旋风除尘器
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烟气
上漩涡
净 化 气 体
排出管
轴 向 速 度 切向速度
外漩涡：含尘气体沿外壁由上向 下作旋转运动，同时少量气体沿径 向运动到中心区域
轴 向 速 度 外漩涡 方向相同 内漩涡
圆 柱 体
切向速度
内漩涡：气流到达锥底，转而向 上沿轴心旋转经排出管排除
上漩涡：气流从顶部向下高速旋 转，顶部压力下降，部分气流携细 小粒子沿筒壁旋转向上，到达顶部 后再沿排出管外壁旋转向下，最后 到达排出管下端被内漩涡带走
XLP/B 5.8
净化效率
旋风除尘器内粒子的沉降主要取决于离心力FC和向心运动气流作用于尘 粒上的阻力FD 在内外漩涡界面上，若FC>FD，粒子被离心力推至外壁被捕集 若FC<FD，粒子被向心气流带入内漩涡，继而排出 若FC=FD，尘粒外力之和为0，粒子处于界面上旋转 但实际上因为各种因素的影响，界面上的这些粒子有50%的可能性进入 内漩涡，有50%的可能性移向外壁。它被除去的效率为50%，此时粒子的 直径即旋风除尘器的分割直径dc 2 3 vt 0 因FC=FD，对于球形粒子由斯托克斯公式得： d 3d v
→ vt=Rω → vt=常数/Rn
因此，内外漩涡交界圆柱面上气流切向 速度最大。实验表明，交界圆柱面直径 di=（0.6-1.0）de（de为排气管直径）
工作原理
径向速度：内外旋流性质不同，矢 量方向不同。近似认为外漩涡气流均 匀地经过内外涡流交界圆柱面进入内 漩涡，即近似认为气流通过界面时的 平均速度就是外漩涡气流的平均径向 速度vr，即： 轴 向 速 度 轴 向 速 度
1 2 p v1 ( Pa ) 2
ρ ：气体密度，kg/m v1：气体入口速度，m/s ξ ：局部阻力系数
缺少实验数据时，可用下式估算： A：旋风除尘器气体进口面积
几种旋风除尘器的局部阻力系数值
旋风除尘器类型
ξ
16A / d e
2
XLT 5.3
XLT/A 6.5
来自百度文库
XLP/A 8.0
上3.85b 下0.7D 上0.6D 下0.6 上1.35D 下1.0D 上0.50D 下1.00
0.0296D 700 （600） 1100 （940） 1400 （1260）
3.33b （b=0.3D）
0.6D 1.7D 2.3D 0.43D 5000（420） 890（700） 1450（1150）
3.85b
0.6D 2.26D 2.0D 0.3D 860（770） 1350（1210） 1950（1740）
4.9b
0.58D 1.6D 1.3D 0.145D 440（490） 440（490） 990（1110）
参数
设计原则 为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度； 为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2； 为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D 为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o－8o； 为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4－0.5，（H+L）/de≈8－10； s/ de≈1；
效率最高时的入口速度
p (b / D)1.2 0.201 v1 3030 2 D (m / s） (1 b / D)
参数
分类 按进气方式 按气流组织：回流式、直流式、平旋式、旋流式 多管旋风除尘器
参数
设计
选择除尘器的型式：根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特 征、及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素 根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12-25 m/s
vt0：交界面处气流切向速度，m/s
6
c
p
r0
c r
vtRn=常数
vr qv 2r0 h0
18 v r r0 1 dc ( )2 p vt 0 2
雷思-利希特模式计算其他粒子分级效率
1 n 1
i 1 exp[0.6931 (
dp dc
)
]
n 1 (1 0.67 D
加长排出管伸入器内的长度
增大排气管管径
提高
降低
提高或降低
降低
提高
提高
影响除尘效率的因素
除尘器下部的严密性
锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式
影响除尘效率的因素
操作变量
提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善
100 a Q ( b ) 0.5 100 b Qa
入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中， 除尘效率下降
0.14
T 0.3 )( ) 283
影响除尘效率的因素
二次效应－被捕集粒子的重新进入气流
在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁
面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率 在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实 际效率低于理论效率 通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次 效应
影响除尘效率的因素
比例尺寸对性能的影响
性能趋向 比例变化 增大旋风除尘器直径 加长筒体 增大入口面积（流量不变） 增大入口面积（速度不变） 加长锥体 增大锥体的排出孔 减小锥体的排出孔 压力损失 降低 稍有降低 降低 提高 稍有降低 稍有降低 稍有提高 效率 降低 提高 降低 降低 提高 提高或降低 提高或降低 投资趋向 提高 提高 —— 降低 提高 —— ——
X：除尘器，L：离心，T：筒式，P旁路式，A、B为产品代号
参考文献
[1]郝吉明，马广大，王书肖.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社， 2010.177-188.
D:旋风除尘器直径，m T：气体的温度，K
0.14
T 0.3 )( ) 283
工作原理
内漩涡切向速度：气流到达锥 底，转而向上沿轴心旋转经排 出管排出 内漩涡的切向速度正比于旋转半径R，比 例常数等于气流的旋转角速度ω，即：
外漩涡
切向速度 切向速度
vt/R= ω
内漩涡 内： vt/R= ω 外： vtRn=常数
颗 粒 物
锥体
灰斗
工作原理
外漩涡切向速度：主要速度 分量，气流质点离心力大小的 主要因素
轴 向 速 度 轴 向 速 度
外漩涡
切向速度
切向速度
根据“涡流”定律：外漩涡的切向速 度反比于旋转半径R的n次方，即：
vtRn=常数
其中：n ≤1，常称涡流指数，实验表 明n值可由下式估算：
内漩涡
n 1 (1 0.67 D
旋风除尘器
旋风除尘器简介
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装 置 历史悠久：工业上已有100多年历史 结构简单、应用广泛、种类繁多
关于除尘原理、结构性能方面 研究很多，但因其中气流和离 子运动复杂，准确测定困难， 理论研究尚不够完善，许多关 键问题仍待解决
工作原理
组成和结构 气流的方向与速度
v1 2p
确定入口截面A，入口宽度b和高度h
A bh Q v1
确定各部分几何尺寸
参数
尺寸名称 入口宽度，b 入口高度，h XLP/A XLP/B XLT/A XLT
筒体直径，D
排出筒直径，de 筒体长度，L 锥体长度，H 灰口直径，d1 进口 速度 为右 值时 的压 力损 失 12m/s 15m/s 18m/s
vr
qv 2r0 h0
qv：旋风除尘器处理气量，m3/s r0、h0：交界圆柱面的半径和高度，m 轴向速度：与径向速度类似。外漩 涡轴向速度向下，内漩涡轴向速度向 上。在内漩涡内，随气流逐渐上升， 轴向速度不断增大，在排出管底部达 到最大
压力损失
压力损失是气流通过旋风除尘器时的压力损失，亦称压力降。 压力损失与结构和运行条件有关，主要靠实验确定。 实验表明，旋风除尘器的压力损失：
上漩涡
净 化 气 体
排出管
轴 向 速 度 切向速度
外漩涡：含尘气体沿外壁由上向 下作旋转运动，同时少量气体沿径 向运动到中心区域
轴 向 速 度 外漩涡 方向相同 内漩涡
圆 柱 体
切向速度
内漩涡：气流到达锥底，转而向 上沿轴心旋转经排出管排除
上漩涡：气流从顶部向下高速旋 转，顶部压力下降，部分气流携细 小粒子沿筒壁旋转向上，到达顶部 后再沿排出管外壁旋转向下，最后 到达排出管下端被内漩涡带走
XLP/B 5.8
净化效率
旋风除尘器内粒子的沉降主要取决于离心力FC和向心运动气流作用于尘 粒上的阻力FD 在内外漩涡界面上，若FC>FD，粒子被离心力推至外壁被捕集 若FC<FD，粒子被向心气流带入内漩涡，继而排出 若FC=FD，尘粒外力之和为0，粒子处于界面上旋转 但实际上因为各种因素的影响，界面上的这些粒子有50%的可能性进入 内漩涡，有50%的可能性移向外壁。它被除去的效率为50%，此时粒子的 直径即旋风除尘器的分割直径dc 2 3 vt 0 因FC=FD，对于球形粒子由斯托克斯公式得： d 3d v
→ vt=Rω → vt=常数/Rn
因此，内外漩涡交界圆柱面上气流切向 速度最大。实验表明，交界圆柱面直径 di=（0.6-1.0）de（de为排气管直径）
工作原理
径向速度：内外旋流性质不同，矢 量方向不同。近似认为外漩涡气流均 匀地经过内外涡流交界圆柱面进入内 漩涡，即近似认为气流通过界面时的 平均速度就是外漩涡气流的平均径向 速度vr，即： 轴 向 速 度 轴 向 速 度
1 2 p v1 ( Pa ) 2
ρ ：气体密度，kg/m v1：气体入口速度，m/s ξ ：局部阻力系数
缺少实验数据时，可用下式估算： A：旋风除尘器气体进口面积
几种旋风除尘器的局部阻力系数值
旋风除尘器类型
ξ
16A / d e
2
XLT 5.3
XLT/A 6.5
来自百度文库
XLP/A 8.0
上3.85b 下0.7D 上0.6D 下0.6 上1.35D 下1.0D 上0.50D 下1.00
0.0296D 700 （600） 1100 （940） 1400 （1260）
3.33b （b=0.3D）
0.6D 1.7D 2.3D 0.43D 5000（420） 890（700） 1450（1150）
3.85b
0.6D 2.26D 2.0D 0.3D 860（770） 1350（1210） 1950（1740）
4.9b
0.58D 1.6D 1.3D 0.145D 440（490） 440（490） 990（1110）
参数
设计原则 为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插人深度； 为避免过高的压力损失，b≤（D－de）/2； 为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D 为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o－8o； 为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4－0.5，（H+L）/de≈8－10； s/ de≈1；
效率最高时的入口速度
p (b / D)1.2 0.201 v1 3030 2 D (m / s） (1 b / D)
参数
分类 按进气方式 按气流组织：回流式、直流式、平旋式、旋流式 多管旋风除尘器
参数
设计
选择除尘器的型式：根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特 征、及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素 根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12-25 m/s
vt0：交界面处气流切向速度，m/s
6
c
p
r0
c r
vtRn=常数
vr qv 2r0 h0
18 v r r0 1 dc ( )2 p vt 0 2
雷思-利希特模式计算其他粒子分级效率
1 n 1
i 1 exp[0.6931 (
dp dc
)
]
n 1 (1 0.67 D
加长排出管伸入器内的长度
增大排气管管径
提高
降低
提高或降低
降低
提高
提高
影响除尘效率的因素
除尘器下部的严密性
锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式
影响除尘效率的因素
操作变量
提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善
100 a Q ( b ) 0.5 100 b Qa
入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中， 除尘效率下降
0.14
T 0.3 )( ) 283
影响除尘效率的因素
二次效应－被捕集粒子的重新进入气流
在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁
面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率 在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实 际效率低于理论效率 通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次 效应
影响除尘效率的因素
比例尺寸对性能的影响
性能趋向 比例变化 增大旋风除尘器直径 加长筒体 增大入口面积（流量不变） 增大入口面积（速度不变） 加长锥体 增大锥体的排出孔 减小锥体的排出孔 压力损失 降低 稍有降低 降低 提高 稍有降低 稍有降低 稍有提高 效率 降低 提高 降低 降低 提高 提高或降低 提高或降低 投资趋向 提高 提高 —— 降低 提高 —— ——
X：除尘器，L：离心，T：筒式，P旁路式，A、B为产品代号
参考文献
[1]郝吉明，马广大，王书肖.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社， 2010.177-188.
D:旋风除尘器直径，m T：气体的温度，K
0.14
T 0.3 )( ) 283
工作原理
内漩涡切向速度：气流到达锥 底，转而向上沿轴心旋转经排 出管排出 内漩涡的切向速度正比于旋转半径R，比 例常数等于气流的旋转角速度ω，即：
外漩涡
切向速度 切向速度
vt/R= ω
内漩涡 内： vt/R= ω 外： vtRn=常数
颗 粒 物
锥体
灰斗
工作原理
外漩涡切向速度：主要速度 分量，气流质点离心力大小的 主要因素
轴 向 速 度 轴 向 速 度
外漩涡
切向速度
切向速度
根据“涡流”定律：外漩涡的切向速 度反比于旋转半径R的n次方，即：
vtRn=常数
其中：n ≤1，常称涡流指数，实验表 明n值可由下式估算：
内漩涡
n 1 (1 0.67 D
旋风除尘器
旋风除尘器简介
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装 置 历史悠久：工业上已有100多年历史 结构简单、应用广泛、种类繁多
关于除尘原理、结构性能方面 研究很多，但因其中气流和离 子运动复杂，准确测定困难， 理论研究尚不够完善，许多关 键问题仍待解决
工作原理
组成和结构 气流的方向与速度
v1 2p
确定入口截面A，入口宽度b和高度h
A bh Q v1
确定各部分几何尺寸
参数
尺寸名称 入口宽度，b 入口高度，h XLP/A XLP/B XLT/A XLT
筒体直径，D
排出筒直径，de 筒体长度，L 锥体长度，H 灰口直径，d1 进口 速度 为右 值时 的压 力损 失 12m/s 15m/s 18m/s
vr
qv 2r0 h0
qv：旋风除尘器处理气量，m3/s r0、h0：交界圆柱面的半径和高度，m 轴向速度：与径向速度类似。外漩 涡轴向速度向下，内漩涡轴向速度向 上。在内漩涡内，随气流逐渐上升， 轴向速度不断增大，在排出管底部达 到最大
压力损失
压力损失是气流通过旋风除尘器时的压力损失，亦称压力降。 压力损失与结构和运行条件有关，主要靠实验确定。 实验表明，旋风除尘器的压力损失：