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1、 5-3 旋风除尘器cyclone separator旋风除尘器是利用旋转气流 产生的离心力使尘粒从气流中分 离的，用来分离粒径大于10 口 m 的尘粒旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心 力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒 径大于510 um以上的的颗粒物。工业 上已有100多年的历史。特点：结构简单、占地面积小，投资低， 操作维修方便，压力损失中等，动力消 耗不大，可用于各种材料制造，能用于 高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干 颗粒物。缺点：效率80%左右，捕集5um颗粒的 效率不高，一般作预除尘用。一、工作原理1.除尘器内气流与尘粒的运动气流从宏观上看可归结为三个运动：外 涡旋、内涡旋、上
2、涡旋。）上Solids outletCollected solidsGas flow pathRotary solids withdrawal valveCleaned gas outletDirty gas inlet含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器 壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称 为外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转 而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。这股向 上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）o外涡 旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运 动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达 外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入 灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转
3、时，顶部压力下 降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上, 到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。 2.气流的速度为方便，常把内外旋流气体的运动分解 为三个速度分量：切向速度V。、径向速 度V,、轴向速度Vz。 1）切向速度 切向速度是决定气流合速度大小的主要 速度分量，也是决定气流质点离心力和 颗粒捕集效率的主要因素。切向速度的分布2.气流的速度 a.切向速度Vt 外涡旋：Vt随半径r的减小而增大，在内外涡旋 的交界面上Vt最大，交界面串径“心(0.66 0.65)rp, %为排出管半径。 内涡旋：Vt随半径r的减小而减小。某一断面上的切向速度分布规律
4、为：匕*/=常数,夕卜旋：n=0.5,有 匕*/=c 内旋：n-1 f 有 VJr co常数 内外交界面：n=0,看Vt=常数，最大，对应直 径为Di,Di=(0.61.0)De(排气管直径)。 B.径向速度Vr：假设内外涡旋的交界面是圆柱面，外涡 旋均匀通过该柱面进入内涡旋，那麽认 为气流通过此圆柱面时的平均速度就是 外涡旋气流的平均径向速度Vr。7 = 6 Y Q处理气体量；F假想圆柱面表面积。二、临界粒径与压降 1.平分离Jt径c力diameter 分级效率为50%的粉尘粒径为平分离Jt径或切割Jt径450。临界粒径儿愈小，除尘效率愈高。2 .除尘器内 的压力 怖pressure dro
5、ppressure distribution尘粒在旋风器中受到两个力的作用a.离/乜力 b.向/乜力Vr离心力f t:向心力f ：fd=3码丫/p（Rep W1 时） 在交界面上尘粒有三种情况： ftfd移向外壁 fd移向内壁 牛fd进去50%,出来50%,即除 尘效率为50%。 一般而言：dp(100%)2-3dp(50%) 为什麽忽略了粉尘的质量呢？因为重力等于mg,离心力匕2F=m 设Vt=30m/s, r=0.1m,匕 2900一二一一二 900重力 g 9.8 离心力远远大于重力，故重力可忽略。临界粒径d”CP根据假想圆筒理论求取由 ft=fd 得:dcp18匕 J。 r0假想圆柱面
6、半径 当处理气量为Q(m3/s)时，贝IJ。二2窗Z,匕 代入上式得： d J yV 2 p 2.阻力：箕 &阻力系数 缺乏实验数据时，可用下式表示： KA 4d P 二-d；py/L + HK- A-L-H-dppT P AP = 尸。一TP” 常数，等于2040； -进口面积，aXb； 筒体长度； 锥体长度； -排出管直径。 &的求法： 1) Shepherd-Lappie式,7 BHKDa2) LouisThodore式,”7.38HB( D（二）捕集效率 1.经验式:水田木村理夫77d =1 -exp -0.693 w = l-l-0.67D014f 1283J 口旋风器的直径 2.由
7、与a%,。的关系图查取 3.总=2的% 1.工作影响效率的因素 1）进口速度VpV1增大，则切向速度V。增大，%减小，效 率增大。但不能过大，过大会影响气流运动的方向（剧烈、 方向混乱），破坏了正常的涡流运动，另外阻力会加大，故 常选用Vf1225m/s。 2）除尘器的结构尺寸 一般而言，直径越小，Ft越大，则效率越小，过小易逃逸。 出口管直径减小，则“减小，减少了内涡旋，则效率增大。 但dp。减小阻力会增大，故不能太小。rr筒体长度增大，则效率增大，但过大阻力会增大，所以，筒体长度不大于5倍筒体直径。另外，希望锥体长度大一点, 这样会使切向速度大和距器壁短。旋风器斜放对效率影响不大。 2.流
8、体性质 对于气体而言，口增大对除尘不利，d 增大，效率减小。温度增大，则以增大， 温度高或U增大都会使效率减小。 粉尘粒径与密度：离心力跟粒径的三次 方成正比，向心力跟粒径的一次方成正 比。综合来说，dp增大则效率增大，又 因为(1/ 所以，Pp小，难分离，影响捕集效率。 3.分离器的气密性 漏风率：0%、5%、15% n： 90%、50%、0 要求保证旋风器的严密性。 旋风器一般：用于粒子较大(10u m) 的场合； 除尘效率不太高； 浓度较高时作为初级处理； 可串联使用。L除尘器的分类（一）旋 1. 按气体流动状况分： 切流返转式旋风除尘器：常用的型式为直入式 和螺壳式。含尘气体由筒体沿侧
9、面沿切线方向 导入。 轴流式旋转除尘器：轴流直流式和轴流反旋式。 2.按结构形式分：圆筒体、长锥体、旁通 式、扩散式。旋风除尘器的选翘旋风除尘器的选型一般选用计算法和经验法。计算法：由入口浓度C。，出口浓度Ce （或排 放标准）计算除尘效率n； 选结构型式； 根据选用的除尘器的分级效率nd （分级效率曲线）和净化粉尘的粒径频度分布f0,计 算若n/n,即满足要求，否则按要求重新 计算。 确定型号规格计算压力损失。 经验法：计算所要求的除尘效率n； 选定除尘器的结构型式； 根据选用的除尘器的nVi实验曲线，确定入口风速Vi； 根据气量Q,入口风速Vi计算进口面积A； 由旋风器的类型系数k=%求除
10、尘器筒体直径D,然后便从手册中查 到所需的型号规格。7、旋风除尘器的设计 步骤： 尺寸比例确定； 旋风除尘器的压力降; 效率。（一）尺寸比例 1.简体立径D： D愈小，愈能分离细小颗粒， 但过小易引起堵塞。2为此，有人用 十 500万/s作为限制指标。D： 150-200mm-800-1100mm 若处理气量大，可并联使用或采用多管式旋 风器。 2.入口尺寸（圆形和矩形） 为减小颗粒的入射角，一般采用矩形（长H、 宽B、面积A、）左=力/2=HB/ ? 类型系数k一般取0.070.3,蜗壳型入口的k较大，D较小，处理气量Q大，H/B为2-4。 3.我E气管：多为圆形，且与筒体同心，一般 d=(
11、0.4-0.6)D0o 深度h：切线式h小，则压损小，但效率降低。 经验取h-)De或稍低于入口管底部。 4.简体L、锥体I2： L= (1.4-2.0)D L2= (2.0-3.0)D L1+L2W5D%(3-4)D LJL2 心 1.5/2.5 较宜。 5.圆锥角a ： 一般取20-30 6. 排尘口直径De： Dc=(O.25-O,5)Do, 一般 DeN 70mm重力沉降室的设计 （一）设计要求 1.保证粉尘能沉降，L足够长； 2.气流在沉降室的停留时间要大于尘粒 沉降所需的时间。介, 3.能100%沉降的最力、粒径d niin18匕 1111nPpg18 juHVt 2gPPgL（二）设计的主要内容 根据粒径dp算出1） Vt； 2）初始确定：V、H,根据求长度L。 3）根据进气量Q求宽度B, Q=VBH.