孔板流量计在涂装废气排放中应用

  涂膜在干燥过程中会挥发大量的有机溶剂，当烘干室内的蒸气含量超过允许浓度时，就有发生爆炸的危险[1]。为保证这些挥发性有机物的聚集不超过爆炸极限，以及避免其向车间扩散形成烟雾，烘干室通常设有自然或机械排风装置，不断排出带有溶剂蒸气的空气并补充新鲜空气。机械排风一般是通过合适风量的排风机控制排气量Q(单位为m3/h)在一些范围内，烘干炉排放的废气温度比较高，需选用耐高温离心式风机，一方面增加了投资和维护成本，另一方面风机运转带来的噪音也比较大。自然排风也很常用，排气量与排烟管的高度、直径以及天气状况都有关系，不容易量化，只可以通过风阀适当调节大小。排气量对烘干炉的设计最重要，排气量大会提高热空气的循环速率，促进室内温度均匀，加速涂层干燥，但是过大又会增加功率消耗，浪费能源。为解决废气排放设计中存在的定量排放问题，本文在不增加投资的情况下，把孔若孔板流量计前后存在一定压差，对于一定的孔径，流经孔板流量计的流量随着压差增大而增大，当压差超过某一数值(称为临界压差)时，流体通过孔板流量计缩孔处的流速达到音速，这时无论压差如何增加，流量将维持在一定数值而不再增加。限流孔板流量计就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力的。流体流过孔板流量计时，流股收缩，过孔板流量计后，流股继续收缩，然后扩展，其最小截面处称作“缩脉”。孔板流量计之前某流线截面，因“缩脉”处流线也平行，故取“缩脉”处为2截面，设截面1、2处的修正压强分别为pm,1和pm,2(单位均为Pa)，流经孔板流量计处的流速为0u(单位为m/s)。当排气的温度恒定，气体密度恒定不变时，孔板流量计流量计的阻力hf≈0.4u02[2]。由于孔板流量计两侧的1、2点位于排气管道的平直段，距离很近，因此实际应用时hf≈pm,1-pm,1。又因排气量Q=u0·A(其中A为开孔面积，单位为m2)，故经过测量固定孔径的孔板流量计两侧压差便可计算排气量。某项目中所有排气管路汇集到1个主管路，并在主管路上设计有1台大的排风机，而烘干固化室的排气管路不再设置排风风机，经过理论计算，排气量在1200m3/h左右比较经济合理。排气管路结构设计最简单，主要由风管外包保温岩棉和保温包板组成。为实现定量排气，在风管平直段安装了1个孔板流量计。该孔板流量计与风管用法兰连接，方便安装，两侧适当位置安装上压差感应器，结构相对比较简单，如图1所示。采用1.5mm厚的镀锌板做孔板流量计，在中心位置开一圆孔，其直径需根据现场测试数据来调整，因此事先准备了数个盲法兰，现场要开直径不等的圆孔来摸索。

  2.2测试步骤(1)正常开启循环风机，满足送风风速，安装孔板流量计。(2)在风管上打孔，将风速仪探入不同深度监测风速，读数稳定的位置被认为是“缩脉”截面，即图1中的截面2。(3)手持压差计测截面1、2两位置间压差hf，计算u0后再求得Q。也许会出现3种情况：第1种──1100m3/h

  第2种──Q1300m3/h，偏离很大，则换用新的盲板，开一个直径更小的圆孔，重新测试。第3种──Q1100m3/h，偏离很大，需适当扩大开孔，重新测试。2.3测试结果表1列出了测试结果。从表1可见，孔径为85mm时，排气量为1195m3/h，与设计的基本要求排气量1200m3/h非常接近，相对误差在允许范围内，说明孔板流量计开孔直径85mm较合适。

  2.4排气量监测方法如排气量始终保持在1200m3/h左右，孔板流量计前后的压差应稳定在1372Pa附近。在孔径一定的情况下，压差的变化基本反映了排气量的变化。2个压差感应器一个设定为压差上限，另一个设定为下限，如果孔板流量计前后的压差超出范围，感应器会发出报警信号，显示排气异常，需要检修。3结语(1)在排气管中应用孔板流量计，实现了定量排气，其结构相对比较简单，操作便捷，投资、运行成本都很低，具有可行性。(2)孔板流量计本身阻力较大，不适用于压力较低的排气管路。(3)对于气体来说，限流孔板流量计后压力不能小于板前压力的55%，否则管路会出现噎塞流。(4)压差感应器的量程范围必须依据测试结果选定，高温气体需要配置耐高温、散热快的导压管。