第五章 機械式除塵器

第五章機械式除塵器（1）概念：利用重力、慣性力、離心力等作用將顆污染物與氣體分離的設(shè)備稱為機械式除塵器，如重力沉降室、慣性力除塵器及離心力除塵器即屬于這一類。（2）優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、價格低廉、便于維護等，對大顆粒顆粒物具有較高的去除率。（3）缺點：對小粒徑的顆粒物去除率較低。因此它們一般作為多級收塵系統(tǒng)的前置預(yù)收塵器。5、1重力沉降室5、1、0概念、特點1、概念：依靠塵粒自身的重力作用來捕集顆粒物的一種低效除塵設(shè)備。2、特點：結(jié)構(gòu)簡單、費用低廉、壓損小、壽命長等。5、1重力沉降室5、1、1層流沉降原理1、有關(guān)假設(shè)（1）氣流處于層流狀態(tài)，即Re＜2300；此時：式中：υ——沉降室的氣流速度,m/s；Q——通過沉降室的氣體流量,m3/s；B——沉降室寬度,m；H——沉降室高度,m；ν——流體運動粘度,m2/s；——沉降室過流截面當(dāng)量直徑,m（2）氣體流速在整個沉降室斷面處處相等；（3）忽略顆粒在沉降過程中的相互干擾。2、有關(guān)計算（1）沉降室的最低高度（保證沉降速度為υs的顆粒完全沉入料斗）H≤υsL/υHmin=υsL/υ

式中：H——沉降室的高度，m；L——沉降室的長度，m；υs——顆粒沉降速度，m/s；υ——氣流在沉降室內(nèi)的水平運動速度m/s5、1重力沉降室（2）沉降室能百分之百捕集的最小粒徑μ——流體粘度，Pa.s;ρp——粉塵密度,kg/m3思考：該公式是如何中推導(dǎo)出來的？（3）單級沉降室的去除效率

ηd=υsL/（υH）代入終端沉降速度公式得

ηd=ρpdp2g

L/（18μHυ）

=ρpdp2gBL/（18μQ）5、1重力沉降室（4）多級沉降室H′=H/(n+1)①去除效率

ηd=（n+1）υsL/（υH）或

ηd=（n+1）ρpdp2g

L/（18μHυ）

=（n+1）ρpdp2gBL/（18μQ）式中：n——格板數(shù)②沉降室能百分之百捕集的最小粒徑

5、1重力沉降室例題：見P60例4-1。5、1重力沉降室5、1、2紊流沉降機理（1）提出的原因：根據(jù)層流沉降原理設(shè)計的重力沉降室體積較大或者隔板數(shù)較多，因此提出了紊流沉降機理的設(shè)計方法。（2）有關(guān)的假設(shè)①緊貼底板處有一層流邊界層，進入該邊界層的粉塵顆粒均被捕集分離②由于紊流作用，邊界層以上流動區(qū)內(nèi)的粉塵顆粒均勻分布。5、1重力沉降室（3）除塵效率計算①單層沉降室

ηd=1-e-υsL/υh②多層沉降室H′=H/(n+1)此時

ηd=1-exp[-(n+1)Bρpdp2g/（18μQ）]例題：見P61-62例4-2。5、2慣性除塵器1、定義利用障礙及壓差，使含塵氣流中的顆碰撞失速或急劇改變運動方向，從而依靠慣性實現(xiàn)氣固分離的一種低效除塵裝置。2、工作機理含塵氣流水平進入除塵器后，粒徑較大的顆在慣性力作用下與擋板碰撞后失速沉降，粒徑較小的顆粒則隨氣流作曲線運動，在重力及離心力的作用下離開氣體軌跡并與另一擋板碰撞后沉降。5、3旋風(fēng)除塵器1、定義利用設(shè)備結(jié)構(gòu)形狀及流體自身動力促使含塵氣流高速旋轉(zhuǎn)從而實現(xiàn)氣固分離的一種中效除塵器。主要用于粉體、煙塵的單級分離裝置或多級收集系統(tǒng)的預(yù)分離裝置。2、工作原理（1）含塵流體的基本運動旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)示意圖進氣管排氣管圓筒體圓錐體卸灰口含塵氣流清潔氣流5、3旋風(fēng)除塵器（2）旋風(fēng)除塵器中流體含塵濃度及粉塵分離過程①旋風(fēng)筒內(nèi)的粉塵分布特點：A、進入渦殼的兩相流體，在直線運動段粉塵分布沿徑向基本均勻；B、兩相流體在渦殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動180°后，流體中的大部分顆粒已被分離；C、分離后的粉塵在旋內(nèi)筒邊壁形成一薄層學(xué)相密集區(qū)，離開邊壁后濃度迅速降低，其密相與稀相有明顯的邊界存在；

D、除卸灰區(qū)外，旋風(fēng)筒其余部分軸向濃度差異不大；

E、分離后的粉塵并非均勻分布于邊壁，而是以流股有形式沿螺旋形軌跡向下流動，且流速越高，其軌跡與水平的夾角越??；

F、旋風(fēng)筒錐體下部排料口附近粉塵呈密相流態(tài)化，隨著錐底漏風(fēng)量的增加，這種流態(tài)化區(qū)逐步向上擴張。5、3旋風(fēng)除塵器②旋風(fēng)筒內(nèi)的粉塵濃度分離過程慣性分離（圓筒體內(nèi)）離心捕集（圓錐體內(nèi)）塵股滑落

錐底濃集

重力卸灰5、3旋風(fēng)除塵器3、旋風(fēng)除塵器的流場（1）切向速度：其值的大小決定了流體承載粉塵顆粒并產(chǎn)生離心效應(yīng)的能力，它決定著臨界分離粒徑的大小。核心：強制渦：υθ=rωm/s切向速度外層：準(zhǔn)自由渦：υθ=k/rnm/s

式中：υθ——切向速度，m/s；r——半徑，m；k——常數(shù)；n——旋渦指數(shù)，按下式計算

n=1–(1–0.668D0.14)(T/283)0.35、3旋風(fēng)除塵器強制渦區(qū)：源流（由內(nèi)向外）（2）徑向速度自由渦區(qū)：匯流（由外向內(nèi)運動，會降低除塵效率）在適當(dāng)范圍內(nèi)適當(dāng)提高筒體及錐體的高度或縮短排氣管長度可降低匯流阻力。（3）軸向速度基本變化規(guī)律：在靠近旋風(fēng)筒邊壁處，氣流向下運動，之后逐步沿徑向變化為上升流，平緩過渡至強制渦附近時，上升速度提高，在渦核半徑處達到最大，之后的變化取決于旋風(fēng)筒排氣管的直徑。5、3旋風(fēng)除塵器★三個速度的比較：速度值大?。呵邢蛩俣龋緩较蛩俣龋据S向速度復(fù)雜程度：切向速度＜徑向速度＜軸向速度（4）壓力分布※在切向與軸向方向：基本無變化自由渦區(qū)：由邊壁向內(nèi)逐漸降低※在徑向方向強制渦區(qū)：急劇降低至最低，風(fēng)速越大變化越劇烈。5、3旋風(fēng)除塵器＊旋風(fēng)筒自由渦范圍內(nèi)任意半徑處的靜壓力分布

式中：

P0——筒體邊壁靜壓，Pa；υ——入口風(fēng)速，m/s；ρ——空氣密度，kg/m3；R——筒體半徑，m；n——旋渦指數(shù)；r——旋風(fēng)筒自由渦范圍內(nèi)任意半徑，m。5、3旋風(fēng)除塵器5、3、2旋風(fēng)除塵器的性能1、臨界分離粒徑（切流反轉(zhuǎn)式）理論依據(jù)；篩分理論（假想圓筒理論）

離心慣性力徑向匯流阻力層流區(qū)①當(dāng)Fr＞Fc時，粉塵顆粒被捕集②當(dāng)Fr＜

Fc時，粉塵顆粒被帶入逸流區(qū)而隨排氣管排出③當(dāng)Fr=

Fc時，粉塵有50%的機率被捕集，有50%的機率被帶入逸流區(qū)式中：R——筒體半徑，

mre—旋風(fēng)筒排氣管直徑，m；

r0—旋風(fēng)筒卸灰管直徑，m；

h1—旋風(fēng)筒筒體高度，m；h2—旋風(fēng)筒錐體高度，m；

s—旋風(fēng)筒排氣管插入深度，m；

υ—氣體入口的風(fēng)速，m/s；n—旋渦指數(shù)。5、3旋風(fēng)除塵器2、除塵效率（1）分級效率計算公式①水木公式式中：dc50——臨界分離粒徑,m；dp——顆粒粒徑,m；n——旋渦指數(shù)（2）綜合效率計算公式②Leith-licht(雷思-利希特模式)公式（P67-68）也可選用教材P68的公式進行計算。5、3旋風(fēng)除塵器3、阻力損失

ΔP=ξρυ2/2其中：ρ——氣體的密度,kg/m3

；

υ——氣體的入口速度,m/s;ξ——局部阻力系數(shù)關(guān)于旋風(fēng)除塵器阻力系數(shù)的計算式

ξ=16A/de2A——旋風(fēng)除塵器進口面積，m2de——排氣管直徑，m5、3旋風(fēng)除塵器4、影響性能的因素（1）二次效應(yīng)☆已分離物料的返混及二次飛揚☆顆粒間的凝聚及較大顆粒在分離過程中對較小顆粒的夾裹，筒壁靜電對較小顆粒的吸引。（2）比例尺寸（P69表4-1所示）5、3旋風(fēng)除塵器（3）物理性質(zhì)★流體溫度與粘度的影響★粉塵粒徑與密度的影響（4）工作參數(shù)▲入口風(fēng)速▲含塵濃度5、3旋風(fēng)除塵器5、3、3旋風(fēng)除塵器的類型及結(jié)構(gòu)特點1、旋風(fēng)除塵器的分類（P70-71）2、常用旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)及性能（P71-72）5、3旋風(fēng)除塵器5、3、4旋風(fēng)除塵器的選型與設(shè)計1、旋風(fēng)除塵器的選型（1）計算法①由入口含塵濃度和出口含塵濃度（或排放標(biāo)準(zhǔn)）計算出要求達到的除塵效率η；②結(jié)合流體性質(zhì)和安裝場所等選定旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)形式；③根據(jù)所選除塵器的分級效率和粉塵的顆粒分散度，計算所選除塵器能夠達到的除塵效率η

T，若η

＜η

T

，說明設(shè)計滿足要求，否則應(yīng)選擇更高性能的旋風(fēng)除塵器或改變運行參數(shù)；④計算運行條件下的阻力損失ΔP（2）經(jīng)驗法：①計算所要求的除塵效率η

；②選定除塵器的結(jié)構(gòu)形式；③根據(jù)所選除塵器的η—υi試驗曲線，確定入口風(fēng)速υ

；④根據(jù)處理氣體量Q和入口風(fēng)速υ計算出所需除塵器的進口面積A；⑤由旋風(fēng)除塵器的類型系數(shù)K=A/D2算出旋風(fēng)除塵器的筒體直徑D，然后從手冊中可查到所需除塵器的型號規(guī)格。2、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計（1）筒體直徑D：D=(150~1000)mm（2）入口尺寸(a,b):0.07＜(ab/D2)＜0.30,1＜a/b＜4（3）排氣管直徑de:0.4＜de/D＜0.7（4）排氣管插入深度s:略低于入口下沿（5）筒體高度h1：h1=(0.8~2.0)D（6）錐體高度h2與圓錐角α:h1+h2=(3~4)D;α=(20~30°)（7）卸灰口直徑d0:d0=(0.15~0.4)D5、3旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器