談旋風(fēng)除塵器尺寸關(guān)聯(lián)和阻力計(jì)算

...wd......wd......wd...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別離出來的干式凈化除塵設(shè)備，所以也稱作離心除塵器或沙克龍除塵器〔〕。旋風(fēng)除塵器的創(chuàng)造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，各局部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。由于它構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全防火、制作和運(yùn)行本錢低，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80～100個(gè)，但除塵效率較低、性能差異較大，主要原因有兩個(gè)，一是生產(chǎn)線設(shè)計(jì)人員只注重主機(jī)設(shè)備而無視通風(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)歷數(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)，并以常見的下旋55型和60型旋風(fēng)除塵器為例進(jìn)展尺寸計(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，局部氣流會(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，這局部旋轉(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)盡量防止。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)、外渦旋交界面上到達(dá)最大值。內(nèi)外渦旋交界面的半徑，—排風(fēng)管半徑。內(nèi)渦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，將已別離下來的粉塵重新帶走。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?？蓞⒄账麄兂Ｓ玫男L(fēng)除塵器規(guī)格進(jìn)展設(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=〔0.15-0.4〕D0Dd=0.25D0進(jìn)風(fēng)口面積〔A〕A=BCA=BC半錐角(α)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、在一樣的切向速度下，筒體直徑越小，粉塵顆粒所受的離心力越大，除塵器所能別離的粉塵顆粒越小，除塵效率越高。但如果筒體直徑過小，大顆粒粉塵也可能反彈到中心氣流中被帶走；2、適宜的長(zhǎng)度可使進(jìn)入除塵器的塵粒增加停留時(shí)間，增加被別離的時(shí)機(jī)；3、排風(fēng)管直徑越小，除塵效率越高，但壓損也越大，一般?。?、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)，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)合構(gòu)造示意圖進(jìn)展詳細(xì)的說明。表中的數(shù)值是以外筒直徑為基準(zhǔn)進(jìn)展計(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。其各局部尺寸關(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=0.225D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。其各局部尺寸關(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〕m20.16704A=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〔〕1011121314151617〔〕〔〕3434124915796687858839912500.00632302502702853203403653853000.00912303603954254604905255553500.01244454905355806256707157604000.01625856407007608158759359904500.020473581088095510301100117512505000.025391010001095118512751370146015506000.0364131014401570170018351965210022307000.0496179019652145232025002680260030408000.0648233525702800305032703500373539709000.08202950324535403840413544304725502010000.10123645401043754740510554705835620012000.14585250577063006820735078708400892014000.198571407860857092901000010720114301215016000.259293301026011200121301306014000149301586018000.32811181012990141701535016530177101890020070下旋60型旋風(fēng)除塵器處理風(fēng)量〔m3/h)表五D〔〕12131415161718〔〕〔〕3924615306086977858732500.00713072333583834094344603000.01034454825195565936306673500.01396006507017518018519014000.01827868529179831048111411794500.02309941076115912421325140814905000.028512311334143615391642174418475500.034514901615173918631987211122366000.041017711919206622142360250926577000.056824602660287030803270349037008000.074232103470374040104270454048109000.0940406044004740507054105750609010000.1160501054305850626066807100752012000.167072207820842090209620102201082014000.2274982010640114601228013100139101473016000.2970128301390014970160401710018110191802、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)展公式計(jì)算。阻力計(jì)算方法有多種，分別介紹如下：①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，。②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5.7，60型阻力系數(shù)實(shí)測(cè)值4.6?？梢宰鳛樵O(shè)計(jì)的參考。也可以通過已經(jīng)推導(dǎo)出的旋風(fēng)除塵器局部阻力系數(shù)公式進(jìn)展計(jì)算，但計(jì)算結(jié)果可能與實(shí)測(cè)結(jié)果有一定差異，這也不是誰更準(zhǔn)確的問題，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)，20～40，一般取30；—除塵器進(jìn)口截面積，；—排風(fēng)管直徑，；—直筒高，；—錐筒高，。③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，