旋風除塵器的設計

1、分類號 編號煙 臺 大 學畢 業(yè) 論 文（設 計）閃速爐用旋風除塵器設計The design of cyclone dust collector used by flash furnace 申請學位： 工學學士學位 院 系： 機電汽車工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 指導老師： 2013年5月31日煙臺大學 閃速爐用旋風除塵器設計姓 名： 指導教師： 2013年5月31日煙臺大學煙臺大學畢業(yè)論文（設計）任務書院（系）：機電汽車工程學院姓名學號200923501213畢業(yè)屆別2013專業(yè)機械設計制造及其自動化畢業(yè)論文（設計）題目閃速爐用旋風除塵器設計指導教師學歷本科

2、職稱副教授所學專業(yè)機械設計具體要求(主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等)：1 閱讀與設計相關(guān)的文獻5-10篇。2 熟練使用UG等軟件建模，熟練使用AUTOCAD軟件繪制二維圖。3 繪制零件圖。裝配圖。4 認真完成畢業(yè)論文，字數(shù)不少于一萬五千字，格式按學院要求，主張圖文并茂，條理清晰。闡述設計過程，完成設計體會。進度安排：1.2013-03-10-2013-03-31: 查閱資料，熟悉UG,掌握旋風除塵器的原理與設計。2.2013-04-01-2013-04-30: 完成旋風除塵器的零件參數(shù)設計。3.2013-05-01-2013-05-10: 完成受力分析計算，改進相應零件，完成建模。4.20

3、13-05-11-2013-05-25: 完成旋風除塵器零件圖和裝配圖。5.2013-05-26-2013-06-05: 撰寫畢業(yè)論文及指導教師審查。指導教師（簽字）：年 月 日院（系）意見：同意教學院長（主任）（簽字）： 年 月 日備注：摘要旋風除塵器是現(xiàn)在社會中一種常用的除塵裝置，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，可以設計成不同使用性能的種類，。它還具有易于維修，價格低廉的優(yōu)點，所以在現(xiàn)代化的工廠中，旋風除塵器是一種必不可少的除塵裝置。本次畢業(yè)設計的目的是通過自己的努力設計出符合要求的能夠凈化指定空氣的除塵設備。設計中應該具有設計的詳細內(nèi)容，設計完成的圖紙和指定的計算分析。并且把設計內(nèi)容完善成

4、冊。各部件設計內(nèi)容設計主要包括筒體、錐體、進氣管、排氣管、排灰口的設計計算以及風機的選擇計算等組成，筒體與錐體的法蘭密封連接方式。設計成型之后需要進行強度校核等一系列強度計算。在獲得規(guī)定的性能的同時設計力求結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。設計完成之后，盡量參考文獻進行優(yōu)化設計。關(guān)鍵詞：旋風除塵器 各部件設計 法蘭密封連接 強度校核ABSTRACTIn the modern world，Cyclone dust collector is a common device。It has some advantages，like simple structure，easy to process，and it ha

5、s mand kinds of the machine。It has other advantages，like ease of maintenance，inexpensive。So，in the modern factory，it is a essential Equipment。The purpose of curriculum design is through their own efforts design products that meet removal equipment，who can specified the air。Design should have the det

6、ails of computational analysis，then put them into a book.The parts of my design should has barrel,cone,into the trachea,exhaust pipe,hopper and so on.After the design we should carry on the calculate of the cyclone dust collectors strength.If we Guarantee the performance,so we should find ways to ma

7、ke it simple and inexpensive.Key words: Cyclone dust collector Each component design Flange connection Strength check目錄第一章 緒論1第二章 旋風除塵器的工作原理與性能指標32.1閃速爐的簡介32.2旋風除塵器的工作原理32.3旋風除塵器的分類42.4旋風除塵器的特點42.5旋風除塵器內(nèi)的流場42.6旋風除塵器內(nèi)的壓力分布72.7旋風除塵器的性能及其影響因素7第三章旋風除塵器各部分尺寸的確定133.1形式的選擇133.2確定旋風除塵器的尺寸133.3筒體尺寸的確定133.4壓力

8、試驗及其強度校核17第四章 各個零部件的設計204.1筒體的設計204.2錐體的設計224.3排塵閥的設計234.4支座的選擇計算244.5 其他部分的設計274.6支架的設計計算27第五章 典型零件的建模過程325.1 筒體的建模325.2 錐體的建模345.3除塵閥的建模34第六章 計算壓力損失36后記39致謝40參考文獻41 煙臺大學畢業(yè)論文(設計) 第一章 緒論畢業(yè)設計是每位大學生畢業(yè)之前的一次綜合性的檢測。畢業(yè)設計需要每位學生通過大學四年里面所學的專業(yè)課、公共課的理論知識，然后通過查閱資料等實際方式，理論結(jié)合實際從而設計出符合要求的產(chǎn)品。畢業(yè)設計鍛煉了我們作為大學生應當具備的發(fā)現(xiàn)問題

9、，解決問題的能力，為我們以后走上工作崗位打下了一個良好的基礎。我的畢業(yè)設計是旋風除塵器，在拿到畢業(yè)設計題目之前，我對于旋風除塵器知之甚少。所以不斷地搜集資料，最終拿出設計方案。通過這次的畢業(yè)設計，我加深了專業(yè)課所學的知識，又學習了專業(yè)軟件的使用。我相信這次畢業(yè)設計對我以后的工作是很有幫助的。隨著人類發(fā)展和社會進步，我們越來越感激現(xiàn)代科技帶給我們的便利，同時我們也面臨著越來越嚴重的污染問題。水污染，大氣污染等已經(jīng)嚴重影響到了我們的健康。前段時間，全國持久不散的霧霾天氣現(xiàn)在依然讓人們感到大氣污染的嚴峻形勢。環(huán)境污染的原因是多方面的，有一些生活垃圾的污染，還有一些工業(yè)生產(chǎn)帶來的污染。對我們影響最大的

10、其實是工業(yè)生產(chǎn)中一些企業(yè)排放不達標所致。在一些工廠，我們隨處可見飄散的微塵，高聳的煙囪?？上攵?，這些污染物，特別是PM2.5以下的可吸入污染物對我們身體的健康有著很大的影響。經(jīng)濟發(fā)展應當以人為本，可持續(xù)發(fā)展，所以，環(huán)境污染的防止是迫在眉睫的?，F(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)上常用的除塵方式是使用除塵器除塵。主要的除塵器的除塵方式有濕式除塵裝置、機械式除塵、電除塵和袋式除塵器等。我畢業(yè)設計所做的課題是旋風除塵器的設計。旋風除塵器是機械式除塵裝置的一種，機械式除塵還有重力沉降等幾種常見的除塵方式。旋風除塵器對于除去直徑較大的塵粒效果顯著，而在處理一些污染物塵粒較小的情況下，效果不好。旋風除塵器是一種在大氣污染防治

11、中使用最多的設備。由于旋風除塵器結(jié)構(gòu)簡單，沒有運動部件，設備成本低廉，維修保養(yǎng)方便。所以旋風除塵器是除塵設備中應用最多，使用最廣的設備。旋風除塵器的設備費用，維護保養(yǎng)成為旋風除塵器的主要參考指標。旋風除塵器的設計主要包括：旋風除塵器的結(jié)構(gòu)設計，各個零件的設計以及風機的選擇。同時，需要對旋風除塵器進行受力計算分析，以保證可靠性達到理想水平。旋風除塵器的設計在結(jié)構(gòu)上力求簡單、經(jīng)濟。在使用上力求效率高、維護方便，外觀美觀等。首先明確旋風除塵器的工作原理，根據(jù)查閱到的文獻對旋風除塵器內(nèi)部流場驚醒了而一些概括的介紹。這樣做的目的是能夠宏觀的了解到整個旋風除塵器內(nèi)部每個位置的氣流的運動規(guī)律，如各點的運動方

12、向，運動速度等一些參數(shù)。了解了旋風除塵器內(nèi)部的流場分布之后，有利于設計出一個合理的除塵器。其次，根據(jù)除塵要求，及選出旋風除塵器所需要的能夠滿足要求的整體尺寸，一些附件的尺寸在整體要求尺寸的基礎上進行分析，這樣做的好處在于能夠使整個設計過程有條不紊，一目了然。第三，我便是對旋風除塵器的各個部件的結(jié)構(gòu)尺寸進行設計。由于尺寸的設計實在已經(jīng)計算好的參數(shù)上進行的，所以設計過程變得很簡單。在確定了各個零部件尺寸的基礎上，對設計好的部件進行受力分析，強度校核，以確保他們滿足實際生產(chǎn)使用要求，如果不滿足就進行修改，直到滿足為止。本次畢業(yè)設計的目的是通過自己的努力設計出符合要求的能夠凈化指定空氣的除塵設備。設計

13、中應該具有設計的詳細內(nèi)容，設計完成的圖紙和指定的計算分析。并且把設計內(nèi)容完善成冊。設計主要包括筒體、錐體、進氣管、排氣管、排灰口的設計計算以及風機的選擇計算等組成，在獲得規(guī)定的性能的同時設計力求結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。設計完成之后，盡量參考文獻進行優(yōu)化設計。由于學識水平有限，設計錯誤之處難免，衷心感謝希望各位老師和同學能夠給予指導。第二章 旋風除塵器的工作原理與性能指標2.1閃速爐的簡介 閃速爐是在現(xiàn)在銅火法煉金生產(chǎn)中最常用的冶金爐之一，通過控制氧的濃度、總氧氣量可以實現(xiàn)反應精確、可控的強化熔煉。閃速爐還具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，它的原理是巨大表面面積的銅精礦的粉狀物料，在爐內(nèi)與氧充分接觸，在高溫的條件

14、下，以極快的速度完成硫化物的可控氧化反應。反應可以釋放出大量的熱能，供給冶金過程，通過使用含硫高的一些物料，有可能實現(xiàn)自熱熔煉。閃速爐具有生產(chǎn)率很高、能耗較低、排放的煙氣廢物中含有很高濃度的二氧化硫的特點 。由于二氧化硫的濃度高，所以如果直接排放到大氣中，會造成大氣污染，針對這一情況，我這次設計用于為閃速爐除塵的旋風除塵器。利用此旋風除塵器可以實現(xiàn)二氧化硫的除塵。2.2旋風除塵器的工作原理 旋風除塵器的結(jié)構(gòu)如圖所示，旋風除塵器在工作時，首先含塵氣流由進氣管進入到旋風除塵器的內(nèi)部，含塵氣流的運動由直線運動轉(zhuǎn)變成圓周運動。含塵氣流在做圓周運動的過程中，會呈螺旋向下，稱為外旋氣流。氣流在做圓周運動的

15、過程中，不難分析，無論是氣體韓式塵粒都會由于圓周運動而產(chǎn)生離心力。由于塵粒的密度比空氣大很多，所以收到的離心力也會大很多，塵粒將會被甩向筒壁，當塵粒接觸到筒壁時，由于自身重力的作用，將會向下運動，一致落到最下部的灰斗處，然后被收集起來。而氣流在做螺旋向下的過程中，在接觸到錐體的時候，由于錐體的形狀，所以，氣流不斷地收縮，根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩不變的原理，氣流的切向速度會不斷地增加，當達到錐體的某一個部位時，將會做螺旋向上運動，一直到排氣口，排出除塵器。圖2-12.3旋風除塵器的分類旋風除塵器經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展歷程，由于科技的不斷發(fā)展，旋風除塵器才會不斷的改進，現(xiàn)在旋風除塵器整體的設計比較成熟，但是隨著旋

16、風除塵器的應用的日益廣泛，旋風除塵器仍然有很大的改進空間和發(fā)展方向。旋風除塵器在各種場合的使用不盡相同，所以很有必要對旋風除塵器進行分類。下面根據(jù)不同的特點和要求來進行分類。按照旋風除塵器自身的內(nèi)部構(gòu)造，可以分為普通型旋風除塵器、異形旋風除塵器、雙旋旋風除塵器和組合式旋風除塵器。按照旋風除塵器的效率不同，可以分為通用旋風除塵器（包括普通旋風除塵器和大流量旋風除塵器）和高效旋風除塵器。 按清灰方式可以分為干式旋風除塵器和濕式旋風除塵器兩種。按進氣方式和排灰方式，旋風除塵器可以分為以下四類：切向進氣，周邊排灰；軸向進氣，軸向排灰；軸向進氣，軸向排灰；軸向進氣，周邊排灰；2.4旋風除塵器的特點旋風除

17、塵器整體結(jié)構(gòu)簡單，全身沒有運動部件，所以這就確保了旋風除塵器的耐用性和很好的維護性。由于，沒有運動部件，旋風除塵器的生產(chǎn)制造很將簡單很多，這確保了除塵器的造價低廉。旋風除塵器采用風機提供風力，自身并不采用動力裝置，這樣使得旋風除塵器的能耗較低，壓力損失較低旋風除塵器由于自身結(jié)構(gòu)的限制，所以除塵效率不高，對于流量大的含塵氣體的處理能力不強，同時處理直徑小于6以下的塵粒的能力不強。2.5旋風除塵器內(nèi)的流場旋風除塵器內(nèi)的流場是一個相當復雜的三維流場。氣體在旋風器內(nèi)作螺旋運動時，任一點的速度均可分解為切向速度、軸向速度和徑向速度。 （1）旋風除塵器筒體內(nèi)不同方向的速度的分析。切向速度對含塵氣流內(nèi)粉塵顆

18、粒的收集和分離起著主導作用的是切向速度，含塵氣體在切向速度的作用下發(fā)生沉降的過程是由內(nèi)部向外部在離心力的作用下發(fā)生了沉降，除塵器筒體內(nèi)部在排氣管下方的任何一個平行截面上的切向速度變化規(guī)律和直徑的關(guān)系可以總結(jié)如下： 氣流在旋風除塵器內(nèi)部發(fā)生旋轉(zhuǎn)的時候，它的切向速度的變化過程是隨著半徑不斷地增大而將會不斷增大，可以比喻成一個和是剛體旋轉(zhuǎn)運動變化有些類似的強制渦旋，在此稱其為“內(nèi)渦旋”，旋轉(zhuǎn)氣流在除塵器外部的變化過程可以如下分析，它的切向速度的變化分析為隨著半徑的的不斷增加而在不斷地減少，在此可以稱為“外渦旋”。在內(nèi)渦旋和外渦旋的的相交界的交界面上，他們的綜合的切向速度會達到峰值。旋風除塵器雖然大小

19、不一，樣式不一，用途不一，但是他們的切向速度的變化規(guī)律卻是驚人的相似。下面是表達的公式:n為常數(shù)公式中r是指把氣流看成一個質(zhì)點，它的的旋轉(zhuǎn)半徑；n是指氣流質(zhì)點速度分布指數(shù)，它的值一般在0.5-0.9。如果忽略了旋風除塵器內(nèi)部含塵氣流所存在的內(nèi)摩擦力的情況，根據(jù)能量守恒定律，理想情況下n=1，此時，=n，稱之為自由旋轉(zhuǎn)流。所以可以得出，1與n相減的差值便是普通旋轉(zhuǎn)流和自由旋轉(zhuǎn)流的差別，下面的公式可以計算n的取值 上式中 D 除塵器筒壁的直徑，單位m； T 熱力學溫度，單位K； n 速度分布指數(shù)。 切向速度最大所在的位置稱之為強制旋流的半徑，查閱相關(guān)資料得到 上式中 排氣管半徑圖2-2 壓力分布圖

20、 徑向速度能夠影響旋風除塵器分離含塵氣流的關(guān)鍵性因素是徑向速度，因為它將會使含塵氣流中的塵粒由外部向內(nèi)側(cè)沿著除塵器內(nèi)壁直徑的方向向漩渦中心靠攏，進而會影響塵粒的沿著筒壁的沉降。但是徑向速度與切向速度相比實在太小，通常情況下在1-5m/s范圍內(nèi)。軸向速度由于軸向速度的存在才構(gòu)成了旋風除塵器內(nèi)部的外面的氣流向下旋轉(zhuǎn)運動，內(nèi)部的氣流向上旋轉(zhuǎn)運動的雙向的旋轉(zhuǎn)流動。實驗表明，在某一個位置始終存在一個和除塵器筒壁平行的軸向速度為零的面，即使這個面存在于除塵器的錐體的部分，同樣能夠使外層氣流的厚度保持不變。除了上述三種已經(jīng)敘述的流速外，還存在由于軸向速度和徑向速度的的共同作用下而引起的渦流。他們最終都會影響

21、到除塵效率，而使除塵效率降低。（2）旋風除塵器內(nèi)的渦流變化情況分析根據(jù)上文敘述已知，在除塵器的內(nèi)部，除了主旋轉(zhuǎn)氣流外，還存在由于軸向速度和徑向速度的的共同作用下而引起的渦流。能夠?qū)πL除塵器內(nèi)部的壓力損失和分離效率產(chǎn)生較大影響的是渦流。下面是除塵器內(nèi)部常見的集中渦流情況： 縱向旋渦流是一種由再循環(huán)縱向流動，它的中心是以旋風除塵器內(nèi)部的內(nèi)旋流和外旋流的分界面。節(jié)流效應是在排氣管的下端的位置產(chǎn)生的，這是因為排氣管由于厚度的影響到排氣管的有效通流截面，從而使在排氣管下部的內(nèi)旋流的通流截面大于排氣管墊額通流截面。縱向旋渦流對于除塵器分離性能的影響主要在于他會使氣流中大塵粒的甩力遠遠大于塵粒自身所受到的

22、離心力，這樣的結(jié)果就是造成了分離性能指標的降低。 短路流，是在旋風除塵器上蓋、排氣管與上蓋連接部位與筒體內(nèi)壁之間，在徑向速度與軸向速度的共同作用下，會形成一種局部渦流，這部分渦流中的氣體都是未經(jīng)凈化的含塵氣流，當氣流接觸到排氣管外壁時，會在重力的作用下沿著排氣管內(nèi)表面向下運動，直到滑落到排氣管的下方入口處，在此，塵粒將會結(jié)合凈化的空氣一起進入排氣管，進而排除除塵器，這樣就會造成旋風除塵器效率的降低。 外層渦流中的局部渦流旋風除塵器由于加工制造的方便和從經(jīng)濟性上考慮，可能會造成旋風除塵器加工成型之后，其內(nèi)壁存在不光滑的情況，通常這些情況的原因是由于焊縫的存在或者內(nèi)壁的突起等。正是由于這些情況的存

23、在，有可能造成與主要氣流方向垂直的一些不規(guī)則渦流，這種渦流的總量在整個渦流中很少，一般情況下只在整個渦流中占1/5，但是這種渦流在筒壁表面流動，會使同比表面附近的塵粒，或者使經(jīng)過分離的一些塵粒又一次的帶到了內(nèi)層旋流中，于是，一些塵粒就會跟著內(nèi)渦流進入排氣管進而隨著凈化后的空氣排放到大氣中，導致旋風除塵器的分離能力的降低。受這一渦流影響最嚴重的塵粒是直徑為5以下的塵粒。底部夾帶 在一些情況下，渦流會延伸到灰斗中，會將灰斗里面已經(jīng)收集的塵粒重新?lián)P起，特別是一些細小的塵粒受此影響最大。底部夾帶是影響除塵器除塵效率的最主要的原因，底部夾帶過程中帶出的粉塵占整個粉塵的20%-30%。因此，要首先減少底部

24、夾帶，減少底部夾帶的措施主要是合理的設計除塵器的結(jié)構(gòu)，比如底部裝除塵閥裝置，這樣可以有效的減少底部夾帶，進而提高除塵效率。2.6旋風除塵器內(nèi)的壓力分布旋風除塵器的壓力損失主要由旋風除塵器的結(jié)構(gòu)形式、工作原理、壓力與溫度、旋風除塵器自身的尺寸設計以及含塵氣流的性質(zhì)等一些方面影響。（1） 結(jié)構(gòu)形式的影響 壓力損失受結(jié)構(gòu)形式的影響主要在于旋風除塵器的自身的構(gòu)造的不同而不同。如果旋風除塵器的自身構(gòu)造相同或者相似則旋風除塵器的壓力損失情況基本一致。（2） 溫度和壓力的影響 溫度可以直接影響到氣體的密度，根據(jù)熱脹冷縮原理，隨著溫度的升高，氣體的密度是不斷減小的，氣體隨著壓力的增大，其密度是不斷增大的。所以

25、壓力損失隨著溫度升高或者壓力增大而在不斷地增大。（3） 除塵器尺寸的影響 對于壓力損失影響最大的因素是旋風除塵器的尺寸設計。進氣口的面積增大就會造成氣流在很短的時間內(nèi)急劇擴張，造成能量損失。排氣管的直徑越小，也會使氣流在短時間內(nèi)壓縮，同樣造成了能量損失。但是圓筒和錐體的長度增加卻增加了氣流在旋風除塵器內(nèi)的時間，會是壓力損失有所減小。（4） 含塵氣流的性質(zhì)的影響 隨著含塵氣流中塵粒濃度的增加，壓力損失會隨之減小。造成這種結(jié)果的原因是：旋轉(zhuǎn)氣流在旋風除塵器內(nèi)部會與塵粒發(fā)生摩擦，使他的速度下降。2.7旋風除塵器的性能及其影響因素2.7.1旋風除塵器的技術(shù)性能旋風除塵器的主要技術(shù)特性包括處理氣體流量，

26、壓力損失，除塵效率，耗鋼量，使用壽命的幾個方面。（1）處理氣體流量Q處理氣體流量Q指的是單位時間內(nèi)通過除塵設備的含塵氣體流量，除塵器處理氣體流量一般為給定值，用體積流量來表示。必須是標準狀態(tài)下的體積流量，如果是高溫氣體或者不在一個標準大氣壓下的的氣體必須進行換算到標準狀態(tài)，單位是m3/h或m3/min表示。（2）壓力損失旋風除塵器的壓力損失p是指含塵氣流在旋風除塵器內(nèi)部受到的壓力的損失情況，即含塵氣體通過除塵器受到的總體阻力情況，是進氣口與出氣口的壓力之差，壓力損失是除塵器的最重要參考指標之一。壓力損失越小則旋風除塵器的效率越高。因為壓力損失與風機的功率是呈現(xiàn)一種正比例的關(guān)系。所以在選擇風機的

27、時候首先想要考慮到的是管道、風罩的壓力損失和除塵器的處理氣體流量，特別是除塵器的壓力損失。壓力損失主要包含以下幾個方面：進氣管的壓力損失；氣體在進入進氣管后，會由于膨脹或者收縮引起能量損失，氣體在近期和關(guān)內(nèi)也會與進氣管發(fā)生摩擦從而乘勝壓力損失。與旋風除塵器筒壁發(fā)生摩擦而造成能量損失；氣體因在除塵器內(nèi)部發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動旋轉(zhuǎn)而消耗的能量損失；（4）耗鋼量旋風除塵器的耗鋼量是每小時處理1000m3氣體除塵器本身所需要的鋼材數(shù)量。在保證除塵效率的情況下要盡量的減少鋼材的使用量，這樣可以節(jié)約能源，節(jié)約材料，降低成本。下面列舉一些典型的例子處理風量與耗鋼量的關(guān)系圖標處理風量（kg/）耗鋼量（kg）3000-1

28、200035-50小于3000m3/h大于100大于等于20000多筒式旋風除塵器90-160雙極旋風除塵器40-60（5） 使用壽命旋風除塵器的使用壽命與其自身的設計結(jié)構(gòu)，處理氣體的性質(zhì)，是否有耐磨防磨措施的有很大的關(guān)系。在現(xiàn)在的社會實際操作中一般采用在旋風除塵器內(nèi)部增加抗磨內(nèi)襯來延長使用壽命。2.7.2 影響旋風除塵器性能的主要因素（1） 旋風除塵器幾何尺寸的影響旋風除塵器的直徑，進氣口的形狀，排氣管的形狀是在旋風除塵器的集合方面對于旋風除塵器性能影響最大的幾個因素。旋風除塵器的直徑不能過小，因為如果旋風除塵器的直徑過小，含塵氣流在筒壁內(nèi)可以活動的半徑也越小，他受到的離心力越大。塵粒的運動

29、速度就會越高，在這一個方面，是對于提高旋風除塵器的除塵效率有幫助的額，但是從整體的角度考慮，由于筒壁直徑過小，氣流的額速度過快，會導致一些直徑較大的塵粒有可能在接觸到筒壁的時候，由于離心力過大，而反彈至氣流中，這就會降低了除塵器的效率。另外，如果旋風除塵器的筒壁直徑過小，也會是塵粒比較容易堵塞一些細微結(jié)構(gòu)。如果想要旋風除塵器能夠有一個較高的除塵效率，則應該保證旋風除塵器的各個部分的結(jié)構(gòu)設計的合理性，特別是保證筒體和錐體的長度比例要合適。這樣有利于提高塵粒在旋風除塵器內(nèi)停留的時間，從來可以分理處一些細小的塵粒。使塵粒有充足的時間能夠從旋風除塵器內(nèi)部分離出來，提高了旋風除塵器的分離效率。錐體的角度

30、對于提高旋風除塵器的分離效率也有很大的關(guān)系。因為如果錐體的角度過大，則氣流的半徑變化就會變得突然，是氣流的速度急劇增加，這樣就會帶來二次夾帶，降低了除塵效率。反之，錐體采用小角度，含塵氣流的半徑變化時一個循序漸進的過程，這樣有利于提高旋風除塵器的效率。所以，在實際生產(chǎn)中，旋風除塵器錐體的角度一般不能大于20度。旋風除塵器的進氣口主要有切向進口和軸向進口這兩種形式。切向進口是一般旋風除塵器的最常用、最普通的形式。它的優(yōu)點就是制造簡單，所以在實際生產(chǎn)中采用最為廣泛。切向進口的旋風除塵器外形緊湊，切向進口有利于氣流產(chǎn)生螺旋向下運動。還有一種切向進口方式是漸開線進口。進氣口呈現(xiàn)漸開線的方式，這種進氣口

31、的優(yōu)點就是能夠使氣流在進氣管中就增加了運動速度，同時減少了氣流之間的相互干擾，有利于提高除塵效率。漸開線方式的進氣口是一種比較理想的進氣口方式，但是漸開線進氣口的加工成本比普通的進氣口要高。這就限制了這種進氣口在一字兒追求成本的旋風除塵器上的應用。軸向進氣口能夠在最大程度上保證進氣口的氣體和螺旋氣流不相互產(chǎn)生干擾，能夠很大程度上提高旋風除塵器的效率。所以他是一種很理想的方式。但是這種進氣口能夠在多大程度上保證氣流分布均勻主要在于葉片的形狀和數(shù)量好友他的分布是否合理。否則，就會適可而反，有畫虎不成反類犬的嫌疑。所以這紅進氣口的加工是很困難的，所以限制了它的而應用。進氣管的形狀一般采用矩形而不是采

32、用圓形。這是因為矩形能夠使進氣管的整個高度和旋風除塵器筒壁保持一致，而不像圓形進氣管那樣只能保證相切。矩形進氣管的優(yōu)點就在于此。采用矩形進氣管要考慮到矩形的長寬比保證合適。一般取長寬比為2:1，不能使矩形進氣管過于狹長。排氣管的下端進氣口通常也有兩種方式。一種為下端不收縮的直筒式，還有一種下端收縮的收縮式。一般情況下采用普通式，有利于加工，有利于降低成本，只有在分離一些較細的塵粒時才會采用下端收縮式。排氣管的直徑和旋風除塵器的除塵效率也有很大的關(guān)系。排氣管的直徑越小。旋風除塵器的效率越高，壓力損失隨之增大。所以要保證排氣管的直徑有宇哥合適的范圍?；叶芬彩切L除塵器中一個重要的考慮因素。如果灰斗

33、的設計不合理就會影響到整個旋風除塵器的除塵效率。所以在本次設計的過程中，我參考了一些文獻，給旋風除塵器加上了一個閥，這樣可以有效地避免旋風除塵器的除塵效率的降低。（2）氣體參數(shù)對除塵器性能的影響 氣體參數(shù)對于旋風除塵器除塵性能有以下幾個因素的影響：氣體流量的影響，氣體含塵濃度的影響，氣體含濕量的影響。氣體流量的影響。氣體流量對除塵器性能的壓力損失、除塵效率等方面都有很大程度的的影響。在理想情況下，氣體流量的平方與旋風除塵器的壓力損失成正比。旋風除塵器的進氣口的風速也要保證在一個合適范圍內(nèi)。氣體的流量越大，即使即其進氣管的風速越大，風速變大提高塵粒運動的的能量，能夠使塵粒產(chǎn)生較大的離心力，有利于

34、提高分離效率。但是風速過大就會使氣流產(chǎn)生紊亂，因為氣流在旋風除塵器內(nèi)需要一定的時間來凈化。風速過大就會導致除塵效率的減少。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)一般選取風速在18-23m/s之間。氣體的含塵濃度越高則旋風除塵器的除塵效率和壓力損失越小。這是因為塵粒濃度越大意味著含塵氣流中所含有的塵粒越多。塵粒在向外運動的過程中與空氣分離所需要的能量越少，所以才會造成這種現(xiàn)象。塵粒的濃度越高塵粒的凝聚就會越多，所以除塵效率也會增加。但是，濃度越大，需要除塵的時間越多，相比濃度低的含塵氣流來說，除塵速度較慢。氣體含濕量同樣對旋風除塵器的除塵效率有著很大的影響。對于一些直徑很小的塵粒來說，在適度很低的情況下，他就會很難被旋風

35、除塵器凈化，但是對著適度增加到一定的程度，塵粒就會相互粘合形成較大直徑的塵粒，這樣就會使塵粒有利于被分離出來。當然，如果含塵氣流的濕度過大，就會使塵粒不能自由的向筒壁運動，甚至會粘合在筒壁上，這樣子就會大大的降低了旋風除塵器的效率。（3） 粉塵的物理性質(zhì)對除塵器的影響粉塵的物理性質(zhì)也會對除塵器的除塵性能，產(chǎn)生重要的的影響，它的影響方面主要在于塵粒的直徑和和粉塵的密度。塵粒直徑越大越有利于提高除塵效率，這是因為旋風除塵器的直徑越大，則塵粒在筒壁內(nèi)部運動產(chǎn)生的離心力越大，所以塵粒更有利于分離出來。這樣就有利于提高旋風除塵器的除塵效率。粉塵密度同樣會對除塵器的除塵效率產(chǎn)生重要的影響。粉塵密度越大越有

36、利于提高旋風除塵器的除塵效率。但粉塵密度對壓力損失影響很小，設計計算中可以忽略不計。出了上述影響旋風除塵器的因素外。旋風除塵器的結(jié)構(gòu)和表面粗糙度也會對整個效率產(chǎn)生影響。筒壁越粗糙，除塵效率就會越低，因為一些粗糙的表面會在氣流運動的過程中產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋流，使已經(jīng)分離了的塵粒重新被帶到了氣流中，降低了除塵效率。下面列出旋風除塵器的性能和各個影響因素之間的關(guān)系。表21旋風除塵器性能與各影響因素的關(guān)系變化因素性能趨向投資趨向流體阻力除塵效率煙塵性質(zhì)煙塵密度增大幾乎不變提高（磨損）增加煙塵密度增大幾乎不變提高（磨損）增加煙氣含塵濃度增加幾乎不變略提高（磨損）增加煙氣溫度增高減少提高增加結(jié)構(gòu)尺寸圓筒體直徑

37、增大降低降低增加圓筒體加長稍降低提高增加圓錐體加長降低提高增加入口面積增大降低降低排氣管直徑增加降低降低排氣管插入長度增加增大提高增加運行狀況入口氣流速度增大增大提高減少灰斗氣密性降低稍增大大大降低內(nèi)壁粗糙度增加增大降低旋風除塵器選型原則在選擇旋風除塵器的過程中主要考慮到的因素有以下幾個方面：（1） 在同樣的情況下應該首先選用直徑較小的旋風除塵器，有利于降低成本，在選擇旋風除塵器的時候要保證旋風除塵器的設計風量和實際生產(chǎn)中使用的風量相吻合。如果實際中風量較大，盡量選擇多個旋風除塵器并聯(lián)或者是采用多管旋風除塵器。旋（2）旋風除塵器的入口風速務必要保持1823m/s。進口風速低于18m/s時，旋風

38、除塵器的除塵效率降低很明顯而能量損失卻不見得有很多的減少；進口風速在高于23m/s時，除塵效率提高不明顯，但壓力損失增加，能量損失增高很多。（3）旋風除塵器選用時需要考慮他耐用性，以及使用壽命和結(jié)構(gòu)形式等。甚至要考慮后續(xù)的廠房改建的方面，同時要保證旋風除塵器便于維修。（4）選擇旋風除塵器時要考慮到含塵氣流的粉塵密度。旋風除塵器能捕集到的最小塵粒應等于或稍小于含塵氣流的粉塵密度。（5）旋風除塵器在處理一些高溫氣體的時候需要保溫，如果保溫措施不到位水分便會在除塵器內(nèi)部凝結(jié)。如果除塵氣體不能夠有效的吸收水分的話。露點為30-50時，除塵器得到溫度最少應高出30左右；假如粉塵吸水性較強（如水泥、石膏和

39、含堿粉塵等）、露點為20-50時，除塵器的溫度應高出露點溫度40-50.（6）旋風除塵器結(jié)構(gòu)的密閉要好，確保不漏風。尤其是負壓操作，更應注意卸料鎖風裝置的可能性。（7）易燃易爆粉塵（如煤粉）應設有防爆裝置。防爆裝置的通常做法是在入口管道上加一個安全防爆閥門。（8）當粉塵濃度減小時，最大允許含塵質(zhì)量濃度與旋風筒直徑有關(guān)，即直徑越大其允許含塵質(zhì)量濃度也越大。具體的關(guān)系如表22所列表22直徑與允許含塵質(zhì)量濃度關(guān)系旋風除塵器直徑/mm8006004002001006040允許含塵質(zhì)量濃度（g/m3）400300200150604020第三章旋風除塵器各部分尺寸的確定3.1形式的選擇 根據(jù)國家規(guī)定的粉塵

40、排放標準、粉塵的性質(zhì)、允許的阻力和制造條件、經(jīng)濟性合理選擇旋風除塵器的形式。本次設計的是閃速爐除塵設備，除塵氣體是。選擇標準高風量型旋風除塵器。確定進風口風速 根據(jù)推薦選取3.2確定旋風除塵器的尺寸進氣口面積的確定進氣口截面一般為長方形，尺寸為a和b，根據(jù)處理氣量Q和進氣速度可得= =0.221取a=2b,則a=0.665m，b=0.332m。3.3筒體尺寸的確定 在選取筒體尺寸時，一般需要考慮的是需要保證除塵效率同時需要盡量節(jié)約材料。圓筒尺寸越小，則含塵氣流進入到筒體內(nèi)部的時候，所受到的離心力越大，所以除塵效率越高。但是筒體過小，距離排氣管過近，則會引起大直徑的顆粒反彈至中心被氣流帶走，使除

41、塵效率降低，另外還可能引起筒體內(nèi)堵塞。因此，一般筒體直徑不宜小于5075mm。因為旋風除塵器的標準是以筒體的直徑為標準的，所以通體直徑一般需要取整數(shù)。取b=0.2D，計算得D=1660mm，取D=1700mm。筒體長度h=1.5D =1.51700 =2550mm旋風除塵器高度的確定 為了使旋風除塵器能夠有較高的除塵效率，需要使旋風除塵器具有較高的長度比，這樣含塵氣流在除塵器內(nèi)部的滯留時間長，有利于塵粒的分離，且能夠使尚未到達排氣管的塵粒有更多的機會從旋流中心分離出來。有利于減少二次夾帶，進而提高除塵效率。但由于過高的長度增加了鋼材的使用量，同時在生產(chǎn)中旋風除塵器的使用受到場地的限制和旋風除塵

42、器本身內(nèi)部空間的限制，所以不可能是旋風除塵器的長度過大。根據(jù)現(xiàn)代機械設備設計手冊.非標準機械設備設計式23.1-75可以確定旋風除塵器自然長度L即從排氣管下端至旋風除塵器自然旋轉(zhuǎn)頂端的距離的計算公式如下 =2.30.24 =2.80m 旋風除塵器的錐體部分可以在較短的距離內(nèi)將外旋氣流轉(zhuǎn)變成為內(nèi)旋氣流，從而節(jié)約了旋風除塵器自身的空間和剛才的使用量。含塵氣流在錐體部分運動時，其切向速度不斷增加，離心力不斷加大，所以有利于提高除塵效率。錐體同時還具有收集塵粒的作用，所以，錐體的錐角和錐體的高度應該保證塵粒能夠順利的落入灰斗。另外，錐體的錐角不能設計過大，這樣可以避免由于氣流旋轉(zhuǎn)半徑變化太大，而引起塵

43、粒撞擊錐體造成除塵效率的損失。在設計中一般取在旋風除塵器氣流中，自由旋流的軸線是偏的，偏心度大約為de4，因此，為了防止核心旋流與錐壁接觸時將分離下來的粉塵重新卷入核心旋流，而造成二次夾帶，要求排灰口直徑不得小于4。圓錐高度（）=（2 2.5）D =0.251700 =425mm。取450mm =2D100 =21700+100 =3500mm確定筒壁厚度材料的選擇選擇材料碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235。Q235具有良好的焊接性。厚度的計算選取，。根據(jù)化工設備機械基礎附錄9-1，選取。因為采取單面焊的對接接頭，即沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板。采取局部無損探測，由化工原理機械基礎表4-8查出，焊接接

44、頭系數(shù)=0.8.焊接接頭示意圖 根據(jù)化工設備機械基礎表4-1，得到圓筒殼的計算公式如下：計算壁厚公式 筒壁應力校核公式 允許最大工作壓力公式 上述各公式中-計算壓力，MPa；-圓筒的內(nèi)徑，mm；-圓筒的最大允許工作壓力，MPa；-圓筒的計算厚度，mm；-圓筒的設計厚度，mm，它是厚度與腐蝕裕量之和；-圓筒的名義厚度，mm；它是將設計厚度加上鋼板厚度的負偏差，并向上圓整到鋼板標準規(guī)格的厚度，即圖紙上標注的厚度；-圓筒的有效厚度，mm，它是名義厚度與厚度附加量C之差； -圓筒在設計溫度下的許用應力，M； -焊接接頭系數(shù)； -腐蝕裕量，mm； -鋼板厚度負偏差，mm； C-厚度附加量，mm，C=.上

45、述公式的適用范圍為。計算壁厚 = =9.5mm圓筒的設計厚度 =+ =0.0095+1=1.0095mm由化工設備機械基礎表7-9得，=0.25mm，圓筒的名義厚度 =+=1.2595mm在容器設計中，對于計算壓力很低的容器，按照強度計算公式計算出的厚度很小，不能滿足制造、運輸、安裝的剛度要求。因此，對容器規(guī)定一個最小的厚度。最小厚度是指殼體加工成型候補包括腐蝕裕量的最小厚度。GB150-1998鋼制壓力容器中對容器的最小厚度規(guī)定是：對碳素鋼和低合金鋼制容器，取3mm，對高合金鋼制容器，取2mm。所以取厚度為3mm。筒體和錐體可用3mm厚度的Q235碳素鋼板制作。3.4壓力試驗及其強度校核 容

46、器制成以后（或檢修后投入生產(chǎn)之前），必須做壓力試驗或增加氣密性試驗，其目的在于檢驗容器的宏觀強度和有無滲漏情況，即全面考察容器的密封性，以保證設備的安全運行。壓力試驗的種類。要求和試驗壓力值應在圖樣上說明。壓力試驗一般采用液壓試驗。對于不適合做液壓實驗的容器，可采用起亞試驗。旋風除塵器由于自身結(jié)構(gòu)，無法充滿液體，采用氣壓試驗。內(nèi)壓容器氣壓試驗的試驗壓力的計算公式為 式中-試驗壓力，MPa。-設計壓力，MPa。-容器元件材料在試驗溫度下的許用應力mMPa。-容器元件材料在設計溫度下的許用應力mMPa。 =1.151000 =1119.5Pa壓力試驗的應力校核=-C=3-1.26=1.74mm式中

47、 -圓筒壁在試驗壓力下的計算應力，MPa； Di-圓筒內(nèi)直徑，mm； -試驗壓力，MPa； -圓筒的有效厚度，mm -圓筒材料在試驗溫度下的屈服點（或0.2%屈服輕度），MPa； -圓筒的焊接接頭系數(shù) = =0.55MPa =0.80.826235 =39MPa 由上面的計算得知，。所以符合要求。對已有設備進行強度校核的公式是 = =0.55MPa =1130.8 =90.4 M由上述計算得，所以，旋風除塵器強度符合要求。排氣管尺寸的確定在一定范圍內(nèi)，排氣管的直徑越小，則除塵效率越高，但壓力損失越大，反之，則除塵效率越低，壓力損失越小。D=2.53時，除塵效率達到最高點，如果再增加D，則除塵器

48、效率會緩慢增加，而壓力損失卻急劇增加。通常取=（0.30.5）D。=0.3D =0.31700 =510mm 排氣管深度的確定排風管的插入深度和直徑會對旋風除塵器的除塵效率產(chǎn)生很大的影響。要合適的選擇排氣管的直徑。排氣管直徑減小，內(nèi)旋氣流的旋轉(zhuǎn)范圍也會隨之減小，塵粒從排氣管內(nèi)排出的困難程度將會增加，這是對于除塵效率的提高有所裨益的。但隨之而來的是出口風速增加，進而導致了壓力損失增加，反而不利于提高除塵效率。采用增加排氣管直徑的方法可以有效減小壓力損失，但是如果排氣管直徑過大，以方面會降低內(nèi)旋氣流的旋轉(zhuǎn)范圍，另一方面會增城外旋氣流范圍減小，導致塵粒不能被橫好的出去，導致了除塵效率的降低。最適宜的

49、選擇情況是選擇排氣管的直徑為旋風除塵器筒體直徑的0.5-0.6倍。排氣管不能插入過淺，不然含塵氣流容易進去到排氣管，造成除塵效率的降低。排氣管也不能插入深，不然將會導致氣流的摩擦增大，阻力損失增大。如果排氣管和錐體底部的距離不夠，那么灰塵進行二次塵揚帶到排氣管的可能性大大增加。最適宜的插入深度是排風管深度比進氣管底部的位置略低。所以選取排氣管的直徑=0.5D=850mm；選取排氣管的深度=2m。 排氣管厚度的確定對于/20的圓筒假設=-C；首先試取最薄圓筒厚度=3mm； =-C=3-2=1mm =2.35 =850 由化工設備機械基礎圖5-5查得A=0.00027；查取碳素鋼的彈性模量為0.1

50、94MPa根據(jù)圖5-7可得系數(shù)B為115MPa； 根據(jù)化工設備機械基礎 的計算公式5-11 =014 MPa 因為，所以設計符合要求。故排氣管采取3mm的碳素鋼制造。第四章 各個零部件的設計4.1筒體的設計筒體的尺寸已經(jīng)由前面的文章說過，在此總結(jié)如下：筒體的直徑為1700mm，高度為2550mm。所以筒體的大體尺寸已經(jīng)確定。筒體必須和排氣管連接，筒體也同時需要和進氣管連接。所以排氣管、進氣管與筒體的連接方式就顯得尤為重要。在一般情況下，我們要考慮到的不僅僅是尺寸是否合適，而同樣重要的是連接方式是否牢固，以及如何連接。在設計的時候必須從經(jīng)濟性方面進行考慮，一定要使加工方法簡單、在一般現(xiàn)有條件下容

51、易實現(xiàn)，這樣做的好處就是看了一降低經(jīng)濟成本。筒體時旋風除塵器中一個至關(guān)重要的部件，他不僅僅連接了進氣管、排氣管，更是連接了支架，錐體等部件。所以筒體的設計一定要符合相關(guān)要求，筒體的校核也是應該考慮的問題。本次設計的旋風除塵器的筒體與進氣管連接的方式如下：進氣管采用的是矩形進氣口，進氣口與筒壁相切。采用的進口方式為普通切向進口。之所以這樣考慮，是因為考慮到了現(xiàn)有條件下的加工的方便。以保證旋風除塵器的經(jīng)濟性。 圖4.1 進氣管簡圖旋風除塵器的筒體與排氣管的連接采用的而是普通平焊接，另外加上肋板加強強度。這樣設計的原因是，考慮到需要保證旋風除塵器的密封性，所以采用了焊接，焊接點額好處就是可以在簡略了

52、加工方式的基礎上保證最大限度的氣密性。旋風除塵器是一個很耐用的器具，所以，不需要拆卸排氣管，這也為焊接提供了一個重要的參考。采用了加強筋板就可以保證排氣管與筒體的連接是牢固的、可靠的。這樣做可以節(jié)省鋼材的使用量，在減輕了旋風除塵器自身重量的既基礎上，保證了連接的可靠性。圖4.2排氣管加強肋板簡圖筒體與錐體的鏈接采用的是可拆卸結(jié)構(gòu)，這樣便于制造和維護。常見的可拆卸結(jié)構(gòu)有法蘭鏈接、螺紋連接和承插式鏈接。采用可拆卸鏈接之后，保證連接口密封的可靠性，成為化工裝置能否正常工作的必要條件之一。筒體與錐體的鏈接就采用法蘭連接結(jié)構(gòu)。法蘭連接結(jié)構(gòu)式一個組合件，一般是由連接件、被連接件、密封元件組成。根據(jù)化工原理機械基礎？表6-2選取直徑適