旋風(fēng)除塵器性能實驗

1、環(huán)工綜合實驗 實驗報告實 驗 名 稱：旋風(fēng)除塵器性能實驗班 級 環(huán)工0902 學(xué) 號091410224 姓 名 孫楊雨 實驗日期 2012.4.6 指導(dǎo)老師：余陽小組成員：孫揚雨、王健、王玉佳、馬莉、王玥麗一、 實驗?zāi)康?. 通過實驗掌握旋風(fēng)除塵器性能測定的主要內(nèi)容和方法，并且對影響旋風(fēng)除塵器性能的主要因素有較全面的了解，同時掌握旋風(fēng)除塵器人口風(fēng)速與阻力、全效率、分級效率之間的關(guān)系以及人口濃度對除塵器除塵效率的影響。2. 進一步了解流量大小等因素對旋風(fēng)除塵器效率的影響和熟悉除塵器的應(yīng)用條件。二、 實驗原理旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力將塵粒從合塵氣流中分離出來的除塵裝置。旋轉(zhuǎn)氣流的絕大

2、部分沿器壁自圓簡體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運動，形成下降的外旋含塵氣流，在強烈旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠遠大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動量和自身的重力沿壁面下落進入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達圓錐體底部后沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。自進氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋處流動，然后沿排氣管外側(cè)向下流動，當(dāng)達到排氣管下端時，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從排氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。實驗設(shè)備如下圖：實驗原理相關(guān)問題:1. 如何通過測定進風(fēng)口靜壓值計算氣體流量？式中：Q除塵器進出

3、風(fēng)口流量 m3/h Pj 測壓環(huán)感測靜壓 mmH2O 進風(fēng)口空氣的密度 kg/m3 ，現(xiàn)取1.299 g/m3 速度校正系數(shù) =0.97 A測壓環(huán)所在斷面面積 m2 ，經(jīng)測量得進出口半徑都為15cm A = × R12 = 3.14 × 0.152 = 0.0707 m22. 影響旋風(fēng)除塵器除塵效率的主要因素有哪些？(1)進氣口旋風(fēng)除塵器的進氣口是形成旋轉(zhuǎn)氣流的關(guān)鍵部件，是影響除塵效率和壓力損失的主要因素。切向進氣的進V1面積對除塵器有很大的影響進氣口面積相對于筒體斷面小時，進入除塵器的氣流切線速度大，有利于粉塵的分離。 (2)圓筒體直徑和高度圓筒體直徑是構(gòu)成旋風(fēng)除塵器的最

4、基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對粉塵產(chǎn)生的離心力與圓筒體直徑成反比，在相同的切線速度下。簡體直徑D越小。氣流的旋轉(zhuǎn)半徑越小，粒子受到的離心力越大塵粒越容易被捕集。因此，應(yīng)適當(dāng)選擇較小的圓筒體直徑，但若筒體直徑選擇過小，器壁與排氣管太近，粒子又容易逃逸：筒體直徑太小還容易引起堵塞，尤其是對于粘性物料。當(dāng)處理風(fēng)量較大時，因筒體直徑小處理含塵風(fēng)量有限，可采用幾臺旋風(fēng)除塵器并聯(lián)運行的方法解決。并聯(lián)運行處理的風(fēng)量為各除塵器處理風(fēng)量之和阻力僅為單個除塵器在處理它所承擔(dān)的那部分風(fēng)量的阻力。但并聯(lián)使用制造比較復(fù)雜，所需材料也較多。氣體易在進口處被阻擋而增大阻力。因此，并聯(lián)使用時臺數(shù)不宜過多。筒體總高度是指除塵器

5、圓簡體和錐筒體兩部分高度之和。增加簡體總高度，可增加氣流在除塵器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，使含塵氣流中的粉塵與氣流分離的機會增多，但筒體總高度增加，外旋流中向心力的徑向速度使部分細小粉塵進入內(nèi)旋流的機會也隨之增加，從而又降低除塵效率。筒體總高度一般以4倍的圓筒體直徑為宜，錐筒體部分，由于其半徑不斷減小，氣流的切向速度不斷增加，粉塵到達外壁的距離也不斷減小，除塵效果比圓筒體部分好。因此，在簡體總高度一定的情況下，適當(dāng)增加錐筒體部分的高度，有利提高除塵效率。一般圓筒體部分的高度為其直徑的15倍，錐筒體高度為圓筒體直徑的25倍時?？色@得較為理想的除塵效率。(3)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸對其性能的影響旋風(fēng)除塵器的各個部件都

6、有一定的尺寸比例每一個比例關(guān)系的變動，都能影響旋風(fēng)除塵器的效率和壓力損失。其中除塵器直徑、進氣口尺寸、排氣管直徑為主要影響因素。它們的變化對除塵器性能的影響關(guān)系見表1。在使用時應(yīng)注意，表1中所示的尺寸只能在一定范周內(nèi)進行調(diào)整，當(dāng)超過某一界限時有利因素也能轉(zhuǎn)化為不利因素。另外，有的因素對于提高除塵效率有利，但卻會增加壓力損失，因而對各因素的調(diào)整必須兼顧。(4)排風(fēng)管排風(fēng)管的直徑和插入深度對旋風(fēng)除塵器除塵效率影響較大。排風(fēng)管直徑必須選擇一個合適的值，排風(fēng)管直徑減小，可減小內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)范圍，粉塵不易從排風(fēng)管排出；有利提高除塵效率，但同時出風(fēng)口速度增加。阻力損失增大。若增大排風(fēng)管直徑，雖阻力損失可明顯

7、減小，但由于排風(fēng)管與圓筒體管壁太近，易形成內(nèi)、外旋流“短路”現(xiàn)象，使外旋流中部分未被清除的粉塵直接混入排風(fēng)管中排出，從而降低除塵效率。一般認為排風(fēng)管直徑為圓筒體直徑的O506倍為宜。排風(fēng)管插入過淺。易造成進風(fēng)口含塵氣流直接進入排風(fēng)管，影響除塵效率：排風(fēng)管插入過深易增加氣流與管壁的摩擦面，使其阻力損失增大。同時使排風(fēng)管與錐筒體底部距離縮短，增加灰塵二次返混排出的機會。排風(fēng)管插入深度一般以略低于進風(fēng)口底部的位置為宜。(5)排灰口排灰口的大小與結(jié)構(gòu)對除塵效率有直接的影響。增大排灰I：1直徑可使除塵器提高壓力降。對提高除塵效率有利。但排灰口直徑太大會導(dǎo)致粉塵的重新?lián)P起。通常采用排灰口直徑Do=(050

8、1)Do。(6)操作工藝參數(shù)在旋風(fēng)除塵器尺寸和結(jié)構(gòu)定型的情況下。其除塵效率關(guān)鍵在于運行因素的影響。(7)流速旋風(fēng)除塵器是利用離心力來除塵的，離心力愈大，除塵效果愈好。(8)粉塵的狀況粉塵顆粒大小是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。處于旋風(fēng)除塵器外旋流的粉塵在徑向同時受到兩種力的作用，一是由旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度所產(chǎn)生的離心力，使粉塵受到向外的推移作用；另一個是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度所產(chǎn)生的向心力。使粉塵受到向內(nèi)的推移作用。在內(nèi)、外旋流的交界面上，如果切向速度產(chǎn)生的離心力大于徑向速度產(chǎn)生的向心力則粉塵在慣性離心力的推動下向外壁移動，從而被分離出來；如果切向速度產(chǎn)生的離心力小于徑向速度產(chǎn)生的向心力，則粉塵在向心力

9、的推動下進入內(nèi)旋流，最后經(jīng)排風(fēng)管排出。如果切向速度產(chǎn)生的離心力等于徑向速度產(chǎn)生的向心力，即作用在粉塵顆粒上的外力等于零，從理論上講粉塵應(yīng)在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實際上由于氣流處于紊流狀態(tài)及各種隨機因素的影響，處于這種狀態(tài)的粉塵有50的可能進入內(nèi)旋流，有50的可能向外壁移動，除塵效率應(yīng)為50。此時分離的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時，內(nèi)、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網(wǎng)，大于分割粒徑的粉塵被篩網(wǎng)截留并捕集下來小于分割粒徑的粉塵，則通過篩網(wǎng)從排風(fēng)管中排出。旋風(fēng)除塵器捕集下來的粉塵粒徑愈小，該除塵器的除塵效率愈高。離心力的大小與粉塵顆粒有關(guān)，顆粒愈大，受到離心力愈大。當(dāng)粉塵的粒徑和切向速度愈

10、大，徑向速度和排風(fēng)管的直徑愈小時，除塵效果愈好。氣體中的灰分濃度也是影響出口濃度的關(guān)鍵因素。粉塵濃度增大時，粉塵易于凝聚，使較小的塵粒凝聚在一起而被捕集，同時，大顆粒向器壁移動過程中也會將小顆粒挾帶至器壁或撞擊而被分離。但由于除塵器內(nèi)向下高速旋轉(zhuǎn)的氣流使其頂部的壓力下降部分氣流也會挾帶細小的塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上到達頂部后，沿排氣管外壁旋轉(zhuǎn)向下由排氣管排出，導(dǎo)致旋風(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100。根據(jù)除塵效率計算公式：式中：一一除塵效率；S0出口處的粉塵流出量，kg/h；Si進口處的粉塵流入量，kg/h。因為旋風(fēng)除塵器的除塵效率不可能為100，當(dāng)進口粉塵流入量增加后，除塵效率雖有提高，排風(fēng)管排出粉

11、塵的絕對量也會大大增加。所以，要使排放口的粉塵濃度降低，則要降低人口粉塵濃度，可采取多個旋風(fēng)除塵器串聯(lián)使用的多級除塵方式達到減少排放的目的。(9)運行的影響旋風(fēng)除塵器下部的嚴(yán)密性是影響除塵效率的又一個重要因素。含塵氣體進入旋風(fēng)除塵器后沿外壁自上而下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運動，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流到達錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)。旋風(fēng)除塵器內(nèi)的壓力分布，是軸向各斷面的壓力變化較小，徑向的壓力變化較大(主要指靜壓)，這是由氣流的軸向速度和徑向速度的分布決定的。氣流在筒內(nèi)作圓周運動，外側(cè)的壓力高于內(nèi)側(cè)，而在外壁附近靜壓最高，軸心處靜壓最低。即使旋風(fēng)除塵器在正壓下運動，軸心處也為負壓，且一直延伸到排灰口處

12、的負壓最大。稍不嚴(yán)密，就會產(chǎn)生較大的漏風(fēng)，已沉集下來的粉塵勢必被上升氣流帶出排氣管。所以。要使除塵效率達到設(shè)計要求。就要保證排灰口的嚴(yán)密性，并在保證排灰口的嚴(yán)密性的情況下，及時清除除塵器錐體底部的粉塵，若不能連續(xù)及時地排出，高濃度粉塵就會在底部流轉(zhuǎn)，導(dǎo)致錐體過度磨損。3.旋風(fēng)除塵器的壓力損失如何求？ 壓力損失的測定： P=P（進口全壓）- P（出口全壓） 因為進出風(fēng)管面積相等，所以進出口動壓相等， 所以P=P（進口靜壓）- P（出口靜壓）三、 試劑與儀器滑石粉、旋風(fēng)除塵裝置、微壓計、電子秤裝置實物圖如下：四、 實驗步驟隨機選取三個 流量運行旋風(fēng)除塵器，分別測進風(fēng)口和出風(fēng)口的靜壓，然后在進風(fēng)口3

13、分鐘內(nèi)均勻送入M0克滑石粉，停機稱量灰斗中收集的滑石粉的質(zhì)量M1，計算該除塵裝置的除塵效率。1.測除塵效率。 2. 氣流量的測定(靜壓法)：式中：Ps進口處氣流平均靜壓； 流量系數(shù)，0.99； 空氣密度，1.299g/m3; A閥管截面積(內(nèi)徑)。壓力損失的測定：P=P進口全壓-P出口全壓因為進出風(fēng)管面積相等，所以進出口動壓相等， 所以P=P進口靜壓-P出口靜壓五、 數(shù)據(jù)記錄與整理項目序號進口靜壓(Pa)出口靜壓(Pa)壓力損失 P (Pa)氣體流·量Q(m3/h)進塵量(g)捕集量(g)除塵效率(%)1-58-56851016966.38499.75431.0686.26%2-13

14、9-1815167629975.36500.00457.3291.46%3-117-2085196831820.78500.00462.9292.58%六、 注意事項1、實驗前注意進風(fēng)管道和旋風(fēng)除塵器內(nèi)部不要有粉塵殘留。 2、發(fā)塵要盡量均勻。 3、發(fā)塵完畢后，主要將旋風(fēng)除塵器內(nèi)部器壁上殘留粉塵敲擊震落灰斗中。七、 思考題1.試分析旋風(fēng)除塵器壓力損失，流量和除塵效率之間的關(guān)系？并請解釋原因。 答：旋風(fēng)除塵器是利用離心力來除塵的，離心力越大，除塵效果越好，離心力F=mv2/R，v為氣體的切向速率，即進氣口氣體流速，可見在一定范圍內(nèi)，進口氣速越高，除塵效率越高。由式：P=可知，旋風(fēng)除塵器的壓力損失與

15、入口風(fēng)速的平方成正比，即壓力損失與除塵效率成正比。適當(dāng)增加入口流速，能增加塵粒在運動中的離心力，使塵粒更易于分離，提高除塵效率。但是當(dāng)人口速度超過臨界值時，除塵效率增加的速度減慢；若流速進_步增加，除塵效率反而降低。2.某鄉(xiāng)鎮(zhèn)木材加工廠車間需要進行環(huán)保除塵治理，你會選擇旋風(fēng)除塵器嗎？為什么？試對某鄉(xiāng)鎮(zhèn)木材加工廠車間環(huán)保除塵治理方案進行設(shè)計。答：我會選擇旋風(fēng)除塵器。木材加工車間會產(chǎn)生很多木屑和混合碎料，旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造、安裝和維護管理，設(shè)備投資和操作費用都較低，在機械式除塵器中，旋風(fēng)式除塵器是效率最高的一種，它適用于非黏性及非纖維性粉塵的去除，大多用來去除5m以上的粒子，并聯(lián)的多管旋風(fēng)除塵器裝置對3m的粒子也具有8085%的除塵效率。方案設(shè)計：對于這類木質(zhì)碎料，普通的旋風(fēng)分離器不可能有效地分離其中的細微碎料顆粒，造成分離效率的降低，即使是BFL一5高效型旋風(fēng)分離器其排氣也難以滿足國家有關(guān)工業(yè)廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。而且木屑重量都很輕，使得分離難度加大。