旋風(fēng)除塵器選型

旋風(fēng)除塵器cyclone

separator第1頁，共31頁。旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的，用來分離粒徑大于10μm的塵粒

旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的，用來分離粒徑大于5—10μm以上的的顆粒物。工業(yè)上已有100多年的歷史。

特點：結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，投資低，操作維修方便，壓力損失中等，動力消

耗不大，可用于各種材料制造，能用于

高溫、高壓及腐蝕性氣體，并可回收干

顆粒物。

缺點：效率80%左右，捕集<5μm顆粒的效率不高，一般作預(yù)除塵用。第2頁，共31頁。一、工作原理第3頁，共31頁。1．除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動

氣流從宏觀上看可歸結(jié)為三個運動：外渦旋、內(nèi)渦旋、上渦旋。第4頁，共31頁。第5頁，共31頁。第6頁，共31頁。

含塵氣流由進口沿切線方向進入除塵器后，沿器壁由上而下作旋轉(zhuǎn)運動，這股旋轉(zhuǎn)向下的氣流稱為外渦旋（外渦流），外渦旋到達錐體底部轉(zhuǎn)而沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為內(nèi)渦旋（內(nèi)渦流）。外渦旋和內(nèi)渦旋的旋轉(zhuǎn)方向相同，含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動時，塵粒在慣性離心力推動下移向外壁，到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。

氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，頂部壓力下降，一部分氣流會帶著細塵粒沿外壁面旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，在沿排出管旋轉(zhuǎn)向下，從排出管排出。這股旋轉(zhuǎn)向上的

氣流稱為上渦旋。第7頁，共31頁。2．氣流的速度

為方便，常把內(nèi)外旋流氣體的運動分解為三個速度分量：切向速度Vθ、徑向速度Vr、軸向速度Vz。1）切向速度

切向速度是決定氣流合速度大小的主要速度分量，也是決定氣流質(zhì)點離心力和顆粒捕集效率的主要因素。第8頁，共31頁。切向速度的分布第9頁，共31頁。2．氣流的速度a．切向速度Vt

外渦旋：Vt隨半徑r的減小而增大，在內(nèi)外渦旋的交

界面上Vt最大，交界面半徑r0≈(0.66～0.65)rp，rp為排出管半徑。內(nèi)渦旋：Vt隨半徑r的減小而減小。某一斷面上的切向速度分布規(guī)律為：外旋：n=0.5，有內(nèi)旋：n=-1，有

內(nèi)外交界面：n=0，有Vt=常數(shù)，最大，對應(yīng)直徑為

Di,Di=(0.6～1.0)De(排氣管直徑)。第10頁，共31頁。B.

徑向速度Vr：

假設(shè)內(nèi)外渦旋的交界面是圓柱面，外渦旋均勻通過該柱面進入內(nèi)渦旋，那麼認為氣流通過此圓柱面時的平均速度就是外渦旋氣流的平均徑向速度Vr。

Q——處理氣體量；F——假想圓柱面表面積。第11頁，共31頁。二、臨界粒徑與壓降第12頁，共31頁。1.半分離直徑cut

diameter

分級效率為50%的粉塵粒徑為半分離直徑或切割直徑dc50。臨界粒徑dcp愈小，除塵效率愈高。2.除塵器內(nèi)的壓力降pressure

drop除塵器內(nèi)的壓力分布pressure

distribution第13頁，共31頁。塵粒在旋風(fēng)器中受到兩個力的作用：a.離心力第14頁，共31頁。b.向心力離心力ft：向心力fd：?(Rep≤1時)第15頁，共31頁。在交界面上塵粒有三種情況：第16頁，共31頁。①ft>fd②fd>ft③ft=fd移向外壁移向內(nèi)壁進去50%，出來50%，即除塵效率為50%。一般而言：dp(100%)≈2-3dp(50%)

為什麼忽略了粉塵的質(zhì)量呢？因為重力等于mg，離心力設(shè)Vt=30m/s，r=0.1m，離心力遠遠大于重力，故重力可忽略。第17頁，共31頁。半分離直徑的求法：

1．拉波爾經(jīng)驗表達式：適用于切線、螺旋、蝸殼式入口旋風(fēng)器。?H、B——氣流入口的寬度與高度；L1、L2——圓筒與圓錐的高度。第18頁，共31頁。臨界粒徑dcp根據(jù)假想圓筒理論求取由ft=fd

得：r0——假想圓柱面半徑當(dāng)處理氣量為Q(m3/s)時，則代入上式得：?第19頁，共31頁。2．阻力：?ξ——阻力系數(shù)缺乏實驗數(shù)據(jù)時，可用下式表示：??K——常數(shù)，等于20—40；A——進口面積，a×b；L——筒體長度；H——錐體長度；dpp——排出管直徑。第20頁，共31頁。ξ的求法：1）Shepherd—Lapple式，2）Louis—Thodore式，第21頁，共31頁。（二）捕集效率1．經(jīng)驗式：水田木村典夫??D——旋風(fēng)器的直徑的關(guān)系圖查取2．由3．第22頁，共31頁。（四）影響效率的因素第23頁，共31頁。1．工作條件1）進口速度VI,VI增大，則切向速度Vθ增大，dcp減小，效率增大。但不能過大，過大會影響氣流運動的方向（劇烈、方向混亂），破壞了正常的渦流運動，另外阻力會加大，故常選用V2=12—25m/s。2）除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸

一般而言，直徑越小，F(xiàn)t越大，則效率越小，過小易逃逸。出口管直徑減小，則r0減小，減少了內(nèi)渦旋，則效率增大。但dpp減小阻力會增大，故不能太小。

筒體長度增大，則效率增大，但過大阻力會增大，所以，筒體長度不大于5倍筒體直徑。另外，希望錐體長度大一點，這樣會使切向速度大和距器壁短。旋風(fēng)器斜放對效率影響不大。2．流體性質(zhì)

對于氣體而言，μ增大對除塵不利，dcp增大，效率減小。溫度增大，則μ增大，溫度高或μ增大都會使效率減小。

粉塵粒徑與密度：離心力跟粒徑的三次方成正比，向心力跟粒徑的一次方成正比。綜合來說，dp增大則效率增大，又因為所以，ρp小，難分離，影響捕集效率。第24頁，共31頁。3．分離器的氣密性漏風(fēng)率：0%、5%、15%η：90%、50%、0要求保證旋風(fēng)器的嚴密性。

旋風(fēng)器一般：①用于粒子較大（>10μm）的場合；第25頁，共31頁。???②除塵效率不太高；③濃度較高時作為初級處理；④可串聯(lián)使用。三、旋風(fēng)除塵器的分類及選型第26頁，共31頁。（一）旋風(fēng)除塵器的分類1．按氣體流動狀況分：

切流返轉(zhuǎn)式旋風(fēng)除塵器：常用的型式為直入式和螺殼式。含塵氣體由筒體沿側(cè)面沿切線方向?qū)?。軸流式旋轉(zhuǎn)除塵器：軸流直流式和軸流反旋式。2．按結(jié)構(gòu)形式分：圓筒體、長錐體、旁通式、擴散式。（二）旋風(fēng)除塵器的選型第27頁，共31頁。旋風(fēng)除塵器的選型一般選用計算法和經(jīng)驗法。

計算法：①由入口濃度c0，出口濃度ce（或排放標(biāo)準(zhǔn)）計算除塵效率η；??②選結(jié)構(gòu)型式；

③根據(jù)選用的除塵器的分級效率ηd（分級效率曲線）和凈化粉塵的粒徑頻度分布f0，計算ηT,若ηT>η,即滿足要求，否則按要求重新計算。④確定型號規(guī)格⑤計算壓力損失。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)型式；

③根據(jù)選用的除塵器的η—Vi實驗曲線，確定入口風(fēng)速Vi；④根據(jù)氣量Q，入口風(fēng)速Vi計算進口面積A；⑤由旋風(fēng)器的類型系數(shù)

求除塵器筒體直徑D，然后便從手冊中查到所需的型號規(guī)格。第28頁，共31頁。四、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計第29頁，共31頁。步驟：尺寸比例確定；旋風(fēng)除塵器的壓力降；效率。（一）尺寸比例1．筒體直徑D：D愈小，愈能分離細小顆粒，但過小易引起堵塞。為此，有人用作為限制指標(biāo)。D：150-200mm～800-1100mm

若處理氣量大，可并聯(lián)使用或采用多管式旋風(fēng)器。2．入口尺寸（圓形和矩形）為減小顆粒的入射角，一般采用矩形（長H、寬B、面積A、）

類型系數(shù)k一般取0.07-0.3，蝸殼型入口的k較大，

D較小，處理氣量Q大，H/B為2-4。第30頁，共31頁。3．排氣管：多為圓形，且與筒體同心，一般

d=(0.4-0.6)D0。

深度h：切線式h小，則壓損小，但效率降低。經(jīng)驗取h≈)De或稍低于入口管底部。