2.1　实验装置与测试方法

2.1.1　实验装置与WSA结构

实验系统由WSA、液体储槽、液体循环泵（循环液泵）、风机、气液分离器以及与系统测试配套的液体和气体流量计、U形压差计等组成，如图2.1所示。

图2.1　实验装置与WSA结构图

1—WSA；2—喷孔部分；3—液体储槽；4—液体循环泵；5—气液分离器；6—转子流量计；7—U形压差计；8—阀门；9—风机

本实验装置中所用WSA的结构参照传统旋风分离器尺寸比例设计，旋风分离器由筒体、封头和中心排气管组成。筒体管径0.09m，总长0.7m，筒体上部设有水射流喷孔区域，其长度为0.3m，孔径为0.002m。射流喷孔沿径向每隔45°、轴向间距0.01m开孔，共8竖排30层 240个孔。与WSA多孔管壁相连接的夹套为水分布室，用于水射流。WSA的中心排气管管径0.05m，排气进口低于水射流区0.01m。封头采用常规旋风分离器螺旋进口封头，进口尺寸为0.034m×0.034m。

2.1.2　测试方法

在实验过程中，首先开启液体循环泵，使储槽中的水进入WSA的液体夹套，并经过多孔壁上的小孔产生面向旋流器中心的稳定轴对称射流。为获得从上至下均匀的射流水柱，液体循环水流量需大于1m³·h^-1，相对应的水射流初始速度大于0.381m·s^-1。然后，打开鼓风机，将空气从WSA的封头进气口切向输入其顶部，使其在WSA内产生强烈的空气旋流场，切割径向射流水柱，并向下做螺旋运动，经过气-液两相相互作用后，气雾从WSA的中心排气管排出至一个气-液分离器，实现气-液分离后排空，分离水循环流入储槽中。传统旋风分离器进口风速一般控制在8～20m·s^-1，为了比较全面地了解WSA的流体力学特性，本实验进口气速控制在4～20m·s^-1范围内。

实验采用空气-水系统测定，气体进、出口间的压降Δp用U形压差计测定。为了解旋流器内部气-液两相作用规律，实验中同时对离开气-液分离器的分离水进行收集，用于测定出口气雾中的液相含率ε_L，即单位体积出口气体中所含水量，所有条件下的实验均重复3次以上，以便获得比较稳定的结果。同时，为了观察液体射流柱的流型，对单孔喷射情况下的液体流动状态进行拍照。