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1、旋风除尘器cyclone separator,旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于10m的尘粒,旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于510m以上的的颗粒物。工业上已有100多年的历史。 特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。 缺点：效率80%左右，捕集5m颗粒的效率不高，一般作预除尘用。,一、工作原理,1除尘器内气流与尘粒的运动 气流从宏观上看可归结为三个运动：外涡旋、内涡旋、上涡旋。,含尘气流由进口沿切线方向进
2、入除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称为外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。这股向上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。 气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。,2气流的速度 为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：切向速度V、径向速度Vr、轴向速度Vz。 1）切向速度 切向
3、速度是决定气流合速度大小的主要速度分量，也是决定气流质点离心力和颗粒捕集效率的主要因素。,切向速度的分布,2气流的速度,a切向速度Vt 外涡旋：Vt随半径r的减小而增大，在内外涡旋的交界面上Vt最大，交界面半径r0(0.660.65)rp，rp为排出管半径。 内涡旋：Vt随半径r的减小而减小。 某一断面上的切向速度分布规律为： 外旋：n=0.5，有 内旋：n=-1， 有 内外交界面：n=0，有Vt=常数，最大，对应直径为Di,Di=(0.61.0)De(排气管直径)。,B. 径向速度Vr： 假设内外涡旋的交界面是圆柱面，外涡旋均匀通过该柱面进入内涡旋，那麽认为气流通过此圆柱面时的平均速度就是外
4、涡旋气流的平均径向速度Vr。 Q处理气体量； F假想圆柱面表面积。,二、临界粒径与压降,1.半分离直径cut diameter 分级效率为50%的粉尘粒径为半分离直径或切割直径dc50。 临界粒径dcp愈小，除尘效率愈高。 2.除尘器内的压力 降pressure drop,除尘器内的压力 分布pressure distribution,尘粒在旋风器中受到两个力的作用： a.离心力 b.向心力,离心力ft： 向心力fd： (Rep1时),在交界面上尘粒有三种情况： ftfd 移向外壁 fdft 移向内壁 ft=fd 进去50%，出来50%，即除尘效率为50%。 一般而言：dp(100%)2-3d
5、p(50%),为什麽忽略了粉尘的质量呢？因为重力等于mg，离心力 设Vt=30m/s，r=0.1m， 离心力远远大于重力，故重力可忽略。,半分离直径的求法： 1拉波尔经验表达式：适用于切线、螺旋、蜗壳式入口旋风器。 H、B气流入口的宽度与高度； L1、L2圆筒与圆锥的高度。,临界粒径dcp 根据假想圆筒理论求取 由 ft=fd 得： r0假想圆柱面半径 当处理气量为Q(m3/s)时，则 代入上式得：,2阻力： 阻力系数 缺乏实验数据时，可用下式表示： K常数，等于2040； A进口面积，ab； L筒体长度； H锥体长度； dpp排出管直径。,的求法： 1）ShepherdLapple式， 2）
6、LouisThodore式，,（二）捕集效率,1经验式：水田木村典夫 D旋风器的直径 2由 的关系图查取 3,（四）影响效率的因素,1工作条件 1）进口速度VI,VI增大，则切向速度V增大，dcp减小，效率增大。但不能过大，过大会影响气流运动的方向（剧烈、方向混乱），破坏了正常的涡流运动，另外阻力会加大，故常选用V2=1225m/s。 2）除尘器的结构尺寸 一般而言，直径越小，Ft越大，则效率越小，过小易逃逸。出口管直径减小，则r0减小，减少了内涡旋，则效率增大。但dpp减小阻力会增大，故不能太小。 筒体长度增大，则效率增大，但过大阻力会增大，所以，筒体长度不大于5倍筒体直径。另外，希望锥体长
7、度大一点，这样会使切向速度大和距器壁短。 旋风器斜放对效率影响不大。,2流体性质 对于气体而言，增大对除尘不利，dcp增大，效率减小。温度增大，则增大，温度高或增大都会使效率减小。 粉尘粒径与密度：离心力跟粒径的三次方成正比，向心力跟粒径的一次方成正比。综合来说，dp增大则效率增大，又因为 所以，p小，难分离 ，影响捕集效率。,3分离器的气密性 漏风率：0% 、 5% 、 15% ： 90%、 50%、 0 要求保证旋风器的严密性。 旋风器一般：用于粒子较大（10m）的场合； 除尘效率不太高； 浓度较高时作为初级处理； 可串联使用。,三、旋风除尘器的分类及选型,（一）旋风除尘器的分类 1按气体
8、流动状况分： 切流返转式旋风除尘器：常用的型式为直入式和螺壳式。含尘气体由筒体沿侧面沿切线方向导入。 轴流式旋转除尘器：轴流直流式和轴流反旋式。 2按结构形式分：圆筒体、长锥体、旁通式、扩散式。,（二）旋风除尘器的选型,旋风除尘器的选型一般选用计算法和经验法。 计算法：由入口浓度c0，出口浓度ce（或排放标准）计算除尘效率； 选结构型式； 根据选用的除尘器的分级效率d（分级效率曲线）和净化粉尘的粒径频度分布f0，计算T,若T,即满足要求，否则按要求重新计算。 确定型号规格 计算压力损失。,经验法：计算所要求的除尘效率； 选定除尘器的结构型式； 根据选用的除尘器的Vi实验曲线，确定入口风速Vi；
9、 根据气量Q，入口风速Vi计算进口面积A； 由旋风器的类型系数 求除尘器筒体直径D，然后便从手册中查到所需的型号规格。,四、旋风除尘器的设计,步骤： 尺寸比例确定； 旋风除尘器的压力降； 效率。,（一）尺寸比例 1筒体直径D：D愈小，愈能分离细小颗粒，但过小易引起堵塞。 为此，有人用 作为限制指标。D：150-200mm800-1100mm 若处理气量大，可并联使用或采用多管式旋风器。 2入口尺寸（圆形和矩形） 为减小颗粒的入射角，一般采用矩形（长H、宽B、面积A、） 类型系数k一般取0.07-0.3，蜗壳型入口的k较大，D较小，处理气量Q大，H/B为2-4。,3排气管：多为圆形，且与筒体同心，一般d=(0.4-0.6)D0。 深度h：切线式h小，则压损小，但效率降低。经验取h)De或稍低于入口管底部。 4筒体L1 锥体L2： L1=（1.4-2.0）D L2=（2.0-3.0）D L1+ L25D（3-4）D L1/ L21.5/2.5较宜。 5圆锥角：一般取20-30 6排尘口直径Dc：Dc=(0.25-0.5)D0，一般Dc70mm,
