談旋風(fēng)除塵器尺寸關(guān)聯(lián)與阻力計(jì)算

1、談旋風(fēng)除塵器尺寸關(guān)聯(lián)與阻力計(jì)算胡寶林旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流的慣性離心力將灰塵從空氣中分離出來(lái)的干式凈化除塵設(shè)備，所以也稱作離心除塵器或沙克龍除塵器（）。旋風(fēng)除塵器的發(fā)明至今已有百余年歷史，隨著研究的不斷深入，制作技術(shù)已很成熟，各部分的尺寸有一定的比例關(guān)系。除塵器主要由進(jìn)口、筒體、錐體和排風(fēng)口組成，通過(guò)大量試驗(yàn)研究取得了一些實(shí)用阻力計(jì)算公式。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全防火、制作和運(yùn)行成本低，對(duì)10以上的粉塵凈化效率高于90%，得到普遍推廣，多年來(lái)在棉花加工廠除塵系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。棉花加工廠主要靠氣力輸送，含塵廢氣很多，一般需要配置旋風(fēng)除塵器80100個(gè)，但除塵效率較低、性能差異較大，主要原因有兩個(gè)，一

2、是生產(chǎn)線設(shè)計(jì)人員只注重主機(jī)設(shè)備而忽視通風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二是有些具體制作人員文化水平低、缺乏理論基礎(chǔ)、不具備設(shè)計(jì)計(jì)算能力、僅憑師傅傳授的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，因此出現(xiàn)了通風(fēng)除塵系統(tǒng)漏風(fēng)大、阻力大、能耗大、效率低等問(wèn)題。除塵器效率低不僅造成環(huán)境污染，而且也會(huì)影響氣力輸送系統(tǒng)正常運(yùn)行，其風(fēng)量、風(fēng)壓與氣力輸送管網(wǎng)系統(tǒng)密切相關(guān)。因此，本文將從基本原理入手，分析各部尺寸關(guān)聯(lián)，并以常見(jiàn)的下旋55型和60型旋風(fēng)除塵器為例進(jìn)行尺寸計(jì)算和阻力計(jì)算。一、工作原理含塵氣流由切向進(jìn)口進(jìn)入除塵器后，沿筒體和錐體內(nèi)壁自上而下做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向下旋轉(zhuǎn)的氣流稱為外渦旋。外渦旋到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋

3、轉(zhuǎn)，向上旋轉(zhuǎn)的氣流叫內(nèi)渦旋，最后經(jīng)排風(fēng)管排出。氣流做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵粒在慣性離心力的推動(dòng)下，向氣流形成的旋轉(zhuǎn)體外援移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)壁邊緣時(shí)，粉塵顆粒會(huì)與內(nèi)壁接觸釋放能量并在重力的作用下，沿壁面滑落到底部的出雜口。如圖一所示。圖一旋風(fēng)除塵器工作原理示意圖氣流從頂部向下旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂部壓力下降，部分氣流會(huì)帶著細(xì)小塵粒沿外緣旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后再沿排風(fēng)管外壁旋轉(zhuǎn)向下，經(jīng)排風(fēng)管排除，這部分旋轉(zhuǎn)氣流稱為上渦旋。顯然上渦旋的存在會(huì)影響除塵效率，應(yīng)盡量避免。除掌握上述基本原理外，還要把握下面幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：1、外渦旋的切向速度隨半徑的減少而增加，在內(nèi)、外渦旋交界面上達(dá)到最大值。內(nèi)外渦旋交界面的半徑，排風(fēng)管半徑。內(nèi)渦

4、旋的切向速度隨的減小而減小，類似于剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、由于內(nèi)渦旋氣流高速向上旋轉(zhuǎn)，即使除塵器在正壓下工作，其底部仍有較大的負(fù)壓。因此除塵器必須做好密封，如果底部漏氣就會(huì)使大量氣流從底部補(bǔ)入形成向上的氣流，將已分離下來(lái)的粉塵重新帶走。據(jù)有關(guān)資料介紹：漏風(fēng)率1%，除塵效率降低5%10%；漏風(fēng)率5%，除塵效率降低50%；漏風(fēng)率10%15%，除塵效率接近于零。二、尺寸關(guān)聯(lián)適應(yīng)不同粉塵性質(zhì)的旋風(fēng)式除塵器種類很多，分下旋、內(nèi)旋、外旋、擴(kuò)散型等多種，其尺寸規(guī)格、處理風(fēng)量、壓損、除塵效率都有一定差異，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，但其總體比例關(guān)系是有一定范圍的。棉花加工廠含塵氣流性質(zhì)與糧食加工行業(yè)及棉紡企業(yè)相類似。可參

5、照他們常用的旋風(fēng)除塵器規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前棉花加工行業(yè)制作的旋風(fēng)除塵器規(guī)格較亂、性能較差?，F(xiàn)將收集整理的常見(jiàn)旋風(fēng)除塵器尺寸比例關(guān)系介紹如下，供設(shè)計(jì)人員參考。如表一所示。表一 常見(jiàn)旋風(fēng)除塵器各部尺寸比例關(guān)系名稱一般常用外筒直徑（D0）直筒高（L1）L1=(0.5-2）D0L1=2D0錐筒高（L2）L1=(2-2.5）D0L2=2D0排風(fēng)管直徑（De）De=（0.3-0.6）D0De=0.5D0排風(fēng)管長(zhǎng)（L）L=（0.3-0.75）D0L=0.33D0進(jìn)風(fēng)口高（C）C=（0.4-0.5）D0C=0.5D0進(jìn)風(fēng)口寬（B）B=（0.2-0.25）D0B=0.25D0排灰口直徑（Dd）Dd=（0.15-0

6、.4）D0Dd=0.25D0進(jìn)風(fēng)口面積（A）A=BCA=BC半錐角()13°-15°進(jìn)口高寬比2-4表一中尺寸比例關(guān)系并不是唯一標(biāo)準(zhǔn)，要結(jié)合實(shí)際需要靈活運(yùn)用。但不要大幅度的偏離這些比例關(guān)系。另外還要注意以下幾點(diǎn)： 1、在相同的切向速度下，筒體直徑越小，粉塵顆粒所受的離心力越大，除塵器所能分離的粉塵顆粒越小，除塵效率越高。但如果筒體直徑過(guò)小，大顆粒粉塵也可能反彈到中心氣流中被帶走；2、合適的長(zhǎng)度可使進(jìn)入除塵器的塵粒增加停留時(shí)間，增加被分離的機(jī)會(huì)；3、排風(fēng)管直徑越小，除塵效率越高，但壓損也越大，一般取；4、排氣管的下部至氣流下降的最低點(diǎn)的距離叫特征長(zhǎng)度，可參照亞歷山大公式設(shè)計(jì)，

7、下面以糧食加工行業(yè)常用的下旋55型和下旋60型旋風(fēng)除塵器為例，列表并結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。表中的數(shù)值是以外筒直徑為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的，請(qǐng)重點(diǎn)關(guān)注計(jì)算公式欄中各部尺寸與外筒尺寸之間的比例關(guān)系。1、下旋55型旋風(fēng)除塵器55型旋風(fēng)除塵器是指中間的排風(fēng)管直徑與上部圓柱形筒體直徑之間的尺寸關(guān)系，即。如圖二所示。其各部分尺寸關(guān)系如表二所示。下旋55型旋風(fēng)除塵器規(guī)格表二名稱單位數(shù)值計(jì)算公式外筒直徑（D）mm1200設(shè)定基本規(guī)格排風(fēng)管直徑（d）mm660d=0.55D外筒高（h）mm960h=0.8D錐筒高（h1）mm2400h1=2D進(jìn)風(fēng)口高（C）mm540C=0.45D進(jìn)風(fēng)口寬（b）mm270b=0.

8、225D進(jìn)風(fēng)口面積（A）m20.1458A=Cb排風(fēng)管下端長(zhǎng)（E）mm120E=0.1D排雜口寬（a）mm100-200尺寸范圍2、下旋60型旋風(fēng)除塵器60型旋風(fēng)除塵器是指中間的排風(fēng)管直徑與上部圓柱形筒體直徑之間的尺寸關(guān)系，即。如圖三所示。其各部分尺寸關(guān)系如表三所示。下旋60型旋風(fēng)除塵器規(guī)格表三名稱單位數(shù)值計(jì)算公式外筒直徑（D）mm1200設(shè)定基本規(guī)格排風(fēng)管直徑（d）mm720d=0.6D外筒總高（L）mm5004L=4.17D外筒高（h）mm2604h=2.17D錐筒高（h1）mm2400h1=2D進(jìn)風(fēng)口高（C）mm696C=0.58D進(jìn)風(fēng)口寬（b）mm240b=0.2D進(jìn)風(fēng)口面積（A）m2

9、0.16704A=Cb排風(fēng)管下端長(zhǎng)（E）mm936E=0.78D排雜口寬（a）mm100-200尺寸范圍三、阻力計(jì)算1、風(fēng)量計(jì)算除塵器的處理風(fēng)量是由物料輸送系統(tǒng)決定，必須大于或等于輸送系統(tǒng)風(fēng)量，除塵器進(jìn)口風(fēng)速由進(jìn)口風(fēng)量和截面積決定，55型進(jìn)口風(fēng)速一般在，60型進(jìn)口風(fēng)速一般在。風(fēng)量的計(jì)算公式：。式中 為進(jìn)口風(fēng)量，；為進(jìn)口截面積，；為進(jìn)口風(fēng)速，。選擇的風(fēng)速大小直接關(guān)系到除塵器的體積大小和壓損大小，風(fēng)速低，體積大；風(fēng)速高，壓損大。同一風(fēng)速，筒體直徑越大處理風(fēng)量越大，但壓損也會(huì)逐漸增加。實(shí)踐證明，入口風(fēng)速宜低不宜高，如表四和表五所示。下旋55型旋風(fēng)除塵器處理風(fēng)量（m3/h)表四D （）10111213

10、14151617 （ ） （）3434124915796687858839912500.0063 2302502702853203403653853000.0091 2303603954254604905255553500.0124 4454905355806256707157604000.0162 5856407007608158759359904500.0204 73581088095510301100117512505000.0253 91010001095118512751370146015506000.0364 131014401570170018351965210022307000

11、.0496 179019652145232025002680260030408000.0648 233525702800305032703500373539709000.0820 2950324535403840413544304725502010000.1012 3645401043754740510554705835620012000.1458 5250577063006820735078708400892014000.1985 71407860857092901000010720114301215016000.2592 9330102601120012130130601400014930

12、1586018000.3281 1181012990141701535016530177101890020070下旋60型旋風(fēng)除塵器處理風(fēng)量（m3/h)表五D （）12131415161718 （ ） （）3924615306086977858732500.0071 3072333583834094344603000.0103 4454825195565936306673500.0139 6006507017518018519014000.0182 7868529179831048111411794500.0230 9941076115912421325140814905000.0285 12

13、311334143615391642174418475500.0345 14901615173918631987211122366000.0410 17711919206622142360250926577000.0568 24602660287030803270349037008000.0742 32103470374040104270454048109000.0940 406044004740507054105750609010000.1160 501054305850626066807100752012000.1670 7220782084209020962010220108201400

14、0.2274 982010640114601228013100139101473016000.2970 128301390014970160401710018110191802、阻力計(jì)算表四和表五中給出的阻力只是入口風(fēng)速確定情況下各種規(guī)格的平均數(shù)，要細(xì)算各個(gè)規(guī)格除塵器的壓損還需要進(jìn)行公式計(jì)算。阻力計(jì)算方法有多種，分別介紹如下：速度分布指數(shù)（也稱旋轉(zhuǎn)速度指數(shù)或渦旋指數(shù)）有以下兩個(gè)計(jì)算公式：，公式一，公式二（亞歷山大公式）公式一中為圓筒直徑，；公式二中為圓筒直徑，；為氣體的絕對(duì)溫度，。除塵器阻力系數(shù)各種規(guī)格的旋風(fēng)除塵器的局部阻力系數(shù)，一般通過(guò)實(shí)測(cè)再反推取得，據(jù)資料介紹，55型阻力系數(shù)實(shí)測(cè)值5.7，

15、60型阻力系數(shù)實(shí)測(cè)值4.6。可以作為設(shè)計(jì)的參考。也可以通過(guò)已經(jīng)推導(dǎo)出的旋風(fēng)除塵器局部阻力系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算結(jié)果可能與實(shí)測(cè)結(jié)果有一定差異，這也不是誰(shuí)更準(zhǔn)確的問(wèn)題，因?yàn)閷?shí)測(cè)的條件不同可能結(jié)果也不同，公式也是按某一特定狀態(tài)下計(jì)算的，所以需要綜合分析確定。下面介紹局部阻力系數(shù)的計(jì)算公式。式中 除塵器的局部阻力系數(shù)； 排風(fēng)管半徑； 筒體半徑； 速度分布指數(shù)，可按公式計(jì)算，也可直接取值。式中 除塵器的局部阻力系數(shù)； 除塵器進(jìn)口截面積，； 排風(fēng)管直徑，。式中 除塵器的局部阻力系數(shù)； 系數(shù)，2040，一般取30； 除塵器進(jìn)口截面積，； 排風(fēng)管直徑，； 直筒高，； 錐筒高，。阻力計(jì)算式中 旋風(fēng)除塵器局部阻力，； 除塵器的局部阻力系數(shù)； 空氣密度，； 除塵器進(jìn)口氣流速度，。3、計(jì)算實(shí)例分析例如：外吸籽棉管道直徑，輸送量，輸送風(fēng)速，風(fēng)量，管道及卸料器等總漏風(fēng)率30%，已選擇籽棉輸送（兼卸料排塵）風(fēng)機(jī) ，電動(dòng)機(jī)額定功率，風(fēng)量。 按風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量計(jì)算，應(yīng)配置兩臺(tái)下旋60型圓筒直徑的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)工作，每臺(tái)除塵器入口風(fēng)速按，處理風(fēng)量（溫度，空氣密度），合計(jì)處理風(fēng)量，與風(fēng)機(jī)排風(fēng)量基本吻合，實(shí)際上如果漏風(fēng)率更小，風(fēng)