机械毕业设计955焦作大学旋风除尘器的设计正文

二.说明书

2.1图形设计：

旋风除尘器图（图1）2.2设计数据：

2.3旋风除尘器的参数计算

许多学者都致力于旋风除尘器的研究，通过各种假设，他们提出了许多不同的计算

方法。由于旋风除尘器内实际的气、尘两相流动非常复杂，因此根据某些假设条件得出的理论公式目前还不能进行较精确的计算。

1.分割粒径（d

c50

）

计算旋风除尘器的分割粒径（d

c50

）是确定除尘器效率的基础。在计算时，因假设条件和选用系数不同，计算分割粒径的公式也各不同。下面简要介绍一种计算方法，以说明旋风除尘器的除尘原理。

处于外涡旋的尘粒在径向会受到两个力的作用：

惯性离心力（2-3-1）

式中 v

t

——尘粒的切线速度，可以近似认为等于该点气流的切线速度，m/s；

r——旋转半径，m。

向心运动的气流给予尘粒的作用力

（2-3-2）

式中 w——气流与尘粒在径向的相对运动速度，m/s。

这两个力方向相反，因此作用在尘粒上的合力

（2-3-3）

由于粒径分布是连续的，必定存在某个临界粒径dk作用在该尘粒上的合力之和

恰好为零，即F=F

l

－P=0。这就是说，惯性离心力的向外推移作用与径向气流造成的

向内飘移作用恰好相等。对于粒径d

c ＞d

k

的尘粒，因F

l

＞P，尘粒会在惯性离心力推动

下移向外壁。对于d

c ＜d

k

的尘粒，因F

l

＜P，尘粒会在向心气流推动下进入内涡旋。如

果假想在旋风除尘器内有一张孔径为d

k 的筛网在起筛分作用，粒径d

c

＞d

k

的被截留在

筛网一面，d

c ＜d

k

的则通过筛网排出。那么筛网置于什么位置呢?在内、外涡旋交界面

上切向速度最大，尘粒在该处所受到的惯性离心力也最大，因此可以设想筛网的位置

应位于内、外涡旋交界面上。对于粒径为d

k 的尘粒，因F

l

=P，它将在交界面不停地旋

转。实际上由于气流紊流等因素的影响，从概率统计的观点看，处于这种状态的尘粒有50％的可能被捕集，有50％的可能进入内涡旋，这种尘粒的分离效率为50％。因

此d

k =d

c50

。根据公式（5-4-7），在内外涡旋交界面上，当F

l

=P时，

旋风除尘器的分割粒径：

（2-3-4）

式中 r

——交界面的半径，m；

w

——交界面上的气流径向速度，m／s；

v

0t

——交界面上的气流切向速度，m／s。

应当指出，粉尘在旋风除尘器内的分离过程是很复杂的，上述计算方法具有某些不足之处。例如它只是分析单个尘粒在除尘器内的运动，没有考虑尘粒相互间碰撞及局部涡流对尘粒分离的影响。由于尘粒之间的碰撞，粗大尘粒向外壁移动时，会带着细小的尘粒一起运动，结果有些理论上不能捕集的细小尘粒也会一起除下。相反，由于局部涡流和轴向气流的影响，有些理论上应被除下的粗大尘粒却被卷入内涡旋，排出除尘器。另外有些已分离的尘粒，在下落过程中也会重新波气流带走。外涡旋气流在锥体底部旋转向上时，会带走部分已分离的尘粒，这种现象称为返混。因此理论计算的结果和实际情况仍有一定差别。

2.旋风除尘器的阻力

由于气流运动的复杂性，旋风除尘器阻力目前还难于用公式计算，一般要通过试验或现场实测确定。

旋风除尘器的阻力：

（2-3-5）

式中ξ——局部阻力系数，通过实测求得；

u——进口速度，m／s；

ρ——气体的密度，kg／m3，

2.4 设计要求

① .粉状物料提升装置中旋风除尘器的研究现状

② .了解其工作场所要求及原理

③ .确定总体方案和各部分结构方案

④ .画图

⑤ .部分设计计算

三.旋风除尘器的原理及应用

3.1旋风除尘器的原理

旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低．阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒．除尘效率可达80％以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器．其除尘效率可达5％以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高．

旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况：

旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后．沿除尘器的轴心部位转而向上．形成上升的内旋气流，并由除尘器的排气管排出。

自进气口流人的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排气管外侧向下流动，当达到排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出，分散在其中的尘粒也随同被带走。

3.2用途及适用范围

旋风除尘器主要用于工业生产中清除工业废料，如木料厂以及其他工厂。在我国大多数工厂都是使用旋风除尘器。

3.3产品描述

旋风除尘器是一种常见的气固，气液和液固分离设备。由于结构简单，造价低廉，操作简便，运行稳定等特点，旋风除尘器在机械，建材，轻工，冶金，化工，石油等行业得到广泛应用。理论与实验研究均以证明，旋风除尘器的动力消耗中有相当大一部分无益于分离，属纯消耗性能量损失。