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第四章第三节重力沉降室和惯性除尘器粮食工程技术专业教学资源库Grain Engineering Technology Teaching Resource Database 电子教材第三节重力沉降室和惯性除尘器一、重力沉降室1.重力沉降室的特点重力沉降室是一种原理、结构都简单的除尘器，它是依靠在特定环境中粉尘受到的地球引力作用即粉尘自身的重力作用从气流中分离粉尘的。
重力沉降室具有以下性能特点。
（1）适合于分离气流中粒径在50~100m以上的粉尘。
（2）能耗低，阻力一般在50~200Pa（3）结构简单，无运转部件，维修工作量小，造价低。
（4）占地面积大，除尘效率低2.重力沉降室的分离原理重力沉降室粉尘分离的原理如图4-1所示（1）沉降室内粉尘的重力沉降当含尘气流由通风管道进入重力沉降室后，由于沉降室截面的突然增大，含尘气流在沉降室内的水平流动速度显著减小，从而使得气流携带粉尘的能力下降，此时，粉尘就会在重力作用下自由沉降。
在粉尘的沉降过程中，粉尘以沉降速度的大小匀速沉降。
在沉降室内，气流速度较低，一般雷诺数Re≤1，沉降速度可按第二章中式（2-20）计算，即：u f=g(ρs?ρa)d s2（4-11）18μ式（4-11）表明，粉尘的沉降速度与粉尘的粒径、粉尘的密度和空气的性质有关。
在粉尘密度、空气密度和空气性图4-1 重力沉降室粉尘分离的原理图质稳定不变时，沉降速度与粉尘粒径的平方成正比。
粉尘粒径越大，其沉降速度就越大，表明越容易分离；反之，粉尘粒径越小，其沉降速度也越小，表明难于沉降，不容易分离，这也是重力沉降室只能分离粗大颗粒粉尘的原因。
（2）粉尘在沉降室内的水平运动含尘空气由通风管道进入沉降室后，由于截面积的突然增大，气流速度迅速降低，一般要求沉降室内水平气流速度降低到0.5m/s左右即u0≤0.5m/s。
近似取粉尘在沉降室内的水平运动速度等于水平气流速度，即认为含尘气流进入沉降室后，粉尘以初速度u0做水平运动。
重力沉降室的特点：重力沉降室适用于捕集密度较大、颗粒粗的粉尘，尽管重力沉降室具有结构简单、造价低、施工容易、维护管理方便、阻力小等优点，但由于除尘效率低，占地面积大，故一般用于系统中的第一级。
惯性除尘器的特点：一般而言，惯性除尘器的气流速度越大，气流流动方向转变角度越大，转变次数越多，净化效率越高，阻力损越大。
旋风除尘器：设备结构简单，体积小，造价低、除尘器内部没有传动机构及运动部件，维护管理方便、可用于高温含尘烟气的净化、干法清灰，有利于回收有价值的粉尘、除尘器内易于敷设耐磨耐腐蚀内衬，可用来净化含高腐蚀性粉尘的烟气。
袋式除尘器的特点：除尘效率高，一般在99%以上，除尘器出口气体含尘浓度在数十mg/m3之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率。
（2）处理风量的范围广，小的仅1min数m3，大的可达1min数万m3,既可用于工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放。
（3）结构简单，维护操作方便。
（4）在保证同样高除尘效率的前提下，造价低于电除尘器。
（5）采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料时，可在200℃以上的高温条件下运行。
（6）对粉尘的特性不敏感，不受粉尘及电阻的影响。
范围：高温、高湿、黏结、爆炸、磨琢、腐蚀性气体电除尘器的特点：处理烟气量大，设备流体阻力低。
可以处理高温烟气。
对烟尘浓度及粒径分散的适应性比较好。
除尘效率高且运行稳定。
自动程度高。
电除尘器与其他除尘器相比，设备庞大，占地面积大，金属耗量大，一次性投资大，而且对设备的制造、安装及维护操作的技术要求比较严格。
电除尘器对粉尘的比电阻很敏感。
范围：用于火力发电、水泥工业、刚铁工业、造纸工业、有色金属和化学工业，用于捕集烟气中的细小烟滴。
粮食工程技术专业教学资源库Grain Engineering Technology Teaching Resource Database 电子教材第三节重力沉降室和惯性除尘器一、重力沉降室1.重力沉降室的特点重力沉降室是一种原理、结构都简单的除尘器，它是依靠在特定环境中粉尘受到的地球引力作用即粉尘自身的重力作用从气流中分离粉尘的。
重力沉降室具有以下性能特点。
（1）适合于分离气流中粒径在50~100m以上的粉尘。
（2）能耗低，阻力一般在50~200Pa（3）结构简单，无运转部件，维修工作量小，造价低。
（4）占地面积大，除尘效率低2.重力沉降室的分离原理重力沉降室粉尘分离的原理如图4-1所示（1）沉降室内粉尘的重力沉降当含尘气流由通风管道进入重力沉降室后，由于沉降室截面的突然增大，含尘气流在沉降室内的水平流动速度显著减小，从而使得气流携带粉尘的能力下降，此时，粉尘就会在重力作用下自由沉降。
在粉尘的沉降过程中，粉尘以沉降速度的大小匀速沉降。
在沉降室内，气流速度较低，一般雷诺数Re≤1，沉降速度可按第二章中式（2-20）计算，即：u f=g(ρs−ρa)d s2（4-11）18μ式（4-11）表明，粉尘的沉降速度与粉尘的粒径、粉尘的密度和空气的性质有关。
在粉尘密度、空气密度和空气性图4-1 重力沉降室粉尘分离的原理图质稳定不变时，沉降速度与粉尘粒径的平方成正比。
粉尘粒径越大，其沉降速度就越大，表明越容易分离；反之，粉尘粒径越小，其沉降速度也越小，表明难于沉降，不容易分离，这也是重力沉降室只能分离粗大颗粒粉尘的原因。
（2）粉尘在沉降室内的水平运动含尘空气由通风管道进入沉降室后，由于截面积的突然增大，气流速度迅速降低，一般要求沉降室内水平气流速度降低到0.5m/s左右即u0≤0.5m/s。
近似取粉尘在沉降室内的水平运动速度等于水平气流速度，即认为含尘气流进入沉降室后，粉尘以初速度u0做水平运动。
（3）重力沉降室粉尘分离的条件①粉尘在沉降室内的沉降时间t1=ℎ（4-12）u f式中：t1——粉尘在沉降室内的沉降时间，s；。
大气污染控制工程试题及答案(5份卷)。
答：电除尘器的工作原理是利用电场作用将带电颗粒物从气流中分离出来。
气流通过电除尘器时，首先经过预收集器，将大颗粒物分离出来，然后进入电场区域。
电场区域由带电极和接地极交替排列组成，形成一系列电场。
当气流中的颗粒物通过电场时，会受到电场力的作用，被带电极吸附。
随着时间的推移，被吸附的颗粒物逐渐形成一层厚度较大的灰霾，称为灰积。
当灰积达到一定厚度时，需要进行清灰操作。
清灰时，将电场关闭，通过振动或气流等方式将灰积从带电极上除去，完成一次除尘过程。
2、湍流可分为哪两种？它们的强度主要取决于什么因素？答：湍流可分为热力湍流和机械湍流。
热力湍流是由于垂直方向温度分布不均匀引起的，其强度主要取决于大气稳定度；机械湍流是由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的，其强度主要取决于风速梯度和地面粗糙度。
实际的湍流是上述两种湍流的叠加。
3、常用的除尘器有哪些类型？它们的原理是什么？答：常用的除尘器有机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器。
机械除尘器通过惯性作用、重力分离等原理将粉尘分离；电除尘器则利用电场原理把带电粉尘分离出来；袋式除尘器则利用滤袋的孔径和布局使粉尘滞留在滤袋表面；湿式除尘器则利用水的吸附性质将粉尘吸附在水滴表面。
4、烟囱有效高度是由什么因素决定的？它的作用是什么？答：烟囱有效高度是由烟囱自身高度和烟气抬升高度决定的。
它的作用是通过产生烟囱效应，增加烟气抬升高度，使烟气排放到空气中，减少对地面环境的影响。
5、粉尘物理性指标有哪些？它们的意义是什么？答：粉尘物理性指标包括粉尘的密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性与导电性、粘附性及自然性和爆炸性。
这些指标可以用来描述粉尘的物理特性和行为，对于粉尘的处理和控制具有重要意义。
6、高斯扩散模式的主要假设是什么？它适用于哪些情况？答：高斯扩散模式的主要假设有四点：（1）污染物浓度在y、z轴向上的分布符合高斯分布（正态分布）。
常见除尘装置及原理一、机械除尘器机械除尘器主要依靠机械力（如：重力、惯性力、离心力等）的作用，使粉尘与气体分离。
这种除尘器结构简单，费用较低，但除尘效率相对较低。
常见的机械除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。
1.重力沉降室：利用重力作用使粉尘沉降下来，主要用于除去粒径较大（通常大于50微米）的粉尘。
2.惯性除尘器：利用粉尘和气体在运动中的惯性力不同，使粉尘在气流方向改变时与气体分离。
3.旋风除尘器：利用离心力将粉尘从气体中分离出来，除尘效率较高，尤其对5微米以上粉尘的去除效果较好。
二、湿式除尘器湿式除尘器主要通过液体（如水）洗涤气体的方式，使粉尘和气体分离。
这种除尘器对细粉尘有较高的去除效率，但需要消耗大量的水，且容易造成二次污染。
常见的湿式除尘器包括喷淋塔、水膜除尘器等。
1.喷淋塔：通过喷淋水使气体中的粉尘与水接触并被洗涤下来。
2.水膜除尘器：利用水膜将气体中的粉尘吸附下来，同时水膜还能起到冷却的作用。
三、袋式除尘器袋式除尘器主要通过滤袋过滤的方式，使粉尘和气体分离。
这种除尘器对细粉尘有较高的去除效率，且滤袋更换方便，但滤袋成本较高。
常见的袋式除尘器包括脉冲袋式除尘器和反吹风袋式除尘器等。
1.脉冲袋式除尘器：利用脉冲喷吹装置清除附着在滤袋上的粉尘。
2.反吹风袋式除尘器：利用反吹气流清除附着在滤袋上的粉尘。
四、电除尘器电除尘器主要通过高压电场的作用，使气体电离，从而使带电的粉尘颗粒在电场中受力而被收集。
这种除尘器对细粉尘有很高的去除效率，但对烟气温度和湿度有一定的要求。
常见的电除尘器包括静电除尘器和电凝并除尘器等。
1.静电除尘器：利用高压电场使气体电离，带电的粉尘颗粒在电场中受到库仑力的作用而被收集。
2.电凝并除尘器：通过电场的作用使粉尘颗粒带上电荷，然后利用凝并技术将小颗粒凝并成大颗粒，再通过其他方式去除。
五、过滤式除尘器过滤式除尘器主要通过过滤材料过滤的方式，使粉尘和气体分离。
这种除尘器对细粉尘有较高的去除效率，且无需消耗大量的水或电，但需要定期更换过滤材料。
除尘器分类及特点除尘器可分为两大类：①干式除尘器：包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。
②湿式除尘器：包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。
目前常见的运用最多的是旋风分离器、静电除尘器与布袋除尘器。
下面对各种除尘器做简要介绍：1. 重力除尘——利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘靠本身的重力(重力) 从气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室或降生室。
它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能用于粗净化。
重力降尘室的工作原理如下图所示：含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室，尘粒以沉降速度V沉下降，运行t时间后，使尘粒沉降于室底。
净化后的气体，从另一侧出口排出。
2. 惯性除尘——惯性除尘器也叫惰性除尘器。
它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同，将粉尘从气体中分离出来。
一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物，使气流的方向急剧改变。
此时粉尘由于惯性力比气体大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，得到净化的气体在急剧改变方向后排出。
下图几种常见的权性除尘器。
这种除尘器结构简单，阻力较小(10-80毫米水柱)，净化效率较低(40-80％)，多用于多段净化时的第一段，净化中的浓缩设备或与其它净化设备配合使用。
惯性除尘器以百叶式的最常用。
（它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气，通常与其它种除尘器联合使用组成机组3.旋风分离器工作原理:：旋风除尘器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。
悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。
净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。
应用范围及特点：旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。
它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80~160毫米水柱）的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。
第三节重力沉降室和惯性除尘器
一、重力沉降室
1重力沉降室的特点
重力沉降室是一种原理、结构都简单的除尘器，它是依靠在特定环境中粉尘受到的地球引力作用即粉尘自身的重力作用从气流中别离粉尘的。
重力沉降室具有以下性能特点。
〔1〕适合于别离气流中粒径在50~100m以上的粉尘。
〔2〕能耗低，阻力一般在50~2021u
f =g(ρs−ρa )d s2
18μ
u0u0t1=
ℎ
u f
u f——粉尘颗粒的沉降速
度，m/ s
②粉尘在沉降室内的
停滞时间
t2=L
u0
〔4-13〕
式中：t2——粉尘在沉降室内的停滞时间，s；
L——沉降室长度，m；
u0——粉尘颗粒的水平运动速度，m/ s
③粉尘沉降下来不被气流带走的条件，即重力沉降室粉尘别离的条件
t1≤t2〔4-14〕即：
ℎu f ≤L
u0
〔4-15〕
式〔4-15〕说明，只有沉降时间不大于停滞时间，粉尘在沉降室内才可能沉降到沉降室底部，使得粉尘从气流中别离出来，这就是重力沉降室粉尘别离的原理。
3重力沉降室的设计
:沉降室处理风量为Q，粉尘粒径为d，密度为ρ，温度为常
温2021空气的动力黏性系数μ=×10u
f u f u0L≥u0
u f
ℎB=O
ℎu0
；
h——沉降室高度，m；
Q——沉降室处理风量，m³/s。
由此计算出了沉降室的最小尺寸〔长、宽、高〕，可根据实际条件和所处位置等因素确定重力沉降室的实际尺寸大小，即在计算的长、宽、高等尺寸上按实际空间大小进行调整。
重力沉降室
图4-1 重力沉降室粉尘别离的原理图
的灰斗、排灰装量、进出风管道等可根据实际要求设计制作。
在实际制作时，重力沉降室的灰斗、排灰装置必须密闭、不漏风。
将式〔4—11〕代入式〔4—16〕，可计算出现有的重力沉降室能够100%别离的最小粉尘粒径d。
smin
d smin≥√18μℎu0
g(ρs−ρa)L
〔4-16〕4．重力沉降室的应用
〔1〕重力沉降室的结构重力沉降室的结构主要由进气口、室体、出风口、灰斗和出灰装置等局部组成。
室体是沉降室别离粉尘的场所，一般为箱体结构，具有一定的长、高和宽尺寸。
当含尘气体在箱体内缓慢地向排风口流动时，粉尘就在重力作用下发生沉降从而与空气别离。
灰斗是收集粉尘的容器，可以是室体的底部或专门设计的锥形灰斗，目的是方便沉降粉尘的收集和排灰。
排灰口的漏风率严重影响沉降室的粉尘沉降效率，应严格密封，不漏气。
为了提高重力沉降室的除尘效率，有时在沉降室内安装一些挡板，如图4—2所示。
当含尘气流沿一定方向运动时，挡板可以改变气流的运动方向，而粉尘颗粒由于其惯性作用，不能随气流一起改变运动方向，撞击到挡板上，失去继续运动的动能而发生沉降；另一方面，挡板也延长了粉尘在沉降室内的运行时间，增加了粉尘在重力作用下沉降的时机。
挡板的形状较为灵活，可以是平板形、“人〞字形或其他形状。
〔2〕影响重力沉降室除尘效率的因素
为了设计一个高除尘效率的重力沉降室，或运行时保证重力沉降室有较好的除尘效果，应注意以下几个方面。
①沉降室内水平气流速度越低，越有利于粉尘的沉降。
②风量恒定时，沉降室越长，越有利于粉尘的沉降。
③在沉降室内加装挡板或安装迷宫式构件，能增加惯性碰檀作用，有利于粉尘的沉降，
但也增加了重力沉降室的
阻力。
④室内气流越均匀，越
有利于粉尘的沉降。
⑤增加排灰口的气密
性，有利于粉尘的沉降。
〔3〕重力沉降室的应
用
重力沉降室只能别离含尘空气中的粗大大颗粒，因而重力沉降室通常用来作为某些有较高含量粗大颗粒粉尘空气的净化设备或风网中其他除尘器的预净化设备。
如在稻谷加工厂，重力沉降室常用作砻谷机大糠〔稻壳〕风网中别离大糠的除尘器。
二、惯性除尘器
惯性除尘器是使含尘气体与挡板发生撞击或者急剧改变气流方向，借助粉尘的惯性力作用与气流发生别离的除尘设备。
因
为利用了在特殊结构中粉尘产生的惯性力，因而惯性除尘器的除尘性能比重力沉降室有显著提高。
惯性除尘器的结构较重力沉降室复杂，但其一般无运转部件，操作、维修简便，而且体积大大减小。
性能较好的惯性除尘器能够捕集到的最小粉尘粒径可达2021，惯性除尘器的阻力一般在300~100/s 之间选取。
〔4〕双级涡流离心式除尘器
图4-2 安装挡板的重力沉降室结构图 图4-3 挡板式惯性除尘器 图4-4 回转式惯性除尘器结构示意图
图4-5 百叶窗式惯性除尘器示意图
双级涡流旋风除尘器由惯性除尘器和离心式除尘器组合使用〔见图4-6〕。
含尘空气以较高的气流速度切向进入惯性除尘器，并做强烈的旋转运动，尘粒在离心力作用下向惯性除尘器蜗壳内壁集中，在分流口随10%~2021空气导入二级离心式除尘器，其余80%~90%的空气在蜗壳中通过中心固定的百叶窗排出。
气流
图4-6 双极涡流离心式除尘器
1-进气口2-蜗壳3-净化气体出口4-百叶窗5-离心式除尘器
穿过百叶窗时改变气流方向，气流中的粉尘此时会由于惯性力而被甩出重新进入旋转气流中，再在离心力作用下被甩向蜗壳内壁。
〔5〕卧式惯性除尘器
图4-7为粮食加工行业常用的一种惯性除尘器，它由进风口、外锥体、内锥体、沉降筒、排尘口和出风口组成。
内锥体实质为数根长条形螺旋形叶片组成，当含尘气流由进风口进入外锥体后，由于内锥体上螺旋叶片的导向作用流围绕叶片做螺旋运动，在惯性力的作用下，含尘气流中的大颗粒粉尘如粮食的碎壳、皮层等杂质被甩到外锥体内壁上，在气流和重力作用下向沉降箱的排灰口流动，最后经排灰口排出。
这种惯性除尘器的排灰口上必须安装闭风器。
图4-7 卧式惯性除尘器
1-外锥筒2-内锥体3-沉降筒4-出风口5-排尘口。
