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通过实验测定了常规旋风除尘器内下降流量沿高度的分布,发现在排气芯管入口断面附近有约24%的短路流量。测定了安装不同类型减阻杆后的下降流量,发现非全长减阻杆下端固定时,有增加减阻杆上方断面下降流量的功效,这将延长含尘气流在除尘器内的停留时间,提高除尘效率。
关键词:旋风除尘器短路流路下降流量减阻杆停留时间
Abstract
PresentsthemeasureddistributionofflowrateatdifferentheightsinanormalcyclonewithandwithoutRepsd,findsthatthereexistsashortcircuitofabout24percentoftotalflowrateinthespaceneartheexitofthecyclone.BasedonthefactthattheshortRepdscanincreasetheflowrateindifferentheightsofthecyclone,andreasonsthatthiskindofRepdscanincreasetheseparationefficiencyofacyclonewhilereducingthepressuredrop.
Keywords:cyclone,shortcircuitflowrate,downwardflowrate,Repds,retentionperiod
1引言
旋风除尘器内不同高度断面上的过流量,对上行流来讲为上升流量,对下行流来讲为下降注量,上升流量和下降流量的忽略漏风因素时应该是相等的。为简单起见,将断面上的过流量简称为下降流量。下降流量是旋风除尘器一个重要性能指标,研究旋风除尘器内沿高度下降流量的分布规律及如何增加断面上的下降流量,是很有实际意义的。
2实验模型及上、下行流区过流量的平衡计算
实验模型为筒体直径D=340mm的Stairmand高效型旋风除尘器[1],实验中控制系统处理风量L=0.1237m3/s,测量断面的划分见图1。以断面1例,由实验所得四方位轴向速度分布的测量计算结果拟合所得轴向速度表达式为
vz=5.67108×107r6-3.04708×107r5+6.33889×106r4-609267r3+22966.6r2-28.6704r-1.91616(1)
式中vz为轴向速度,m/s;r为测量点距轴心的距离,m。
所绘曲线如图2中实线所示,图中散点为拟合前四方位轴向速度平均值。
图1实验模型的断面划分图2常规旋风除尘器断面1处轴向速度分布
因此,从图2可知上升流量Lu为:
(2)
下降流量Ld为:
(3)
将式(1)代入式(2)和式(3)得上、下行流区过流量分别为Lu=0.1821m3/s,Ld=0.1713m3/s
由此可见,由于实验过程中存在的误差以及公式拟合时的误差,积分所得的上、下行流区过流量并不相同,其判别的大小反映了整体误差的大小。此时、上、下行流区地流量的相对误差
由于该相对误差不大,下文将上、下行流区过流量的平均值L=0.1767m3/s作为该断而后下降流量。
3断面1以上短路流量的验算
从上述上、下行流区过流量的计算已经知道,断面1处的下降流量为0.1767m3/s。因此时旋风除尘器的处理流量为0.2317m3/s,所以,其差值0.055m3/s便是断面1以上从下行注区向心流入上行流区的空气流量。这部分流量占除尘器处理风量的23.7%。
在除尘器排气芯管入口断面0至断面1仅30mm的高度范围(占除尘器总高度1360mm的2.2%)内,就有占总处理风量23.7%的空气进入上行流而被排出除尘器,这说明在除尘器入口和排气芯管入口附近存在很大的短路流量(下文中将断面1以上部分进入上行流区的注量统称为短路流量)。尽管这部分含尘空气并不是像管流那样直接从除尘器入口流到排气芯管入口,要经过一定角度的旋转运行,但含尘空气在除尘器内这样短的停留时间,不可能给粉尘提供足够的分离能力。因此笔者认为,旋风除尘器入口附近很大的短路流量,将是提高旋风除尘器效率的一个方向。
旋风除尘器的短路流量理论上还可以通过径向速度对排气芯管入口断面0至断面1的芯管假想处长管壁面积的积分求得。为此,将每一断面处,排气芯管半径r=0.085m时的径向速度进行四个方位的平均,然后将径向速度对高度(这里以测量断面编号代替)的分布进行多项式拟合,其结果如图3所示。
由图3可知芯管入口断面0与断面1之间径向速度的轴向分布,为简便起见,短路流量按平均速度计算:
平均径向速度
流通面积S=2πrh=2π×0.085×0.03=0.01602m2
所以短路流量Ls=
图3常规旋风除尘器内径向速度的轴向分布
这里按径向速度计算所得的短路流量0.0521m3/s比前面按轴向速度计算所得的短路流量0.055m3/s小5.3%。原因是按径向速度计算短路流量时,没有考虑排气芯管与筒壁之间环形空间的二次流问题。从测量所得全流场轴向速度的分布可明显看出,排气芯管外壁附近向下的轴向速度增大,这部分流体沿芯管外壁向下注到芯管入口断面迅速短路排出除尘器。因此,实际情况是在芯管入口断面处有更大的径向速度。而上述计算中(图3)芯管入口断面0的径向速度是通过断面11至断面1的径向速度沿轴向的分布规律外延得到,其量值必然偏小,从而导致计算所得的短路流量偏小。
鉴于上述分析,并考虑到误差并不大的实际情况,笔者认为由轴向速度分布计算所得的短路流量和由径向速度分布计算所得的短路流量是吻合的。因此,无论是从流场测定结果与前人所得结果的对比,还是从上、下行流区过流量的平衡,或者从按不同途径计算所得的短路流量能够较好地吻合,都证明了本文实验方法的可靠、所得实验结果的准确。
4安装减阻杆前后下降流量的比较
按照前面轴向速度对流通面积积分的方法,一并计算常规旋风除尘器安装了不同类型减阻杆[2]后下降流量的变化,并将各种情况下不同断面处下降流量占除尘器总处理流量的百分比绘入图4(为方便起见,以减阻杆型号代替安装减阻杆后除尘器的型号),为表明上、下行流区过流量的平均值即下降流量与实际上、下地流区过流量差别的大小,图4中同时描绘出了误差带。
图4减阻前后下降流量的比较
从图4可看出各模型的短路流量及下降流量沿除尘器高度的变化。与常规旋风除尘器相比,安装全长减阻杆1#和4#后使短路流量增加但安装非全长减阻杆H1和H2后使短路流量减少。安装1#和4#后下降流量沿流程的变化规律与常规旋风除尘器基本相同,呈线性分布,三条线近科平行下降。但安装H1和H2后,分布呈折线而不是直线,其拐点恰是减阻杆从下向上插入所伸到的断面位置。由此还可以看到,非全长减阻杆使得其伸至断面以上各断面的下降流量增加,下降流量比常规除尘器还大,但接触减阻杆后,下降流量减少很快,至锥体底部达到或低于常规除尘器的量值。
短路流量的减少可提高除尘效率,增大断面的下降流量,又能使含尘空气在除尘器内的停留时间增长,为粉尘创造了更多的分离机会。因此,非全长减阻杆虽然减阻效果不如全长减阻杆,但更有利于提高旋风除尘器的除尘效率。
5结论
常规旋风除尘器排气芯管入口断面附近存在高达24%的短路流量,这将严重影响整体除尘效果。如何减少这部分短路流量,将是提高效率的一个研究方向。非全长减阻杆减阻效果虽然不如全长减阻杆好,但由于其减小了常规旋风除尘器的短路流量及使断面下降流量增加、使旋风除尘器的除尘效率提高,将更具实际意义。
6参考文献
成孔到达设计标高,经检查合格,立即进行清孔。清孔采用“换浆法”进行。利用钻孔机空转进行泥浆循环,内风管空气吸泥机清孔,孔内浮渣、泥浆稠度降至规定值即结束清孔。清孔一般分两次,沉淀物厚度需小于30cm。清孔时孔内水位保持在地下水位以上0.5~2m,以防止钻孔坍塌,钻孔清理完毕后,对孔径、孔形和倾斜度进行检查。
二、灌注水下混凝土工艺
1.灌注前准备工作
(1)钢筋笼制作与安装桩基钢筋笼制作在工地附近地面平卧进行,按划线逐根放上主筋并与之焊牢,控制平整度误差不大于5cm,上下节主筋节头错开50%,镙旋箍筋每隔1箍与主筋按梅花型点焊固定。钢筋笼四周每隔2m设置定位垫块,制作完成后用12t汽车吊吊装就位。清孔并经检查合格后即下钢筋笼,钢筋笼四周绑扎三角UPVC管制作钢筋垫块,以保证桩的保护层厚度。钢筋笼分两节吊装,两节之间采用焊接连接,采用汽车吊吊装,先吊起第1节钢筋笼,下至距孔口0.5m时,在井口用钢管固定,将上节钢筋笼吊起对准焊接主筋,然后用吊车将钢筋笼吊起,抽出横担,缓缓放入桩孔内就位。钢筋骨架安装就位后,采取固定措施以防浇筑混凝土时钢筋笼上浮。
(2)拼组与吊放导管导管内径为300mm,壁厚3mm,每节长1~2m,每节采用法兰盘、螺栓垫以胶垫连接。下管前检查导管是否圆滑顺直,尺寸是否准确,安装是否严密,并进行密封试验。不符要求须进行修整,修整合格后编号使用。采用吊车分成多节吊入孔内,在孔顶进行连接拼组。
(3)安装混凝土储存斗及浮球灌注水下混凝土必须连续进行,为保证一次灌注足够数量的混凝土,装满一斗灌注一次,储存斗的容量一般为导管总体积的1.5倍或2~3m高桩孔的体积。为了隔水以保证混凝土质量,在导管内安装一浮球,使其能阻水并平稳地浮出水面。
2.水下混凝土浇筑
水下混凝土灌注采用混凝土拌和站集中拌和,混凝土搅拌车运输。同时配备摇臂式泵车,导管法水下灌注。混凝土配合比现场挂牌,混凝土坍落度18~22cm。灌注导管选用φ258涡轮式导管,加密封圈不漏水,导管底距孔底0.3~0.5m,导管固定于孔口架,装上漏斗,下好隔水塞,按计算保证埋管深度大于1.0m的初灌量进行初灌。初灌量计算:Vf=π/4d2(H+h+0.5t)+π1/4d12h1h1=h2γd/γw式中:Vf—初灌量(m3);d—桩孔直径(1.5m);d1—导管内径(0.25m);H—导管埋入混凝土深度(取1m);h—导管下端距灌注前测得高度(取0.3m);t—灌注前孔底沉渣厚度,h1—导管内混凝土高度(m);h2—混凝土液面以上高度,按27m桩深计;γd—泥浆比重,取1.15t/m3;γw—混凝土比重,取2.5t/m3。则h1=h2γd/γw=27×1.15/2.5=12.42m;Vf=π/4×1.52(1+0.3+0.5×0.4)+π1/4×0.252×12.42=3.26m3。则漏斗和储料斗的总容量须大于3.26m3。混凝土的灌注时间控制不少于2m/h。灌注混凝土必须连续进行。在灌注混凝土过程中,经常用测锤测定混凝土的上升高度,逐步提升,拆卸导管,保证导管的埋深。灌注到位后,预加一定高度以保证桩头质量,预加高度确定为0.5m,凿除后按设计整理好钢筋。
三、质量控制方法
1.工序质量检查
(1)孔位、孔深施工过程中经常用钢尺测量护筒或桩孔中心至控制点或控制线的距离检查孔位。钻孔时经常用钻具测量孔深。
(2)清孔包括孔底沉渣厚度检查和孔内泥浆性能检查。泥浆护壁成孔灌注桩的清孔质量检查在清孔结束1h后进行。
(3)孔径和孔形根据设计桩径制作笼式井径器入孔检测。笼式井径器用Ф8和Ф12的钢筋制作,其外径等于钻孔的设计孔径,长度等于孔径的3~4倍。检测时,将井径器吊起,使笼的中心、孔的中心与起吊钢绳保持一致,慢慢放入孔内,上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径;若中途遇阻则有可能在遇阻部位有缩径或孔斜现象,应采取措施予以清除。孔形检查采用开挖检查,即在试桩结束后,直接观测检查桩身形状在相应土层中的变化。
(4)桩孔竖直度施工过程中应多次加强桩孔竖直度的检测。本工程采用圆球检测法,在孔口沿钻孔直径方向设一标尺,标尺中点与桩孔中心吻合,将圆球系于测绳上,量出滑轮到标尺中点距离H。将圆球慢慢放入孔底,待测绳静止不动后,读得测绳在标尺上的偏距e,再根据tga=e/H求得孔斜值并作图。
(5)混凝土浇筑每浇筑50m3必须有一组试件;小于50m3的单桩,每根桩须有一组试件。同一配合比的混凝土,每班至少有一组试件。每组三块试件在同一盘混凝土中取样制作。
2.成桩质量检查钻孔灌注桩质量检测采用超声波法和小变仪法(锤击法)检测,或按监理工程师要求的检测方法进行。在浇注水下混凝土时预埋三根钢管或塑料管。
3.施工中常见问题及处理
(1)护筒冒水护筒外壁冒水,如不及时处理,严重者会造成护筒倾斜和位移,桩孔偏斜,甚至无法施工。冒水原因为埋设护筒时周围填土不密实,或者由于起落钻头时碰动了护筒。处理方法:初发现护筒冒水,可用粘土在护筒四周填实加固;如护筒严重下沉或位移,则需返工重埋。
(2)孔壁坍塌在钻孔过程中,详细绘制孔位处的地质剖面图,特别是粘砂地层及砂层的埋深和厚度,以便对不同土层选用合适的钻头、钻速和泥浆指标等。在钻进过程中,根据地层的变化,对不同土层采用不同的钻进方法。在粘性土钻进,选用平尖底钻头,中等钻速,大泵量,稀泥浆;在砂粘土、粉砂土中慢速钻进,选用平底钻头,控制进尺,大泵量,稠泥浆钻进。在钻孔和清孔过程中,注意保持好孔内规定的泥浆面的高度,随时补充损耗、漏失的泥浆,保证钻孔中的泥浆浓度。在钻孔过程中,如遇到可塑性砂粘土地层时,向孔内投入一定数量的碎石,以防止糊钻,提高钻进速度。如发现在排出的泥浆中不断出气泡,有时护筒内的水位突然下降,这都是塌孔的迹象。其原因为土质松散、泥浆护壁不好、护筒水位不高等造成。处理方法是保持孔内水位,加大泥浆比重,以稳定孔壁。如缩颈、塌孔严重,或泥浆突然漏失,立即回填粘土,待孔壁稳定后再进行钻孔。
(3)钻孔偏斜造成钻孔偏斜的原因是钻杆不垂直,钻头导向部分太短,导向性差,土质软硬不一,或遇上孤石等。针对地质情况,选用鼠笼型钻头,这种钻头具有切削速度大、排渣性能好、不易粘结等特点,钻进成孔前认真检查机械设备及安装质量,随时观察护筒是否松动和漏水,钻进时采用慢转以保持钻具的导向性,根据地层情况变化,适当调整钻机速度,对砂层适当增大泥浆比重,以较慢钻速通过。钻孔偏斜处理方法是减慢钻速,并提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬层,转入正常钻孔状态。
四、结语
【关键词】供应链管理 培养目标 教学改革 素质教育
2005年1月,美国物流管理协会(CLM-council of logistics management)正式更名为供应链管理专业委员会(CSCMP-council of supply chain management professional),这标志着全球的供应链管理时代的到来。同时,随着供应链管理论坛、供应链管理年会在国内的不断召开,供应链管理的理念已经被越来越多的企业和专业人士所了解并应用。在这样的背景下,为了真正提高学生对供应链管理的学习兴趣和效果,加深学生对供应链理念的透彻了解,将理论与实践更好地结合起来,供应链管理课程的教学改革就势在必行了。笔者在供应链管理教学过程中,尝试着改革传统的教学方法及考试模式,颇受学生欢迎。现对供应链管理教学中的诸多方面提出几点自己的看法,以期对供应链管理的教学改革能起到一定的积极作用。
一、制定明确的学习目标
供应链管理是物流管理专业的一门综合性专业课程。结合现有高职高专类物流管理专业培养的总目标――能适应社会主义市场经济发展需要的德智体美劳全面发展、能从事各类物流管理工作的、应用型中高级专门人才。供应链管理课程的学习目标和任务应是使学生通过对供应链管理的系统学习,熟练掌握供应链管理的基础理论、设计、方法、管理、库存策略、信息策略等,并能够运用供应链管理的相关理念进行管理,解决问题。教学目标不但强调掌握理论知识,更注重运用理论方法解决实际问题。针对上述目标和任务,在教学过程中的做法应该是在讲授理论的同时,注重学生实际能力的培养和训练。在规定要达到的知识结构中,必须包含所要掌握的技巧,把能力的培养提高到一个更高的高度,才能与物流管理专业的总目标相对接。
二、教学内容的改革
1、加强与其他专业基础课及专业课程的联系
供应链管理是一门综合性专业课程,它与现代物流学、仓储管理、运输管理、物流信息系统、采购管理等课程联系紧密,并在这些学科基础上建立起来。学生在学习本门课程之前,通常已对上述学科的知识有一定掌握。在教学或学习中应注意供应链管理课程与上述学科的课程的相互衔接,对已学的理论与知识回顾复习,以便更好地学习和掌握供应链管理课程。
2、加强对供应链管理动态等前沿知识补充学习
由于教科书的时滞性,及供应链理念在我国传播速度不断加快,我国企业间对供应链管理的认识更新较快等原因,教学内容往往不能及时地反映供应链管理的最新动态及前沿知识。因此在教学过程中,应及时补充供应链管理的前沿知识及最新动态,使学生吸收最新理念与知识,能够与时俱进。在教学过程中,授课教师应做到持续学习,时时把握新的理论动态,在课堂中给学生以新知识的补充;另外,授课教师还应该引导学生掌握供应链管理相关前沿知识的学习方法和途径,使其具备较好的自学能力,这对于大学生而言,也是一项不可或缺的要求。
3、加强对供应链管理应用实例的分析学习
由于传统的教科书上的内容普遍存在以理论、概念为主,对分析及实务内容涉及较少,甚至没有。如果只是单纯的照搬书本知识,不利于培养学生的动手能力和独立思考能力,因此在教学过程中应注重对相关理论及供应链管理应用实例的学习。如全球十大供应链管理实例――沃尔玛供应链管理、DELL供应链管理、福特供应链管理等,以及我国供应链管理应用的典型例子如宝供物流供应链、中铁快运大客户管理、宏基流程重组实例等。通过应用实例的学习,学生加强了对理论知识的掌握,提高了分析能力和应用能力。
三、教学方法的改革
教学方法是实现教学目标的渠道,也是能否吸引学生学习兴趣的关键所在。由于供应链管理是一门综合性性很强的学科,因此,对法学课程的教学不应采取理论课常用的满堂灌的教学方法,而应采取灵活的启发式教学。
1、案例教学法
案例教学法是推进素质教育、培养应用型人才的有效途径。案例教学法在管理学中的应用非常多,通常可取得很好的教学效果,尤其是高职高专类的学生更是受益匪浅。案例教学可以培养学生的内在素质和能力,培养学生的口才,实用性强,收效明显。案例教学法是由主讲教师根据教学进度和需要,适时提出精选案例,通过引导学生对个案进行学习讨论,启发学生结合理论知识分析其成功或失败的原因,从而实现由具体到一般的抽象过程。这种教学方式的最大特点,是能够将直接的抽象理论与具体的案例结合起来,使学生能够掌握抽象理论在实际工作中的运用方法,从而使理论知识具有生动性和形象化的特征,摆脱了传统的概念教学的模式。
需要指出的是,相对于传统教学模式,案例教学对主讲教师提出了更高的要求。教师要善于关注供应链实务,收集典型案例,在众多的案例当中精选适合本专业课程教学的典型案例。同时教师要对案例的原始材料进行适当的加工整理,使案例的整个脉络清晰、重点突出,具有较强的针对性。笔者在教学过程中精选了沃尔玛供应链管理应用、中铁快运大客户管理以及DELL供应链管理等实例,精心组织学生进行案例学习及分析,很受学生欢迎,课堂气氛活跃,效果甚为明显。
2、观看影像资料
除了案例学习之外,为了增强学生对理论知识的学习效果,在供应链管理教学过程中可以适当地增加影像资料学习的机会。在我国现有管理学者中,有不少对管理理论既是优秀的传播者,同时还是成功的实践者,如余世维、林伟贤等。由于他们具有丰富的实践经验,所以对理论的理解和把握更加深刻,表达方式活泼,语言风趣生动,案例真实可信。如余世维的核心竞争力影像资料,林伟贤的资源整合系列资料等,都是值得借鉴的经典教材。学生通过观看相关影像资料,激发了更大的的学习热情,同时加深了对理论知识的理解。
3、模拟实验
为了让学生更好地掌握相关的理论知识,把握理论的实质,在供应链课程教学过程中可以适当组织学生进行模拟实验。如模拟供应链中各环节协作过程,通过模拟更好掌握供应链管理中协作的重要性,信任的必要性,供应链协作中牛鞭效应现象的普遍性,以及有效的消弱措施等。同时,还可以让学生对供应链现状进行调研,发现供应链在发展中的问题,初步学会利用所学的供应链设计、供应商管理、客户关系管理及流程重组等理论知识对其进行诊断,提出行之有效的改进意见。在进行模拟实验的过程中,为保证模拟实验收到如期的良好效果,模拟实验前教师应设计好实验方案,在实验过程中给予学生充分的指导和帮助。
四、考核方式的改革
核是大学教育的一个重要环节,在评判教师的教学质量和学生学习的优劣方面占有重要地位。供应链管理的考核,传统上我国各大专院校多习惯于采用课程结束后的期末闭卷考试方式。这种考核对于校方和教师来说没有难度容易操作,但考核方式单一呆板、内容单调枯燥,缺乏对学生知识、能力与素质的综合考查,其结果是导致学生考前死记硬背的多,独立分析归纳的少,极不利于学生综合能力和创新精神的培养。由此可见,对供应管理考核方式的改革势在必行。
不妨尝试一下这样的考核模式:一方面在考核内容上提倡理论与应用并重,考核学生对知识的把握程度,可以借助案例分析,应用解析等题型考核学生对知识的应用能力;另一方面在考核形式上实现多样化,考核不再只是单纯的一张试卷,可以把考试和论文相结合,把理论考试和实训技能考核相结合,把开卷考试和闭卷考试相结合。例如为了考查学生对于重点内容及课程体系的把握,可以采用半开卷的形式,允许学生考试时带一张A4大小的纸,上面所写内容不限,但是复印无效,必须是自己手写。这样学生在考前不只是单纯地背概念,而是更注重对理论知识体系的归纳与把握。
五、提高教师素质
师资水平对教学质量而言是至关重要的。从某种意义上来讲,在一定程度上,学生水平的高下取决于教师水平的高下。为了适应市场对物流管理专业人才的需求,首先就要提升教师的素质和能力。比如通过鼓励教师到企业挂职锻炼,参与企业的物流活动,为企业策划物流管理方案,提高实践能力;制定相关政策,通过报销学费等方式鼓励教师报考研究生或博士生;鼓励有条件的教师向一专多能型方向发展等。另外对青年教师可通过有经验的老教师传帮带,尽快提高业务素质,提升教学水平。
教师要拥有广博、丰富的专业知识,知识是培养创新能力的基础。教师知识面要广,专业知识要精,不但熟悉自己所教课程中最基础的知识,还要弄清楚该学科的最新动态、最新成果,对相关学科也要有一定程度的了解。为此,教师要不断学习和充实,完善自己的知识结构,提高自身的知识储量,使自己不仅具有纵向专业知识和技能,还具有横向的综合知识和技能,由封闭的学科型向开放的能力型转变。
教师应有一定的创新意识和创新思维。实践证明,创新意识越强烈,追求创新的动力就越充足。只有在强烈创新意识的引导下,才可能产生强烈的创新动机。创新动机一旦产生,就会转化为自觉行动,积极改变现状。在教学活动中,教师应有自己独特的教学方法和教学风格,不照本宣科,不搞传统的注入式、满堂灌教学,要善于启迪、诱导,激发学生的创新欲望,开发学生的创新潜能,塑造学生的创新品格。
总之,供应链管理课程的教学如能从教学目标、教学内容、教学方法及教师素质等方面进行系统性的改革,无疑将对物流管理专业学生专业知识和专业素养的提升有很大益处。
【参考文献】
[1] 杨丽明:管理类课程案例教学的探索[J].中国科技信息,2005(15).
[2] 朱金生、 刘耀辉:案例教学法在教学中的应用探讨[J].理工高教研究,2005(12).