旋风除尘器的设计与计算

一、实习目的

1、进一步了解旋风除尘器的有关计算

2、熟悉用CAD画效果图

3、查阅和整理各方面资料，了解旋风除尘器各方面性能及影响因素；

二、设计题目

设计一台处在常温（20°C），常温下含尘空气的旋风除尘器。已知条件为：处理气量Q=1300m³/h，粉尘密度ρp=1960kg/m³,空气密度ρ=1.29 kg/m，空气粘度μ=1.8x10-5Pa.s，进入的粉尘粒度分布见下表：

设计要求：XLT旋风除尘器，最后实现污染物的达标排放，且除尘效率为85%，压力损失不高于2000Pa。

提交文件：设计说明+旋风除尘器图（CAD制图），图纸输出A4纸。

三、旋风除尘器的工作原理

1.1 工作原理

（1）气流的运动

普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成；气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；少量气体沿径向运动到中心区域；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋；气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度。

（2）尘粒的运动：

切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；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；上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。

1.2特点

（1）旋风除尘器与其他除尘器相比，具有结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便以及适用面宽的优点。

（2）旋风除尘器的除尘效率一般达85%左右，高效的旋风除尘器对于输送、破碎、卸料、包装、清扫等工业生产过程产生的含尘气体除尘效率可达95%-98%，对于燃煤炉窑产生烟气的除尘效率可以达到92%-95%。

（3）XLT 旋风除尘器的主要特点

（4）旋风除尘器捕集<5μm 颗粒的效率不高，一般可以作为高浓度除尘系统的预除尘器，与其他类型高效除尘器合用。可用于10μm 以上颗粒的去除，符合此题的题设条件。

1.3影响旋风除尘器除尘效率的因素

（1）入口风速 由临界计算式知，入口风速增大，c d 降低，因而除尘效率提高。但是风速过大，压力损失也明显增大

（2）除尘器的结构尺寸 其他条件相同，筒体直径愈小，尘粒所受的离心力愈大，除尘效率愈大。筒体高度对除尘效率影响不明显，适当增大锥体长度，有利于提高除尘效率。减小排气管直径，有利于提高除尘效率。

（3）粉尘粒径和密度 大粒子离心力大，捕集效率高，粒子密度愈小，越难分离，本题中<5m μ的粒子质量频率约25%，所以导致除尘效率变低，以至于达不到除尘标准。

（4）灰斗气密性 若气密性不好，漏入空气，会把已经落入灰斗的粉尘重新带走，降低了除尘效率。

四、设计计算

1旋风除尘器各部分尺寸的确定

1.1形式的选择

根据国家规定的粉尘排放标准、粉尘的性质、允许的阻力和制造条件、经济性合理选择旋风除尘器的形式，选通用型旋风除尘器。

1.2 确定进口风速

设：风速u=20m/s

1.3 确定旋风除尘器的尺寸

（1）进气口面积A 的确定

进气口截面一般为长方形，尺寸为高度H 和宽度B ，根据处理气量Q 和进气速度u 可得

u

Q A =

20

36001300⨯= = 0.0180555562m

根据“切向入口旋风除尘器标准尺寸比例”中的斯台尔曼比例可得：

设：筒体直径为D ，则：

H=0.5D B=0.2D

0.1D=0.018055556

则：筒体直径D=0.424918298m

则：入口宽度B=0.08498366m

入口高度H=0.212459149m

排气管直径DE=0.5D=0.212459149m

排尘口直径DC=0.375D=0.159344362m

筒体高度L1=1.5D=0.637377447m

锥体高度L2=2.5D=1.062295745m

出口长度L3=0.5D=0.212459149m

（1）、取内外涡旋分界柱的直径为：d0=0.7d ，（d:排气管的直径）故气流交界面上的切向速度为0T V ：

()20.58966821283*67.01133.014.0=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=T D n

4m 0.148721407.00==d d

s m 537.143136700=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n

T d D V V （2）m 3102071.487214043210=-+=L L L h

(3)外涡旋气流的平径向速度为：s m 80.5196895920

0==

h r Q V r π (4)7648862.151838351821

20050=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=T p r c V r uv d ρ (5) 10.57449624693.0exp 111501=⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+n c p d d d η 20.78143204693.0exp 111502=⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+n c p d d d η

30.94029465693.0exp 111503=⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+n c p d d d η 40.99084939693.0exp 111504=⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+n c p d d d η 50.99796631693.0exp 111505=⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+n c p d d d η 40.99929650693.0exp 111506

=⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+n c p d d d η 总效率0.9319952561

==∑=i d i i gd ηη总 （6）压力损失1341.622

=⨯=∆u P ρξ 压力损失符合标准。

五、设计心得

作为一名环境工程的大二学生，我觉得做大气污染控制课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：CAD 制图、word 的使用等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。

最后，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计之前，对整个工艺系统有一个全面的了解，知道该工艺有哪些设备及每个设备的工作原理和正常运转的相关参量；在设计程序时，不能妄想一次就将整个设计做好，需要反复修改、不断改进是设计的必经之路；要养成注释的好习惯，一个完美的设计应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。