旋风除尘器的设计
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旋风除尘器方案
旋风除尘器方案1. 引言空气中的污染物对人类的健康和环境造成了严重的影响。
除尘器是一种用于过滤空气中颗粒物的设备，旋风除尘器是其中一种常用的除尘器类型。
本文将介绍旋风除尘器的工作原理、优点以及在实际应用中的方案设计。
2. 旋风除尘器工作原理旋风除尘器利用离心力原理将空气中的颗粒物分离出来。
其工作原理如下：1.空气进入旋风除尘器后，经过导流器进入圆柱形的腔体。
2.腔体内的空气开始旋转，并形成一个旋风状的气流。
3.由于旋转过程中，颗粒物具有较大的质量，会由于离心力的作用沉积到腔体的壁面上。
4.净化后的空气从腔体的顶部中心位置被排出。
3. 旋风除尘器的优点与其他类型的除尘器相比，旋风除尘器具有以下几个优点：•简单而紧凑的结构：旋风除尘器结构简单，占地面积小，适合在空间有限的场所安装。
•低能耗：旋风除尘器不需要额外的能源，仅依靠气流旋转就可以完成颗粒物的分离，因此能耗较低。
•适用性强：旋风除尘器可以处理高温、高湿度和高含尘浓度的空气，适用范围广。
4. 旋风除尘器方案设计在设计旋风除尘器方案时，需要考虑以下几个关键因素：4.1. 预处理系统在旋风除尘器之前，可以增加一个预处理系统，用于去除大颗粒的杂质。
这样可以提高旋风除尘器的除尘效率和延长其使用寿命。
4.2. 旋风腔体尺寸旋风腔体的尺寸直接影响到除尘效率和处理能力。
腔体的大小应根据实际需求进行选择，通常应根据空气流量、排放要求和除尘效率等因素进行综合考虑。
4.3. 腔体材料选择旋风腔体材料的选择应考虑其耐磨性和耐腐蚀性。
常见的材料有碳钢、不锈钢和橡胶内衬等，根据工作环境的特点选择合适的材料能够提高旋风除尘器的使用寿命。
4.4. 排放系统设计除尘后的空气需要进行排放处理，排放系统的设计需要考虑到处理量、净化效果和环保要求。
常见的排放系统包括直排和循环排放两种。
5. 结论旋风除尘器是一种简单、高效的除尘设备，能够有效分离空气中的颗粒物。
其简单而紧凑的结构、低能耗和广泛的适用性使其在各个行业得到了广泛应用。
旋风除尘器的设计资料
•有0一6 •锅炉，0. •理烟气0 =
m3/h，0排 •
2000：kg率/m度3T，180粒度8，分浓布度见5 表2体，性要质8求、效76粉率5＞008005%尘密, 设9 计旋风
除尘=器。
9度91ρp = 99
2. 初定入口风速： 18m/s； 3. 确定入口断面积、进气管宽和高 :
A=Q/3600Vc ，=0.077m2 ，取尺寸比H/W=2.5 ， A=HW， 所以H=0.42m ， W=0. 18m
2)螺栓孔距确定
需满足JB/ZQ4248-86 。如螺栓直径为8mm ，孔距大于28mm 。对于旋风 除尘器法兰 ， 总满足 。故可视法兰尺寸而定 ，见法兰设计图
3)孔径确定
采用通孔 。10~ 15mm
4)螺栓直径、长度及螺纹长度的确定（C级全螺纹） 考虑时间关系 ，不作受力分析 。螺栓直径视孔径而定 ，GB5277-85 。选
将分割径代入筛分理论效率公式 ，将所计算的 分级效率填入表中 。其总效率为
因ηT ＞85%，故满足设计要求。
八 、压力损失估算
压力损失取上限 ，旋风除尘器阻力近似为1300Pa。
九、结构设计
1.外形图的画法
1020 6 5
技术要求
7 壳体均采用6mm厚Q235-A钢板制作采取连续焊
接 ，器外表面刷铁红防锈底漆一遍 ，完全干后
A.蜗壳的画法
1)蜗壳出口断面 寸确定
出口风速：v ＝12 15m/s abv ＝Q ，取a ＝b；
a ＝（Q/v）1/2 ＝〔5000/（15×3600）〕 1/2 ＝ 0.304~0.340 取a ＝b ＝320mm 2)确定偏心距 考虑焊接方便 ，蜗壳出口内壁距旋风出气管20mm， 于是中心线到出口蜗壳出口内壁距半径： r ＝230mm，
旋风除尘器设计计算
1.1、工作原理⑴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。
图1⑵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、影响旋风器性能的因素⑴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；临界入口速度。
⑵比例尺寸在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降；锥体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径d e=（0.6～0.8）D；特征长度（natural length）-亚历山大公式：排气管的下部至气流下降的最低点的距离旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l ，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。
⑶运行系统的密闭性，尤其是除尘器下部的严密性：特别重要，运行中要特别注意。
在不漏风的情况下进行正常排灰 ⑷ 烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度 ⑸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 ；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；效率最高时的入口速度，一般在10-25m/s 范围。
旋风式除尘课程设计
旋风式除尘课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解旋风式除尘器的工作原理，掌握其结构组成及功能。
2. 学生能掌握旋风式除尘器在工程应用中的优势及适用范围。
3. 学生了解并掌握与旋风除尘相关的流体力学基础概念。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析旋风式除尘器的设计参数，并进行简单的设计计算。
2. 学生能够通过实验和观察，分析旋风式除尘器的除尘效果，提出优化措施。
3. 学生能够运用图表、数据和文字，展示旋风式除尘器的性能特点。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对环境保护和大气污染治理的责任感，增强环保意识。
2. 学生通过学习旋风式除尘技术，认识到科学技术的应用价值，激发对科技创新的兴趣。
3. 学生在团队协作中，培养沟通、交流、合作的能力，养成尊重他人意见的良好品质。
课程性质：本课程为应用物理学科课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的物理知识基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和解决问题的能力，培养科学思维和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使学生在课程学习中获得成就感。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 旋风式除尘器的工作原理及其在环保领域的应用。
- 流体力学基础：气流运动规律、离心力、压力差等。
- 旋风式除尘器的结构设计参数：直径、高度、进口风速等。
- 教材章节：第五章“大气污染控制技术”中的第2节“旋风式除尘技术”。
2. 实践操作：- 旋风式除尘器模型制作与实验。
- 实验数据分析与处理，评估除尘效率。
- 设计优化方案，提高旋风式除尘器性能。
3. 教学大纲：- 第一课时：旋风式除尘器工作原理及应用介绍。
- 第二课时：流体力学基础概念讲解，旋风式除尘器设计参数分析。
- 第三课时：实践操作，旋风式除尘器模型制作与实验。
旋风除尘设计方案
旋风除尘设计方案旋风除尘设计方案旋风除尘器是一种常见的工业除尘设备，广泛应用于建筑材料、化工、冶金、电力等行业。
下面是一个旋风除尘器的设计方案：一、工作原理旋风除尘器利用离心力将粉尘分离出来。
工作时，含有粉尘的气体进入旋风除尘器，通过旋风除尘器内部的旋风叶片的作用，气体呈螺旋状流动，形成离心力。
由于粉尘颗粒的质量较重，它们受到离心力的影响，被分离出来并沉降到底部的灰斗中。
经过除尘处理的气体从旋风除尘器的顶部排出。
二、设计参数1. 气体流量：根据实际生产过程中产生的气体流量进行确定。
2. 气体温度：旋风除尘器的材料和结构应能够适应气体的高温和低温。
3. 气体含尘浓度：根据实际生产过程中气体中粉尘的含量进行确定。
4. 除尘效率要求：根据国家相关标准和行业要求确定。
三、设计方案1. 材料选择：旋风除尘器的主要构件应选用耐腐蚀、耐磨损的材料，如不锈钢、玻璃钢等。
2. 结构设计：旋风除尘器的结构应合理，方便维护和清洁。
3. 出灰装置设计：设计一个有效的出灰装置，确保粉尘可以及时排出。
4. 工艺流程设计：根据实际生产过程中对除尘设备的要求，确定旋风除尘器的位置、排气管道等。
四、设备运行维护1. 启动前检查旋风除尘器的各个部件是否完好，如有损坏及时更换。
2. 定期清理除尘器内部的粉尘，避免积灰影响除尘效果。
3. 定期检查旋风除尘器的运行情况，如有异常及时处理。
4. 注意旋风除尘器的安全问题，防止因设备故障引发火灾等事故。
通过合理设计和有效运行维护，旋风除尘器可以有效地将生产过程中产生的粉尘除去，提高了生产环境的清洁度，保护了工作人员的身体健康。
旋风除尘器的设计选型
• 若 FC < FD ，颗粒进入内涡旋
• 当 FC = FD时，有50%的可能进入外涡旋，即除尘效 率为50%
Vt
ft
·
fd ft · · fd
Vr
为什麽忽略了粉尘的质量呢？因为重力等于mg，离心 力 2 设Vt=30m/s，r=0.1m，
Vt FCt m F y r
Vt 2 900 FC Ft r 0.1 900 重力 g 9.8
d min
18 Q p gW L
由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分 级效率公式的一半作为实际分级效率
d min
36 Q p gWL
提高沉降室效率的主要途径 降低沉降室内气流速度（一般为0.3～2.0m/s） 增加沉降室长度 降低沉降室高度
旋风除尘器
径向速度 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋 平均径向速度 V Q
r
2πr0 h0
r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m
轴向速度
外涡旋的轴向速度向下 内涡旋的轴向速度向上 在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到 最大值
旋风除尘器
旋风除尘器的压力损失
1.293
旋风除尘器
影响旋风除尘器效率的因素
二次效应
——所谓二次效应是指被捕集的粒子重新进入气流的运动。
• 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
旋风除尘器设计
. . .. . .设计工程：旋风除尘器的设计设计者：班级：座号：一、设计题目*工厂一台锅炉，风量10000立方米∕小时，烟气温度573℃，粉尘密度4.5克∕立方米，烟尘密度2000千克∕立方米，573K时空气粘度u=2.9*10-5pa经测试，粉尘粒径分布如表1所示。
要求经除尘装置后粉尘排放浓度为0.8克∕立方米，压力损失ΔP不大于2000Pa,v=23m/s。
烟尘粒度分布根据以上数据设计一旋风除尘器.. .专二、选取旋风除尘器理由及选择的型号1.其他除尘器的特点〔1〕重力沉降室是使含尘气流中的尘粒借助重力作用自然沉降来到达净化气体的目的的装置。
这种装置具有构造简单、造价低、施工容易〔可以用砖砌或用钢板焊制〕、维护管理方便、阻力小〔一般50-150Pa〕等优点，但由于它体积大，除尘效率低〔一般只有40%-50%〕，适于捕集大于μ粉尘粒子，故一般只用于多级除尘系统中的第一级除尘。
50m〔2〕惯性除尘器是利用尘粒在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将尘粒从含尘气体中别离出来的设备。
这种除尘器构造简单、阻力较小、但除尘效率较低，一般常用于一级除尘。
惯性除尘器用于净化密度和粒μ以上的粗尘粒〕的金属或矿物性粉尘，具有较高径较大〔捕集10-20m的除尘效率。
对于黏结性和纤维性粉尘，因其易堵塞，故不宜采用。
〔3〕电除尘器是含尘气体在通过高压电场进展电离的过程中，是尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒趁机在集尘板上，将尘粒从含尘气体中别离出来的一种除尘设备。
其与其他除尘器的根本区别在于，别离力直接作用在粒子上，因此具有耗能小、气流阻力小的特点。
其主要优点有压力损失小、处理烟气量大、耗能低、对粉尘具有很高的捕集效率和可在高温或强腐蚀性气体下操作。
但其缺点为一次性投资大、安装精度要求高和需要调节比电阻。
〔4〕湿式除尘器是使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使粒径增大的装置。
它具有构造简单、造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。
《旋风除尘器》课程设计
《旋风除尘器》课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握旋风除尘器的基本结构和工作原理，理解其在工程中的应用。
2. 学生能够描述旋风除尘器的选型原则和设计要点，了解不同类型旋风除尘器的特点。
3. 学生能够运用物理和数学知识分析旋风除尘器的性能参数，如除尘效率、压力损失等。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件绘制旋风除尘器的结构图，并进行简单的结构分析。
2. 学生能够运用实验方法测试旋风除尘器的性能，并处理实验数据，撰写实验报告。
3. 学生能够通过小组合作，设计并优化旋风除尘器的结构，提高除尘效率。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到旋风除尘器在环境保护和工业生产中的重要性，培养环保意识和工程责任感。
2. 学生在小组合作中，学会沟通、协作和解决问题，培养团队合作精神。
3. 学生在探索旋风除尘器相关知识的过程中，培养对科学研究的兴趣和热情。
课程性质：本课程为高二年级物理学科拓展课程，结合工程实际，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
学生特点：高二年级学生已具备一定的物理知识和实验技能，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和创新能力，培养学生解决实际问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够将物理知识与实际工程相结合，为未来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 引入旋风除尘器的基本概念，介绍其在环保和工业领域的应用，阐述学习旋风除尘器的重要性。
相关教材章节：第二章 环境保护设备2. 讲解旋风除尘器的结构组成、工作原理及分类，分析不同类型旋风除尘器的特点。
相关教材章节：第二章 环境保护设备，第三节 除尘器3. 学习旋风除尘器的选型原则、设计方法和性能评估指标，如除尘效率、压力损失等。
相关教材章节：第二章 环境保护设备，第四节 除尘器的设计与选型4. 通过CAD软件教学，指导学生绘制旋风除尘器结构图，并进行简单的结构分析。
旋风除尘器cad结构图纸设计及技术参数
旋风除尘器cad结构图纸设计及技术参数旋风除尘器 CAD 结构图纸设计及技术参数一、旋风除尘器的工作原理旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将粉尘从气流中分离出来。
含尘气体由进气管进入旋风除尘器的圆筒部分，形成旋转气流。
气流中的粉尘在离心力的作用下被甩向器壁，并沿壁面下滑落入灰斗。
净化后的气体则由排气管排出。
二、CAD 结构图纸设计1、筒体设计旋风除尘器的筒体是其主要组成部分。
在 CAD 设计中，需要根据处理气量、粉尘特性等因素确定筒体的直径和高度。
一般来说，筒体直径越大，处理能力越强，但过大的直径会导致气流速度降低，影响分离效果。
2、进气管设计进气管的形状和尺寸对旋风除尘器的性能有重要影响。
常见的进气管有切向进气管和轴向进气管。
切向进气管能够使气流产生较强的旋转运动，但阻力较大；轴向进气管阻力较小，但旋转效果相对较弱。
在设计时，需要综合考虑两者的优缺点，选择合适的进气管类型和尺寸。
3、排气管设计排气管位于旋风除尘器的顶部，其直径和插入深度会影响净化后气体的排出和粉尘的二次夹带。
排气管直径过小会导致阻力增加，过大则会降低分离效率。
排气管插入深度过浅容易引起粉尘的二次夹带，过深则会增加阻力。
4、灰斗设计灰斗用于收集分离下来的粉尘，其形状和尺寸应保证粉尘能够顺利排出，避免堆积。
同时，为了防止粉尘在灰斗内搭桥，灰斗的壁面应具有一定的倾斜角度。
在进行 CAD 结构图纸设计时，需要考虑各部分之间的连接方式和密封性能，确保旋风除尘器的整体结构稳固、气密。
三、技术参数1、处理气量处理气量是旋风除尘器设计的重要参数之一。
它决定了设备的尺寸和性能。
处理气量通常根据生产工艺中的粉尘产生量和排放要求来确定。
2、分离效率分离效率是衡量旋风除尘器性能的关键指标。
它表示被分离出来的粉尘质量与进入除尘器的粉尘质量之比。
分离效率受到多种因素的影响，如筒体直径、进气管形状、气流速度等。
3、压力损失压力损失是指气体通过旋风除尘器时所产生的压力降。
旋风除尘器的设计
✧ 设计步骤✧ 主要包括类型、筒体直径及个数等参数确定。
1、确定处理量：32000压力损失✧ 2、选择除尘器类型：自己设计✧ 3、确定除尘器直径：高效旋风除尘器：D<900mm大流量旋风除尘器：D ≈1.2～3.6m锥体高度比筒体高度更重要一般圆筒高度H1＝（1.5～2.0）D 锥体高度H2＝（2～3.5）D锥体段高度与锥角（20～30°）与排灰口直径有关✧ 4、效率与压损核算总阻力＝进口阻力+旋涡流场阻力+排气管阻力 ✧ 结果：入口风速一般在15~25m/s ✧ ✧(212PaP g υξρ=∆其中： —气体密度，kg/m3；v —入口气速，m/s ； —局部阻力系数根据雷思—利希特模式：])(6931.0[-exp -111i +⨯=n cp d d η可求出除尘器对不同粒径的离子的去除效率。
进气方式（1）切向：最普通、使用相对较多（2）螺旋面：与水平呈近似10°向下，有利于气体向下作倾斜的运动，并避免相邻螺旋的干扰，应小于15 °，一般取β≈11 ° （3）渐开线（蜗壳）：进气径向减薄，减少对内部气流的干扰和撞击，加大了进口与排气管的距离，同时减少阻力20%～30%，其中以180 °为佳（4）轴向：最大限度减少进气与旋转气流间的干扰，提高效率进气管断面形式✧矩形b/h越小，入口气流径向越薄，尘粒移向器壁的路程越短，h/b＝2左右h/b＝2～3，b=（0.2~0.25）D，h=（0.4~0.75）D✧相对断面比＝筒体断面积／进口断面积高效旋风除尘器：K＝6～13.5普通旋风除尘器：K＝4～6大流量旋风除尘器：K<3排气管✧排气管的直径越小，压损越大，效率越高de=（0.3~0.65）D✧排气管的切入深度过大，表面摩擦增加，上涡流空间增大✧排气管的切入深度过小或者不切入，正常旋流发生弯曲或不稳定，粉尘逃逸可能性增大切入深度> 0.8进气口高度气体在排气管内剧烈旋转，排气管末端设计成蜗壳状可减小能量损失✧6、并联使用？：✧应采用相同型号旋风除尘器，并需合理的设计风管，使每个除尘器处理量相等，避免串流；或为每个除尘器单独设置集尘箱✧7、串联使用：✧一般不宜串联使用：必须串联时，应采用不同性能旋尘器，低效者置于前端集灰斗的设计集灰斗是完成气固两相介质分离的最终环节，安装于除尘器锥体处，气流非常接近高湍流，而粉尘也正是由此排出，因此，二次夹带的机会也就更多，在则，旋流核心为负压，如果设计不当，造成灰斗漏气，就会使粉尘的二次飞扬加剧，严重影响除尘效率。
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总高度 h 入口类型 入口管型
1.066 0.466 0.166 0.466 0.078 7.75 2.54 切线 矩形
2.3 旋风除尘器的参数计算
4
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（dc50） 计算旋风除尘器的分割粒径（dc50）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 vt——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；
2
二.说明书
2.1 图形设计：
旋风除尘器图
（图 1）
2.2 设计数据： 表 1 旋风除尘径 r 粉尘出口管半径 r 出口管到底部高 h
数据 0.4 0.2 0.2 2.07
3
园部高 h 气体出口管长度 l 入口管宽度 b 入口管高度 h 入口管面积 A 锥角
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。
由于旋风除尘器工作时，底部和中心部位是负压力不从心，所以底部是否漏风
是影响除尘效率的关键因素。实践证明，当底部漏风率为 5%时，除尘效率下降
50%；当底部漏风率 10%时，除尘效率几乎为零。当底部定期清灰时，可将出灰
8
口与密闭灰箱相连；当连续清灰时，要安装闭风器，并且闭风器的胶皮与壳体 密封，转速要慢。
四.设计方案的拟定
4.1 旋风除尘器的原理分析 旋风除尘器的工作原理主要是靠惯性离心力的作用，使粉尘与含尘空气分开。
尘粒受到的离心力为：
式中：p——尘粒的密度 d——尘粒的直径 v——含尘空气的进口风速 R——旋风除尘器的圆筒体半径
由上式可知：离心力的大小与进口气流速度，旋风除尘器的直径及尘粒的密度， 直径有关。所以我们说影响除尘效率的因素由以下几方面决定。 1. 进口气流速度 一般来说，进口气流速度越大，尘粒受到的离心力越大，除尘效率越高。同时 处理含尘空气气量也夜多。但实践证明：进口气流速度越大时，不但除尘效率 不高，反而会下降。这是因为：当风速过大时，会把原来已除下来的尘粒重新 带跑，形成返混现象。同时由于进口气流的增加会使阻力急剧增加，从而使电
r——旋转半径，m。 向心运动的气流给予尘粒的作用力
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
（2-3-2）
（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=Fl－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 dc＞dk 的尘粒，因 Fl＞P，尘粒会在惯性离心力推动下移 向外壁。对于 dc＜dk 的尘粒，因 Fl＜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 dk 的筛网在起筛分作用，粒径 dc＞dk 的被截留在筛网一面， dc＜dk 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 dk 的尘粒，因 Fl=P，它将在交界面不停地旋转。实际上由于气
=0.06×10×0.001×35×60×0.6×2.48×0.8
=1.5(吨/时)
4.3 旋风除尘器内的流场分析 （1）流场组成 外涡旋——沿外壁由上向下旋转运动的气流。 内涡旋——沿轴心向上旋转运动的气流。 涡流——由轴向速度与径向速度相互作用形成的涡流。 包括上涡流——旋风除尘器顶盖，排气管外面与筒体内壁之间形成的局部涡流，它 可降低除尘效率； 下涡流——在除尘器纵向，外层及底部形成的局部涡流。 （2）旋风除尘器内气流与尘粒的运动 含尘气流由切线进口进入除尘器，沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动，这股向下 旋转的气流即为外涡旋。外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后 经排出管排出。这股向上旋转的气流即为内涡旋。向下的外涡旋和向上的内涡旋，两 者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力的推动下，要向外壁 移动。到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。 气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力发生下降，一部分气流会带着细 小的尘粒沿外壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，从排出管排出。 这股旋转气流即为上涡旋。如果除尘器进口和顶盖之间保持一定距离，没有进口气流 干扰，上涡旋表现比较明显。 对旋风除尘器内气流运动的测定发现，实际的气流运动是很复杂的。除切向和轴向运 动外还有径向运动。特·林顿（T.Linden）在测定中发现，外涡旋的径向速度是向心 的，内涡旋的径向速度是向外的，速度分布呈对称型。 （3）切向速度 切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量，也是决定气流中质点离心力大小
耗急剧增加。这是因为，阻力消耗与风速的二次方成正比例关系
，
所以进口风速一般控制在 12-18 米/秒之间。
2. 旋风除尘器筒体的直径和排风管的直径
在其它条件不变的情况下，减小筒体直径，尘粒所受到的离心力也增大，所以
应采用小直径的旋风除尘器（排风管直径为筒体的直径的 0.5-0.6 倍）。一般
不超过 800 毫米。但直径小了，处理风量少，可以采用几个饿旋风除尘器并联
5
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 dk=dc50。根据公式（5-4-7）， 在内外涡旋交界面上，当 Fl=P 时，
旋风除尘器的分割粒径：
（2-3-4） 式中 r0——交界面的半径，m；
说明书数据表 2：
物料容重 r (吨/立方米)
2.48
容 积 （ 升 / 叶 轮 半 径 叶 轮 长 度 转 速 ( 转 / 动力(千瓦)
转）V
（毫米）R
（毫米）l
分) n
w
10
150
250
35
0.75/1.1
粉状物料的容积效率 Y=0.6
修正系数
K=0.8
旋风器进气量的计算：
9
G=0.06xVxnxYxrxK
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。
7
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。
（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，
6
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
一般 n=0.5～0.8，如果近似的取 n=0.5，公式（4-3-1）可以改写为
（4-3-3）
11
（4）径向速度 实测表明，旋风除尘器内的气流除了作切向运动外，还要作径向的运动，外涡旋的 径向速度是向心的，而内涡旋的径向速度是向外的。气流的切向分速度 vt 和径向分速 度 w 对尘粒的分离起着相反的影响，前者产生惯性离心力，使尘粒有向外的径向运动， 后者则造成尘粒作向心的径向运动，把它推入内涡旋。 如果近似认为外涡旋气流均匀地经过内、外涡旋交界面进入内涡旋，见图 5-4-3 所示，那末在交界面上气流的平均径向速度
10
的主要因素。 切向速度的变化规律为： 外涡旋区：r↑，切向速度 ut↓； 内涡旋区：r↑，切向速度 ut↑。
图 3 所示为实测的除尘器某一断面上的速度分布和压力分布。
从该图可以看出，外涡旋的切向速度 是随半径 r 的减小而增加的，在内、外涡
旋交界面上， 达到最大。可以近似认为，内外涡旋交界面的半径 r0≈（0.6～0.65）
针对不少工厂，采用的旋风除尘器直径偏大，除尘效果不好的现状。根据 以上分析，结合各厂的实际情况，针对旋风除尘器提出以下改进意见，仅供参 考。
1.）旋风除尘器的直径改为 300-400 毫米，每四个一组，下部供用一个密 闭的集尘箱。每一个除尘管网，根据所需处理的含尘空气量的多少，确定需要 多少组旋风除尘器。各组除尘器均并联使用。 2.旋风除尘器采用下旋型，可以避免上涡旋的形成，提高除尘效率。 3.旋风除尘器的筒体高度为 0.5 米左右，锥体部分的高度为 1 米左右。采用短筒 体长锥体的设计。 4.旋风除尘器进口风速一般控制在 12-16 米/秒左右，不宜过大，否则会使阻力 增加，增加电耗。 5.设计制造旋风除尘器时，要保证质量，从排风管中心到下部锥体中心，要成铅 垂线，以免影响分离粉粒及排风曲线，影响除尘效率。 6.注意底部的密封性。定期清灰时，注意下部留有一定的灰封。连续清灰时，闭 风器的转速要慢。胶皮不能脱落，并要与壳体相接触。
1.066 0.466 0.166 0.466 0.078 7.75 2.54 切线 矩形
2.3 旋风除尘器的参数计算
4
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（dc50） 计算旋风除尘器的分割粒径（dc50）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 vt——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；
2
二.说明书
2.1 图形设计：
旋风除尘器图
（图 1）
2.2 设计数据： 表 1 旋风除尘径 r 粉尘出口管半径 r 出口管到底部高 h
数据 0.4 0.2 0.2 2.07
3
园部高 h 气体出口管长度 l 入口管宽度 b 入口管高度 h 入口管面积 A 锥角
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。
由于旋风除尘器工作时，底部和中心部位是负压力不从心，所以底部是否漏风
是影响除尘效率的关键因素。实践证明，当底部漏风率为 5%时，除尘效率下降
50%；当底部漏风率 10%时，除尘效率几乎为零。当底部定期清灰时，可将出灰
8
口与密闭灰箱相连；当连续清灰时，要安装闭风器，并且闭风器的胶皮与壳体 密封，转速要慢。
四.设计方案的拟定
4.1 旋风除尘器的原理分析 旋风除尘器的工作原理主要是靠惯性离心力的作用，使粉尘与含尘空气分开。
尘粒受到的离心力为：
式中：p——尘粒的密度 d——尘粒的直径 v——含尘空气的进口风速 R——旋风除尘器的圆筒体半径
由上式可知：离心力的大小与进口气流速度，旋风除尘器的直径及尘粒的密度， 直径有关。所以我们说影响除尘效率的因素由以下几方面决定。 1. 进口气流速度 一般来说，进口气流速度越大，尘粒受到的离心力越大，除尘效率越高。同时 处理含尘空气气量也夜多。但实践证明：进口气流速度越大时，不但除尘效率 不高，反而会下降。这是因为：当风速过大时，会把原来已除下来的尘粒重新 带跑，形成返混现象。同时由于进口气流的增加会使阻力急剧增加，从而使电
r——旋转半径，m。 向心运动的气流给予尘粒的作用力
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
（2-3-2）
（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=Fl－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 dc＞dk 的尘粒，因 Fl＞P，尘粒会在惯性离心力推动下移 向外壁。对于 dc＜dk 的尘粒，因 Fl＜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 dk 的筛网在起筛分作用，粒径 dc＞dk 的被截留在筛网一面， dc＜dk 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 dk 的尘粒，因 Fl=P，它将在交界面不停地旋转。实际上由于气
=0.06×10×0.001×35×60×0.6×2.48×0.8
=1.5(吨/时)
4.3 旋风除尘器内的流场分析 （1）流场组成 外涡旋——沿外壁由上向下旋转运动的气流。 内涡旋——沿轴心向上旋转运动的气流。 涡流——由轴向速度与径向速度相互作用形成的涡流。 包括上涡流——旋风除尘器顶盖，排气管外面与筒体内壁之间形成的局部涡流，它 可降低除尘效率； 下涡流——在除尘器纵向，外层及底部形成的局部涡流。 （2）旋风除尘器内气流与尘粒的运动 含尘气流由切线进口进入除尘器，沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动，这股向下 旋转的气流即为外涡旋。外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后 经排出管排出。这股向上旋转的气流即为内涡旋。向下的外涡旋和向上的内涡旋，两 者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力的推动下，要向外壁 移动。到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。 气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部的压力发生下降，一部分气流会带着细 小的尘粒沿外壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，从排出管排出。 这股旋转气流即为上涡旋。如果除尘器进口和顶盖之间保持一定距离，没有进口气流 干扰，上涡旋表现比较明显。 对旋风除尘器内气流运动的测定发现，实际的气流运动是很复杂的。除切向和轴向运 动外还有径向运动。特·林顿（T.Linden）在测定中发现，外涡旋的径向速度是向心 的，内涡旋的径向速度是向外的，速度分布呈对称型。 （3）切向速度 切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量，也是决定气流中质点离心力大小
耗急剧增加。这是因为，阻力消耗与风速的二次方成正比例关系
，
所以进口风速一般控制在 12-18 米/秒之间。
2. 旋风除尘器筒体的直径和排风管的直径
在其它条件不变的情况下，减小筒体直径，尘粒所受到的离心力也增大，所以
应采用小直径的旋风除尘器（排风管直径为筒体的直径的 0.5-0.6 倍）。一般
不超过 800 毫米。但直径小了，处理风量少，可以采用几个饿旋风除尘器并联
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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 dk=dc50。根据公式（5-4-7）， 在内外涡旋交界面上，当 Fl=P 时，
旋风除尘器的分割粒径：
（2-3-4） 式中 r0——交界面的半径，m；
说明书数据表 2：
物料容重 r (吨/立方米)
2.48
容 积 （ 升 / 叶 轮 半 径 叶 轮 长 度 转 速 ( 转 / 动力(千瓦)
转）V
（毫米）R
（毫米）l
分) n
w
10
150
250
35
0.75/1.1
粉状物料的容积效率 Y=0.6
修正系数
K=0.8
旋风器进气量的计算：
9
G=0.06xVxnxYxrxK
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。
7
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。
（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，
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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
一般 n=0.5～0.8，如果近似的取 n=0.5，公式（4-3-1）可以改写为
（4-3-3）
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（4）径向速度 实测表明，旋风除尘器内的气流除了作切向运动外，还要作径向的运动，外涡旋的 径向速度是向心的，而内涡旋的径向速度是向外的。气流的切向分速度 vt 和径向分速 度 w 对尘粒的分离起着相反的影响，前者产生惯性离心力，使尘粒有向外的径向运动， 后者则造成尘粒作向心的径向运动，把它推入内涡旋。 如果近似认为外涡旋气流均匀地经过内、外涡旋交界面进入内涡旋，见图 5-4-3 所示，那末在交界面上气流的平均径向速度
10
的主要因素。 切向速度的变化规律为： 外涡旋区：r↑，切向速度 ut↓； 内涡旋区：r↑，切向速度 ut↑。
图 3 所示为实测的除尘器某一断面上的速度分布和压力分布。
从该图可以看出，外涡旋的切向速度 是随半径 r 的减小而增加的，在内、外涡
旋交界面上， 达到最大。可以近似认为，内外涡旋交界面的半径 r0≈（0.6～0.65）
针对不少工厂，采用的旋风除尘器直径偏大，除尘效果不好的现状。根据 以上分析，结合各厂的实际情况，针对旋风除尘器提出以下改进意见，仅供参 考。
1.）旋风除尘器的直径改为 300-400 毫米，每四个一组，下部供用一个密 闭的集尘箱。每一个除尘管网，根据所需处理的含尘空气量的多少，确定需要 多少组旋风除尘器。各组除尘器均并联使用。 2.旋风除尘器采用下旋型，可以避免上涡旋的形成，提高除尘效率。 3.旋风除尘器的筒体高度为 0.5 米左右，锥体部分的高度为 1 米左右。采用短筒 体长锥体的设计。 4.旋风除尘器进口风速一般控制在 12-16 米/秒左右，不宜过大，否则会使阻力 增加，增加电耗。 5.设计制造旋风除尘器时，要保证质量，从排风管中心到下部锥体中心，要成铅 垂线，以免影响分离粉粒及排风曲线，影响除尘效率。 6.注意底部的密封性。定期清灰时，注意下部留有一定的灰封。连续清灰时，闭 风器的转速要慢。胶皮不能脱落，并要与壳体相接触。