡水板后方空气相对湿度为90%，人字型挡水板后方空气的相对湿度为89%。在开启喷嘴排数相同、喷嘴压力相同的情况下，人字型挡水板过水量为2.31 g/kg(干空气)，W型挡水板过水量为1.99 g/kg(干空气)。这两种挡水板都能满足细纱车间对相对湿度的基本要求，二者过水量相差不多，气水分离能力相当。分析其原因：当带有悬浮水滴的空气经过两片相邻的人字型挡水板时，由于间隔距离较小，惯性作用会被加强，就会有适量水滴附着在板面上；而气流经过W型挡水板时，按照理论讲其有三道曲折，其气水分离效果理应比人字型挡水板的效果好，但实际上因为W型挡水板两片板之间距离较大，其惯性作用会被削弱，这就造成了其板面上附着的水滴的较少的情况，导致了其过水量与人字型挡水板的过水量相差无几[6～7]。

5 结论

针对山东该纺织厂的实际情况来说，人字型挡水板和W型挡水板的气水分离能力相当，其对应的细纱车间的相对湿度符合了细纱生产工艺对空气品质的要求，其产品质量有明显的提高。另外，人字型挡水板阻力比W型挡水板的小，在满足风量和风压的情况下，我们可以通过改变风机电动机频率，重新选择风机型号，减小风机功率，降低运行费用。

[1] 郁履方，戴元熙.纺织厂空气调节(第二版)[M].北京：中国纺织出版社，2007.

[2] 周义德.纺织空调除尘节能技术[M].北京:中国纺织出版社，2009．

[3] 张威，陈津立.纺织厂空调室蛇形挡水板的改造[J].上海纺织科技，2003,31(10):14—21.

[4] 赵婷，颜苏芊．纺织厂空调喷水室挡水板性能研究[J]．棉纺织技术，2014,42(6)：26—30．

[5] 白玉亭.人字形玻璃钢挡水板[J].棉纺织技术，1976，3(9)：73.

[6] 马树连，赵旭东，史瑞秀．挡水板“过水量”对空调房间温、湿度的影响[C].北京：中国制冷学会，1996：442—445．

[7] 赵婷.纺织厂喷水室中不同形式挡水板性能的研究[D].西安：西安工程大学，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

刘 珊(1992—)，女，陕西咸阳人，硕士研究生。

TS108.6+1

B

1009-3028(2016)04-0001-04