旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)計(jì)算的研究

1、文章編號(hào):1OO8-7524C 2OO3D O8-OO21-O3IMS P 旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)計(jì)算的研究蔡安江C 西安建筑科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院, 陜西西安摘要:在理論研究和設(shè)計(jì)實(shí)踐的基礎(chǔ)上, 提出了旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法O 關(guān)鍵詞:旋風(fēng)分離器9壓力損失9分級(jí)粒徑9計(jì)算中圖分類號(hào):TD 922+-5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A71OO55DO引言旋風(fēng)分離器在工業(yè)上的應(yīng)用已有百余年歷離器性能的關(guān)鍵指標(biāo) 壓力損失AP 作為設(shè)計(jì)其筒體直徑D O 的基礎(chǔ), 用表征旋風(fēng)分離器使用性能的關(guān)鍵指標(biāo) 分級(jí)粒徑dc 作為其筒體直徑D O 的修正依據(jù), 來高效準(zhǔn)確低成本地完成旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)工作O 1壓力損失AP 的計(jì)算方法壓力損

2、失AP 是設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器時(shí)需考慮的關(guān)鍵因素, 對(duì)低壓操作的旋風(fēng)分離器尤其重要O 旋風(fēng)分離器壓力損失的計(jì)算式多是用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)成的經(jīng)驗(yàn)公式, 實(shí)用范圍較窄O由于產(chǎn)生壓力損失的因素很多, 要詳盡計(jì)算旋風(fēng)分離器各部分的壓力損失, 我們認(rèn)為沒有必要O 通常, 壓力損失的表達(dá)式用進(jìn)口速度頭N H 表示較為方便O 進(jìn)口速度頭N H 的數(shù)值對(duì)任何旋風(fēng)分離器將是常數(shù)O 目前, 使用的旋風(fēng)分離器為減少壓力損失和入口氣流對(duì)筒體內(nèi)氣流的撞擊干擾以及其內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的渦流, 進(jìn)口形式大多從切向進(jìn)口直入式改為18O 36O 的蝸殼式, 但現(xiàn)有文獻(xiàn)上的壓力損失計(jì)算式均只適用于切向進(jìn)口, 不具有通用性, 因此, 在參考大量實(shí)驗(yàn)

3、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上, 我們提出了壓力損失計(jì)算的修正公式, 即考慮入口阻力系數(shù), 使其能適用于各種入口型式下的壓力損失計(jì)算O 修正的壓力損失計(jì)算式是:史O 由于它具有價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單無相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件操作方便性能穩(wěn)定壓力損耗小分離效率高維護(hù)方便占地面積小, 且可滿足不同生產(chǎn)特殊要求的特點(diǎn), 至今仍被廣泛應(yīng)用于化工礦山機(jī)械食品紡織建材等各種工業(yè)部門, 成為最常用的一種分離除塵裝置O旋風(fēng)分離器的分離是一種極為復(fù)雜的三維二相湍流運(yùn)動(dòng), 涉及許多現(xiàn)代流體力學(xué)中尚未解決的難題, 理論研究還很不完善O 各種旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)工作不得不依賴于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和大量的工業(yè)試驗(yàn), 因此, 進(jìn)行提高旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)計(jì)算精度提高設(shè)計(jì)效率,

4、 降低設(shè)計(jì)成本的研究工作就顯得十分重要O科學(xué)合理地設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)過程中充分考慮其所分離顆粒的特性流場(chǎng)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)等因素O 一般旋風(fēng)分離器常規(guī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定旋風(fēng)分離器的筒體直徑D O , 只要準(zhǔn)確設(shè)計(jì)計(jì)算出筒體直徑D O , 就可以依據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)完成其它結(jié)構(gòu)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)O 鑒于此, 我們?cè)诶碚撗芯亢驮O(shè)計(jì)實(shí)踐的基礎(chǔ)上, 提出了分級(jí)用旋風(fēng)分離器筒體直徑D O 的計(jì)算方法O 即用表征旋風(fēng)分收稿日期:2OO3-O3-O3-21-AP =CjPV j 7N H 2IM8P 利用該公式就可以較準(zhǔn)確地計(jì)算出所設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的筒體直徑D 0 然后依據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)已有的文獻(xiàn)資料和設(shè)計(jì)要求就可以初步

5、完成旋風(fēng)分離器其它結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算03分級(jí)粒徑c c 的計(jì)算方法旋風(fēng)分離器初步設(shè)計(jì)完成后 為減少大量的工業(yè)試驗(yàn) 降低設(shè)計(jì)成本 我們采用設(shè)計(jì)要求的分級(jí)粒徑c c 值 對(duì)所設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的性能進(jìn)行理式中:C j 入口型式阻力系數(shù) 選擇時(shí)見表;P 氣體密度;V j 入口速度 其冪指數(shù)7在1. 52之間變化 一般7可取為2;壓力損失AP 的計(jì)算式將作為設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器筒體直徑D 0的計(jì)算基礎(chǔ)0表1入口阻力系數(shù)入口方式直切90o 蝸殼180o 蝸殼C j10. 6940. 42壓力損失AP 與筒體直徑D 0間的計(jì)算關(guān)系壓力損失AP 計(jì)算式中 由旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸求得進(jìn)口速度頭N H 的計(jì)算式已在各種文獻(xiàn)

6、中提出0我們分析認(rèn)為:CaSal -Benot Barth Stairmand Shepherd 和Lapple 的計(jì)算式比Alexander 和FiSt 的計(jì)算式要好0但Barth 和Stairmand 的計(jì)算式復(fù)雜 而Shepherd 和Lapple 的計(jì)算式簡(jiǎn)單 卻不精確0CaSal -Benot 的計(jì)算式簡(jiǎn)單 且精確性較好 其計(jì)算式為:N H =11. 3 (2c e2 +3. 33(2 令:a =f 1D 0(3 b =f 2D 0(4 c e =f 3D 0(5式中:f 1 旋風(fēng)分離器的進(jìn)口高度系數(shù);f 2 旋風(fēng)分離器的寬度系數(shù); f 3 旋風(fēng)分離器的排出管直徑系數(shù)0將(3 (4

7、(5 代入(2 得:H =22N f 34+3. 33(6 因:V j =ab(7則將(3 (4 式代入(7 式得:V j =f 1f 2D 02(8 將(6 (8 式代入(1 式 整理得:2D 0=(1f 34+(f 1f 2 22AP 4(922論校驗(yàn)計(jì)算0關(guān)于分級(jí)粒徑的計(jì)算理論主要有沉降分離理論(轉(zhuǎn)圈理論 紊流混摻層流邊界層分離理論和平衡軌道分離理論(篩分理論假想圓筒理論 三種 根據(jù)這三種理論 國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多分級(jí)粒徑的計(jì)算式0在理論分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 我們認(rèn)為采用平衡軌道分離理論推導(dǎo)的計(jì)算式較為合適0Barth Barth-LeimWeber MuSchelknatz 木村典夫

8、和池森龜鶴等學(xué)者均以此理論在各自特定的流場(chǎng)模式條件下 給出了分級(jí)粒徑的計(jì)算式0經(jīng)過大量的設(shè)計(jì)實(shí)踐 我們選用下列計(jì)算式較為理想0設(shè)計(jì)常規(guī)型旋風(fēng)分離器(如Stairmand 型 時(shí) 可選用下式:cc =2j Tk 3(P p -P v j h 2 1OBE m (k 3B -O 2+3E m式中O =1. 15Re +0. 04B =0. 43Re+0. 4E 0=1. 62(1. 56+R e E m =3. 05 0eK 1=E 0 (OR e -1 2K 2=(1. 66-1. 46R e h2(h +h 1 2K 3=2+(2h2+ 2其中:Re =e 10; A j =a >b設(shè)計(jì)

9、長(zhǎng)錐體型旋風(fēng)分離器時(shí) 可選用下式:dC =A j n-0. 5IM8$ 10p J j h 120e(1+16. 2D 0n通過對(duì)旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)計(jì)算的研究 使設(shè)計(jì)工作減少了盲目性 且有規(guī)律可循 并可方便地達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求 同時(shí)又可有效地減少其使用性能的工業(yè)試驗(yàn) 降低設(shè)計(jì)成本 從而高效準(zhǔn)確低成本地完成旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)任務(wù)O 5參考文獻(xiàn)1盧壽慈 王佩云 譯. 粉體工程手冊(cè)M .北京, 化學(xué)工式中, n =e D 01. 8G h 1=2. 97D 0G 1=0. 6 上述各式中, A j 為入口面積G V j 為入口速度G 0p 為顆粒密度G u 為氣體粘度G S ZU 為軸向分速為零的軸向滯留

10、面 其高度為h 1G 1為滯留面的半錐角G 其余符號(hào)的含義見圖1所示O 將分級(jí)粒徑的理論計(jì)算值與設(shè)計(jì)要求的分級(jí)粒徑值進(jìn)行比較 調(diào)整旋風(fēng)分離器的相關(guān)設(shè)計(jì)值 直到滿足設(shè)計(jì)要求為止O業(yè)出版社 1992. 2金國(guó)淼 主編. 除塵設(shè)備設(shè)計(jì)M .上海, 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1985. 3Casal J Martinez -Benot J M . A new calculation methodof resistance in cycione separator J .chem Eng 1983(2.Research on design and calculationof cyclone air separ

11、atorCAI An -jiang(Xi anUniversity of Architecture 8TechnologyXi an Shanxi 710055 China abstract ,Based on the theoretical researches and designpractise the design and calculation method of cyclone air separator was put forward .圖14結(jié)語keywords ,calculationcyclone air separator G resistance G classified size G(上接36頁(yè)! 按照國(guó)家對(duì)資源開發(fā)利用的有關(guān)政策 做好總體規(guī)劃 安排好首采地段O 宜在劃定的鹽田范圍內(nèi)加強(qiáng)資源勘察程度 進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)或試驗(yàn)工程起步O實(shí)例三某廠油改煤熱電工程 顧客項(xiàng)目期短 設(shè)計(jì)與施工交叉進(jìn)行 則帶來現(xiàn)場(chǎng)施工中較多返工或圖紙修改O 由于現(xiàn)場(chǎng)施工管理到位 且強(qiáng)化了專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)修改力量 及時(shí)糾正 未給工程帶來較大損失O這類邊設(shè)計(jì)邊施工的模式在以往本院工程總承包的項(xiàng)目中常見 其最終結(jié)果都是要付出代價(jià)的#只是代價(jià)大和小之別O 特別是對(duì)某些工藝系統(tǒng)復(fù)雜 工藝軟件不甚成熟或自身設(shè)計(jì)