本帖最后由 huangtian5 于 2016-4-11 19:11 编辑
优化设计旋风除尘器 几种常见计算法解读.应用实例。捕集分离原理。 执笔：黄田 目录 一．几种常见计算方法 二．应用实例 三．捕集分离原理 前言 旋风除尘器（或称旋风收尘或称旋风收集）,具有结构简单，尺寸紧凑，易制造，造价低，无运动部件，操作管理方便，维修量小，运行成本相对低的特点。就目前而言，在捕集分离效率上，布袋除尘电收尘优于它，至使许多人认为，研究它无前景无发展空间，事实上，如能充分掌握灵活运用旋风除尘器的工作原理，是完全可以达到布袋除尘电收尘的捕集分离能力，这完全看个人发挥。 几种常见计算方法解读 众所周知，设计旋风除尘器，必需要对颗粒群进行捕集分离效率计算，在网上搜了下，有下列几种计算方法(当然不只这些)。 A∶拉波尔经验式 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif B类∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.gif 或∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image009.gif B1∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image011.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image013.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image015.gif B2∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.gif B3∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image022.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image024.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image026.gif C∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image028.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image030.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image032.gif 旋风自然长∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image034.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image036.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image038.gif 以上A·B·C三种计算式中 D∶ 旋风除尘直径 H∶进风口高 B∶进风宽 Dc∶ 排气直径 De∶排灰口直径 Hc∶ 直筒高 Hz∶ 锥体高 Hx ∶ 排气管插入深度 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image040.gif∶ 进入口气流速度 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image042.gif∶ 固体颗粒密度 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image044.gif ∶ 气体粘性系数 T ∶ 273+t t∶℃ Q ∶ 进入旋风除尘器气流流量 D∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image046.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image048.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image050.gif 式中∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image052.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image054.gif h0=file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image056.gif D∶旋风除尘直径 HC∶直筒高 Hz∶锥体高 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image058.gif∶进入气流速度 Hx∶排气管插入深度 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image060.gif∶固体颗粒密度 B；气流入口宽度 θ∶锥体半角 Dc：排气管直径 μ∶气体粘性系数 De；排灰口直径 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image062.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image064.gif 说明： B类计算式，一般写为∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image066.gif Q=HBfile:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image068.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image070.gif 或∶file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image072.gif 故∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image074.gif 故 有上计算式 C∶标注与网上略有不同，但数值不变 D∶网上入口气流宽度为a,记作Ka.此为B,故为Kb。此外，按网上实例：，D=0.203 Dc=0.102 De=0.076 Hc=1.5D He=2.5D Hx=0.102 2θ=14.2 入口气流速度Vs=15.3 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image076.gif=2000 气温：20℃ 含尘浓度：2.0g／m³阻力：P=748Pa 气流宽度：a=0.041 气流高度b=0.102 将以上各值代入,dc=2.032μm. 根据实例dc值和气温值推算，式中KA应为0.5Ka. 所以上式改为：（KB=B/D） file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image078.gif 是否正确，望专家们给予斧正。 此外，上面A、B、C计算法，有理解错的地方也恳请斧正指出。 实例一 旋风除尘器∶ D=0.4 DC=0.5D De=0.5D H=0.5D B=0.25D Hc=3D Hz=1D Hx=0.5D Vs=18 t=20℃ μ=1.82916×file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image080.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image082.gif=2700 将旋风除尘器参数分别代入A·B·C·D计算法得 A ∶ dc=2.896622 B类∶ B1∶ dc=1.94941 B2 ∶ dc=2.125082 B3∶ dc=2.621476 C ∶ dc=1.911936 D ∶dc=2.571362 将ABCD计算法的dc值对颗粒群进行捕集分离效率计算： 统一 用 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image084.gif 进行计算
颗粒群(一)捕集分离效率表； 从计算出的捕集分离效率，最大值与最小值之差约0.6个百分点，也就是说采用任一种计算法都可行。
颗粒群（二）捕集分离效率表； 最大与最小差1.5个百分点左右。
颗粒群（三）捕集分离效率表 最大与最小差接近4百分点。
颗粒群㈣捕集分离效率表 最大与最小差接近9个百分点。 很明显，随捕集分离效率下降，差越来越大，很难判定是否达到设计要求或离要求还有多远。沉降计算法可以作出解答。
深沉降计算法 （计算方法及公式详见捕集分离原理） 一·计算P值∶ D=0.4 n=0.585035774 R=0.2 R1=0.1 D灰=0.25D D气=0.25D 故∶R0=0.040376 X=0.666632808 VX=1.200024379 P0=0.880019503 P1=P副×0.564=0.33989376 P=P0+P1=1.219913283 二．计算d封 d固 dc R0=0.040376 hx=0.12415733 R=0.006559 d封=11.905871 n=0.527319841 d固=14.983081 X=0.63142253 dc=3.461009 Vx=1.225923977 P=1.21992517 大0.0032％ 三．计算沉降值∶ ①注意按任一点压力P值及截面积相等 ②注意初速度未速度及B值的状态 dc=3.461009 计算得沉降值A=77.819707％ 标准沉降值A0=41.5% 此时dc2=2.60815894 必须说明的是，此dc值与前用A.B.C.D计算出的dc值含义不同，此dc值为∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image086.gif 查1－exP图. 为便于分辨,将file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image088.gif 中的dc标为d50 通过查询exP图，在file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image090.gif=2时，.di的捕集分离效率为90％,若此时file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image092.gif =2 那么, file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image094.gif ,因而可得到∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image096.gif （注意此 dc值不等同ABCD计算方法计算出的dc值） 利用关系式将沉降计算法计算出的dc值转化为与ABCD计算法计算出的dc值等同义意dc(d50)值∶ dc =3.461009=dc (d50 )=2.307222148 dc2=2.60815894=dc2(d5002)=1.738684318 为便于计算和比较，统一用∶ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image098.gif 计算颗粒群捕集分离效率。 沉降计算法认为，颗粒逃逸，一是从排气管入口水平面随直接进入排气管气流逃逸，二是从回流区逃逸。所以，小于封锁粒径部分和等于d100粒径以上部分，捕集分离效率服从exP图，大于封锁粒径，小于d100粒径这一区间，按98.328％计。 dc1=2.307222 d封=11.905871 n=0.585035774 d100=23.539 dc2=1.738684 颗粒群㈠ 由于d封小于15，d100小于25，所以，20以上部分按100％计，20到15部分按98.328％计. 捕集分离效率为： 17×0.98328＋83＝99.71576 此时 dc1=dc2 颗粒群敏感指数为零.
颗粒群㈡ 25到38为100％，20到12.5为98.328％，9到10服从exP图。 dc1； 6.6239＋57×0.98328＋36＝98.67086 dc2： 6.7823＋67×0.98328＋36＝98.82926 颗粒群敏感指数；n1=0.00566971 n2=0.45 n0=n1n2=0.002551374 D=0.4 C0=200g／m³ 从而得到关于颗粒群㈡的表达式： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image100.gif×98.82926％
颗粒群㈢ 12.5到20为98.328％,5到10按exP图计. dc1： 56×0.98328＋40.5268＝95.59048 dc2： 56×0.98328＋41.944＝97.00768 n1=0.052018736 n0＝n1n2＝0.45n1＝ 0.023408431 关于颗粒群㈢表达式： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image102.gif×97.00768％
颗粒群㈣ dc1： 5×0.98328＋82.6566＝87.573 dc2： 5×0.98328＋87.3915＝92.3079 n1=0.18612257 n0＝n1n2＝0.45n1＝0.083755156 关于颗粒群㈣的表式： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image104.gif×92.3079％
分析： 颗粒群㈠,由于最小粒径大于封锁粒径,完全不依靠团聚,所以，此时就它的捕集分离效率而言，与进入的浓度无关，就逃逸量而言，与进入浓度相关。因此，此时计算出的捕集分离效率是定值。虽然，沉降计算法及A、B、C、D计算法计算出的捕集分离效率各不相同，但随着颗粒群粒径增大，最终趋向相等。即所有计算出的捕集分离效率都是可信的，低一点还可增加点点惊喜。 颗粒群㈡，由于存在小入封锁粒径的颗粒，这些颗粒必须通过团聚及回流区拦截才能被捕集分离，所以，此时的捕集分离效率与进入浓度相关。如果将A、B、C、D计算法计算出的捕集分离效率代入沉降计算法关于颗粒群㈡的表达式，它们只不过是对应于某一进入浓度时的捕集分离效率，或者说是无数个点中的几个点而已。对于颗粒群㈢、颗粒群㈣同存此理，不再赘述。下面将A、B、C、计算法关于颗粒群㈡、㈢、㈣的捕集分离效率，分别代入沉降计算法关于颗粒群㈡、㈢、㈣的表达式，计算出它所对应的进入浓度。 颗粒群㈡： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image100.gif×98.82926％
颗粒群㈢ bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image102.gif×97.00768％
颗粒群㈣： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image104.gif×92.3079％ 从计算出的数值可看到,虽然旋风除尘器参数相同,由于颗粒群及颗粒群质量分布不同,所对应的进入浓度亦不同.由于从表象看杂乱无章,无规律可寻,也就很容易理解之所以以沉降量为重要参数不能为广泛认同.从计算出的数值可看到,A、B、C、D计算法所对应的进入浓度都小于当量浓度,也就有了随进入浓度增大,捕集分离效率增高之说.事实上,当进入浓度达到最大值之后,随进入浓度增大,捕集分离效率降低.否则,只须人为的将进入浓度无休止的提高,达到或接近达到100％的捕集分离效率岂不轻而易举,何须我辈劳心劳力.因此,在进入浓度大于当量浓度时,表达式则改写为： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image106.gif×b％ 认为同一参数的旋风除尘器随进入浓度不同捕集分离效率发生改变,网上有一计算模型亦持此看法,录如下,且应用沉降计算法去解读. 面积： Ar＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image108.gif 固气比：C0=Di／Pa T 因子：Tn=2B／D 入口风速：Vin=Q／3600HB 器壁表面切向速度：Vow=2VinRin／DT
收缩系数：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image110.gif 直筒筒体与排气管平均半径：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image112.gif 器壁表面轴向速度： Vzw file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image114.gif 排气管弗罗得数： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image116.gif 雷诺初始数： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image118.gif 相对粗糙度： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image120.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image122.gif：筒体摩擦系数；相对粗糙度和雷诺初始数查表得,一般取0.0058 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image124.gif 式中：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image126.gif：预计捕集分离效率，一般按95％取值
内旋涡切向速度： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image128.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image130.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image132.gif （注：计算式一些标法有些改变，但数值不变） 从模型计算法可知，当改变进入浓度，Vocs改变，下面进行实例计算。 旋风除尘器参数如下：
直径：D=5 排气管直径：Dc=2.2 排灰口直径：De=0.8 入口宽：B=1.5 入口高：H=2.575 直筒高：Hc=9.8 锥体高：Hz=5.9 插入深度：Hx=3.7 进气平均半径：Rin=2.8 平均气体温度：t=350℃ 气体密度：Pa=0.6㎏／m³ 气体粘性系数：μ=2.865×file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image134.gif 器壁粗糙度：Ks=2mm 气体流量：Q=245000m³／h 含尘浓度：Ci=0.5㎏／m³ 粉尘真密度：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image136.gif=3000㎏／m³ 粉尘堆积密度：Pb=1000㎏／m³ 将旋风队尘器参数代入模型计算法得： Ar=252.4 Tn=0.6 Co=0.833 Frx=3.86 Vin=17.62 T=0.763 ReR0=30790 KsR=0.0008 查表得：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image138.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image140.gif Rn=1.685 Vzw=5.75 Vocs=27.25 d50=13.71821
在不改变旋风除尘器其他参数的条件下,改变Ci(进入浓度) | 进入浓度Ci g／m³ | | | | file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image142.gif | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
将计算出d50值代入颗粒群计算捕集分离效率 表㈠
表㈡ 从上面计算出的数值,该计算法也证明了同一参数的旋风除尘器有不同的dc(d50)值.也许是我们从网上搜到的该计算法不完整,也许是发明者隐藏了一部分,也许是有人为达到某些目的隐藏了一部分,最后以讹传讹.因为它只有一个趋向,就是随进入浓度增高捕集分离效率下降,随进入浓度下降,捕集分离效率增高,也就意味着可人为降低进入浓度,使捕集分离效率达到或接近达到100％.就逃逸量而言,确实是随进入浓度增高逃逸量增大,随进入浓度降低,逃逸量变小.但逃逸量变小,不等同于捕集分离效率提高.捕集分离效率与进入浓度的关系,它不是直线而是抛物线. 为进一步解读,在不改变其它参数的条件下,将该实例的Hc与He互换. 模型计算法：Hc与Hz互换,即Hc=5.9 Hz=9.8 由于其它参数不变,只有Ar一项,代入Hz=9.8 Hc=5.9 Ar=225.6 代入各值得： Vocs=28.89693395 d50=12.8094418 将d50代入该实例颗粒群得捕集分离效率：94.321％ 沉降计算法： 由于Dc=2.2 故B实际为：1.4 De=0.8／5 ＝0.16D B=1.4／5＝0.28D file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image144.gif＝0.35912 t=350℃ D=5 n=0.796409986 R1=1.1 R=2.5 X=0.520046467 Vx=1.315749251 P0=1.232765985 P1=0.564P副=0.436163061
P=1.668929046 R0=0.35912 R=0.98379 n=0.66623247 x=0.51099285 Vx=1.323633001 P=1.668997766 大：0.004％ Hc=9.8 Hz=5.9 hx=1.640171905 d封=52.572778 d固=73.545062 dc=15.282784 Hc=5.9 Hz=9.8 hx=2.724353333 d封=40.791896 d固=57.064562 dc=11.858109 计算沉降值： ① 注意任一点P值及截面相等 ② 注意初、未速度及B值 经计算： Hc=9.8 Hz=5.9 A=48.23 A0=41.5 dc2=14.2615002 Hc=5.9 Hz=9.8
A=29.2837091 A0=41.5 Dc2=14.1164091 将上四dc值分别化d50：(n=0.796409986) Hc=9.8 Hz=5.9 d50=8.799524 d502=8.211524 Hc=5.9 Hz=9.8 d50=6.827664 d502=8.127948 将上四值代入该实例颗粒群计算捕集分离效率： Hc=9.8 Hz=5.9 n0=n1n2=0.45×0.100327606＝0.04514722 表达式： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image146.gif×94.3373％ 在Cx大入500时改写为： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image148.gif×94.3373％ Hc=5.9 Hz=9.8 n0=n1n2=0.45×0.062459285≈0.0281067 表达式： bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image150.gif×95.64964％ 在Cx大入708.6时改写为：bs％＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image152.gif×95.64964％ Hc与Hz互换,两者差：(进入500g时) 模型计算法：0.16个百分点,沉降计算法：0.4个百分点. 沉降计算法与模型计算法相比： 进入500g时： Hc=9.8 Hz=5.9 两者差：0.19个百分点. Hc=5.9 Hz=9.8 两者差：0.4个百分点. 从数据看,在进入500g时,H与H互换捕集分离效率近乎相,但在实质上是存有区别的.
之所以有这样的结果,是两者封锁粒径和固气分离粒径不同,Hc=9.8 Hz=5.9 封锁粒径：52.57μm.固气分离粒径：73.55μm； Hc=5.9 H=9.8,封锁粒径为：40.79μm,固气分离粒径：57.06μm；对比颗离粒径,前者在于封锁粒径的区间为：47％,大于固气分离粒径的区间为：12％；后者大于封锁粒径的区间为：65％,大于固气分离粒径的区间分为：47％；因此,不管进入的浓度增大还是减少,后者的捕集分离效率都比前者高.此外,就进入浓度,后者比前者区间大,适应范围宽,这就是有资料推荐Hc小于Hz的原因所在. 由于,影响旋风除尘器的捕集分离效率的因素有二,一是从排气管入口水平面直接逃逸,二是从回流区逃逸.从排气管入口水平面直接逃逸量,随进入浓度增大及回流量增在而增大,变小而变小；从回流区逃逸,则是随进入浓度增在而变小,变小而增大.此外,旋风除尘器捕集分离,虽然与沉降到器壁的量相关,但不等于沉降到器壁的颗粒就一定被捕集分离,关键在于它是否团聚成足够大的粒径.完全不依靠团聚的颗粒,是大于封锁粒径的区间,凡小于封锁粒径的颗粒,都必须依靠团聚.随着粒径变小,对团聚的依赖就越来越大,越取决于团聚.分析颗粒群就会发现,大于封锁粒径(Hc=9.8 Hz=5.9封锁粒径为：52.57μm)的是60μm以上的区间,这一区间只占47％,有53％的必须要经团聚才有可能被捕集分离.当进入浓度变低,沉降到器壁的量必变少,团聚能力也因此降低,进而导至团聚达到回流粒径的量变少,从回流区逃逸的量增大.但是,由于回流量变少和进入浓度变低,从排气入口水平面直接逃逸量亦因此变小.就总量而言,随进入浓度变低,逃逸量变少.相对而言,由于回流区逃逸增量远大于排气管入口水平面逃逸减量,两者之和增大,捕集分离效率因此降低.当进入浓度增大,团聚能力增强,团聚达到回流粒径以上的量增大,进入灰斗和回流区的量增大,封锁能力增强,从回流区逃逸量减少.但由于进入浓度增大,一是由于回流区回流量增大,导至直接进入排气管的气流流量增大,二是随气流逃逸的浓度增大,从而使其在排气管入口水平面的逃逸量增加值远大于回流区逃逸量的减少值,两者之和因此而增大.就逃逸量而言,随进入浓度增大而增大.就进入灰斗的量而言,由于进入浓度增大,团聚达到回流粒径以上的量增大,进入灰斗和回流区的量增大,最终进入灰斗的量也随进入浓度增大而增大,因此,捕集分离效率完全取决于这两者的增加值.由于颗粒沉降会产生紊流,随着进入浓度不断增大,产生的紊流不断增大,受紊流影响,沉降量的增加值也不断小于进入浓度的增加值.由于团聚达到回流粒径以上的量与沉降量相关,因此,进入灰斗量的增加值也不断小于进入浓度的增加值,所以,随进入浓度不断增大,逃逸量也不断增大.虽然两者都随进入浓度增大而增大,由于受紊流影响,导致进入灰斗量的增速小于逃逸量的增速,在达到某一进入浓度值之后,逃逸量的增加值就逐渐大于进入灰斗的增加值,捕集分离效率随进入浓度增大而降低.总之,想通过人为的提高或降低进入浓度是不可能提高捕集分离效率的. .
应用实例： 某矿粉加工厂,用二旋风除尘器并联收集矿粉,旋风除尘器参数如下： D=1.2 Dc=0.6 De=0.3 H=0.71 B= 0.3 Hc=1.42 Hz=2.4 Hx=0.75 t=40℃ Vs=15 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image154.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image156.gif 一、计算P值、d封、d固(计算方法详阅捕集分离原理) De=0.3／1.2=0.25D B=0.3／1.2=0.25D file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image158.gif =0.12113 P： D=1.2 t=40℃ n=0.677726314 R1=0.3 R=0.6 X=0.62515062 Vx=1.230655506 P0=0.90522922 P副=file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image160.gif=0.633802823 P=P0+0.564P副=1.262694021 R0=0.12113 R=0.28963 n=0.60905306 X=0.58805438 Vx=1.259402716 P=1.262730419 大：0.003％
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image162.gif hx=(0.28963－0.15) ×4／0.75＝0.74469333 d封=17.545714 d固=22.880332 dc=5.100498 沉降值： ① ：注意任一点P值及截面相等 ② ：注意初速度与未速度及B值变化 经计算：A=26.4297037％ A0=41.5％ (标准值) file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image164.gif 式中n：粒径增大时,取0.5；粒径变小时,取0.45 dc2=6.39131883 n=0.677726314 故：d50=3.18858 d502=3.995531 d100=11.68651248×d50≈37.26338 d封=17.545714 颗粒群： 续上表 说明：该颗粒群是从该矿粉加厂产品取要样所得，因此，d50及d502所得数值为：质量分布除以捕集分离效率，如：粒径6μm,质量分布11.13，d50此时的捕集分离效率：0.779777，进入旋风除尘器量：11.13／0.779777≈14.2733 该颗粒群大于封锁粒径的只有18到20区间,进入量为：(0.2+1.13) ／0.98328≈1.3526 捕集分离效率分别为： d50： 100／204.022≈49.0143219％ d502： 100／268.2346≈37.2807982％ n0＝n1n2＝0.45×1.212912926＝0.545810816 标准：C0＝400＋﹙16D／0.8﹚＝424 实际：C0＝424×﹙41.5／26.4297037﹚≈665.77 表达式： bs％ ＝ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image166.gif×49.0143219％ ① V＝ file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image168.gif×Cx×49.0143219％ ② 式中：v：实际所得：g／m³ 已知矿粉加工厂在颗粒群15μm(800目)的产出量近似为：992㎏／h,估算进入浓度及捕集分离效率. V=992×1000／2×3600×15×0.71×0.3 将V值代入式②,解得Cx=179.78g／m³ 将Cx=179.78g／m³代入式①,解得bs％=23.9874％ 从bs％值可以看出,由于进入旋风除尘器的浓度过低,使旋风除尘器的捕集分离效率大为下降,只有计算值的48.94％. 此外,可利用表达式近似估算产出量,通过估算去分析原因.如在颗粒群中,12.5μm(1000目)含94.72％；10μm(1250目)含86.33％；在假定进入流量Q不变的条件下,代入式②. 例：12.5μm 含94.72％ V＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image170.gif×Q Q=2×3600×15×0.71×0.3 V=864.08㎏／h 同样将10μm(1250目)含86.33％代入式②,V=682.35㎏／h 已知某颗粒群,15μm(800目)含量为：66.94％,估算该颗粒群的产出量(设进入流量Q不变). V＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image172.gif×Q ＝2755.65㎏／h 另外,在已知流量Q、产出量和进入浓度Cx,求C0值,也可在只测定Cx值和产出量求C0近似值.在此不一一表述. 矿粉加工(粉体加工),主要由粉碎研磨、分级！捕集分离及风机组成.粉碎研磨：粉碎研磨条件不变,产出量不变.当加工所需粒径(目数)变小或增大,排出量和加入量也随之变小或增大,由于粉碎研磨条件发生了改变,粉碎研磨效率也发生了改变.通常粉碎研磨效率在其它条件不变的前提下,是随加入量变小而变小(雷蒙磨表现在随加入量变小振动增大).有研究报告指出,随参加分级的浓度增大,分级效率下降.这是因为进入风量不变,随着浓度增高,分散能力下降变弱,导致可通过的颗粒,由于与其它颗粒相团聚而不能通过,从而降低了分级效率.因此,分级效率不是一个定值,它是随参加分级浓度改变而改变的变量.由于有在旋风除尘器未被捕集分离的颗粒加入,增大了参加分级的浓度.虽然在通过量上有所增加,但不成正比.由于捕集分离下降,导致本就由于加工粒径小,产出量小,加入原料量小,变得更小,使粉碎磨效率进一步下降,最后与之相适应.由于矿粉加工(粉体加工)是系统工程,它主要与风压风量、进料粒径、分级、捕集分离相关,应综合考虑,不能顾此失彼,应当针对所加工粒径(目数)进行个性设计,这样才能使风压风量、进料粒径、分级、捕集分离达到最佳配置,获得高的产出量.事实证明,针对所加工粒径(目数)进行个性化设计,都会不同程度提高产出量.增加量,与偏离最佳配置的程度相关.原配置与最佳配置偏离大,增加的产出量大,偏离小,增加的产出量小.一般而言,与最佳配置都有不同程度的偏离,这是因为设备生产厂家,一是要综合考虑保证加工不同粒径的产出量,二是不能预知客户的要求,最重要的是大家都是那一产出量,客户也认同那一产出量,所以无可厚非. . 欢迎各界提出不同观点 欢迎有财力的加入 免费提供咨询 咨询者需提供旋风除尘器结构、进入气流速度、温度、 进入含尘浓度、颗粒密度、颗粒群(质量分布需用仪 器检测,如本实例的颗粒群质量分布) QQ： 邮箱：
捕集分离原理 × 含尘气流进入旋风除尘器,见到最多的描述：气流在旋风除尘器(有称旋风筒)内,是复杂的三维流动,在任一点上都有切向、径向、轴向速度,其中的切向速度对分离性能和压力损失影响最大,由图可看出(图略),旋风除尘器内切向速度和压力分布在同一水平面上各点的切向速度,由器壁向中心增大(因外周部壁面与气流存在摩擦),直到直径约等于排气管0.65倍(有认为0.6倍,有认为0.7倍)的圆周上达到最大值,再往中心则急剧减小.即随与轴心距离减小而降低.切向速度最大的圆周内有一轴向速度很大的向上旋流,称核心流.核心流以内的气流为强制涡,核心流以外的气流为准自由涡.器内各点的压力表明,由于旋涡存在,在除尘器内气流沿径向压力分布曲线似抛物线状,器壁附近压力最高,仅稍低于进口压力,至核心气流处,降为负压.低压核心气流一直延伸到最下面的排灰口.因此,当除尘器灰仓或底部接近轴心处有漏气时,外部气流以高速进入除尘器,使已沉降颗粒重新卷入净化气流,以致严重影响捕集分离效率. 上述是一般旋风除尘器的气流运动情况,由于还存在由下返卷而上的二次旋流,短路及局部涡流,所以,实际上气流的运动情况要复杂得多. 由下返卷而上的二次旋流,一些言文献的描述是：在压力的作用下,靠近器壁的气流携带微小颗粒旋转而上直达顶部,从顶部位移到排气外壁,然后沿排气管外壁旋转而下,当移动到排气管入口处,随上升气流进入排气管,排出旋风除尘器. 除上述经典描述,就是一些围绕其捕集分离机理的描述(主要有转圈理论,筛分理论,边界层分理论,传质理论,紊流扩散理论等)当然是仁者见仁智者见智,在此不一一摘录. 我们研究认为：初始进入旋风除尘器气流(主旋流),由于无倾角或倾角极小,作水平运动的气流必受阻于入口(初始点),由于受阻,导致在顶介与气流流束之间形成静压,迫气流流束向下位移,改变运动轨迹,从入口气流流束的下方,贴入口气流流束旋转而出.由于流束从始点逐步向下位移所需的压力最小,且运动阻力最小,从而形成了螺旋通道.后续流沿螺旋通道运动.由于有向下运动分量,因而动压依据向下运动分量和圆周运动分量分解出轴向向下和水平方向,从而使后续流出螺旋通道之后,仍按螺旋通道的螺旋角旋转下行. 气流作圆周运动，必产生一个指向器壁的压力（离心力作用），气体非刚性物，受挤压必发生变型，向它能克服阻力的方向延展。由进入旋风除尘器气流构成的主旋流，向上受顶介约束，外侧是器壁，内侧是受力点，因此，它唯一能延展的方向是向下。作用力在径向，向下作轴向延展，必使其流层宽度变小，轴向尺寸增大。由于主旋流是作螺旋下行圆周运动，旋转一周之后，必处于流层宽度大于它的旋流下方（上方旋流少运动一周，故其流层宽度必大于它），2它具有一定的流层宽度值，离必力产生的向上挤压力，抑制了上方旋流向下延展的量和速度。由于它处于流层宽度大于它的旋流下方，因而上方旋流受挤压能向下延展部分，就别无选择的与之叠加。这种现象会不断发生，直至直筒上任一点的主旋流流层宽度等于入口流层宽度。若入口螺旋角大于自然形成的螺旋角，主旋流流层宽度则会小于入口流层宽度。因为主旋流沿螺旋角下行，由于螺旋角大于自然形成的螺旋角，必在上下旋流之间形成间隙，气流受挤压，必填满其间，最终使主旋流流层宽度小于入口流层宽度，轴向长度大于入口轴向长度。主旋流流束的宽度和长是一个重要指标，它发生改变，捕集分离能力也随之发生改变，不能将它简单的看作流量问题。 由于主旋流是边旋转边向下延展，初始时，处于下端的旋流流层宽度恒小于上端旋流流层宽度，所产生向上的作用力亦恒小于上端旋流所产生的向下作用力。当下端旋流所产生的离心力挤压力等于上端旋流所产生的离心力挤压力，上端旋流就无法向下延展，因此，下端旋流流层宽度完全取决于上端旋流的离心力大小。在直筒，由于旋转半径相等，流层宽度相等。在锥体，流层宽度随旋转半径增大而增大，旋转半径变小而变小。 由于下端的流层宽度取决于上端旋流的离心力大小，因此，下端旋流所产生的阻力永远无法大于上端旋流所产生的作用力，最大值只能达到两力平衡，所以，主旋流流层宽度最大值只能等于或小于入口流层宽度值。
气流进入旋风除尘器，必会发主卷吸产生紊流流动挟带，使相邻流层获得作旋转运动的动能。获得作旋转运动动能的流层，使之相邻的流层因发生卷吸产生紊流流动挟带获得作旋转运动的动能，于是层层传播，不断向轴心延伸，使随主旋流作旋转运动的流层逐渐增宽，在排气管入口水平面上形成一个内圆直径小于排气管入口直径的旋流。我们称因卷吸产生紊流流动挟带而获得动能旋流为副旋流。很明显，副旋流的动能来自卷吸产生紊流流动挟带，而非直接从气流入口处的动压获得，且是由外及里层层传播，因而它的旋转速度是随半径增大而增大，随半径变小而变小，为强制涡性质。由进入旋风除尘器气流构成的主旋流，由于流束各流层所处的位置不同，各自需克服的阻力不同。靠近器壁的流层，除克服器壁的摩擦阻力，还需克服各流层离心力所产生的阻力，而远离器壁，处于等于入口流层宽度尺寸的流层，只需克服副旋流所产生的阻力，两者相差甚远。由于在入口处各流层所获的动压相等，气体又非刚性物，因此不可避免地发生阻力大的流层，流速小，阻力小的流层，流速大，形成了随旋转半径增大，旋转速度变小，旋转半径变小，旋转速度增大的准自由涡。 气流作旋转运动，必会产生一个指向器壁的压力。受自身离心力产生的挤压力挤压的副旋流，由于无法向器壁位移，不得不作轴向延伸。由于主旋流在旋转下行过程中，都会发生卷吸产生紊流流动挟带，都有一副旋流如影随形。因此，处于下方的副旋流同样会因受到自身离心力所产生的挤压力挤压，产生一个向上延伸的轴向力，处于表层或表层以上的副旋流，由于受到下层副旋流产生的向上轴向力作用，很难向下延伸，副旋流的内径又小于排气管入口直径，因此就有流层受挤压向上延伸进入排气管。由于有流层受挤压进入排气管，导致表层或表层以下的副旋流流层宽度变小，在其轴心形成了一个低压空洞。一般而言，由旋流形成的低压空洞，其引力必等于旋流的离心力。本当副旋流在其轴心形成一个与它离心力相平衡的低压空洞之后，副旋流处于平衡状态，不再有压力作用到副旋流流层上。但是，由于低压空洞除有径向引力外，还存在轴向引力，处于低压空洞上下方的气体，在低压空洞的轴向引力作用下，涌入低压空洞，导致低压空洞的径向引力变小变无，离心力大于引力，副旋流流层继续受挤压向上延伸进入排气管。 被挤压向上延伸进入排气管的流层，必是等于或逐渐小于排气管入口直径的流层，未能进入排气管的流层，必是靠近轴心，旋转速度较小的流层。当这部分流层受离心力作用移向主旋流，由于速差，卷吸产生紊流流动挟带，使其获得能量，此外，它在受离心力作用移向主旋流过程中，它底面必与受挤压向上延伸，旋转速度比它大，或旋转速度比它大得很多很多的流层相遇，同样发生卷吸产生紊流流动挟带，因而使它的旋转迅速提高。层了、层传播，使构成副旋流的各流层的旋转速度如前。不断循环，不断有气流被挤压进入排气管，不断有气体补充进低压空洞。 随着主旋流旋转下行，被挤压进入排气管的量逐渐增多。随着时间增加，被挤压进入进入排气管的量增大，形成的低压空洞也逐渐向下延伸。随着低压空洞向下延伸，产生的轴向引力也越来越大，低压空洞极需补充的气体量也越来越大。 初时，主旋流一路下行进入集灰仓，在排灰口处的主旋流依靠自身和副旋流离心力所产生的挤压力维持平衡。随着低压空洞向下延伸，所需补充的气体量越来越大，当最后残存在集灰仓的气体被抽吸上行过排灰口，在该点形成了真实意义的低压空洞。处于排灰口的主旋流，此时由于无气体补偿失去了副旋流，且受低压空洞的径向引力作用，使其离心力所产生的挤压力大幅减少，失去力平衡。在低压空洞引力和上方旋流所产生的挤压力共同作用下，处于该点的主旋流流层改变了运动轨迹——由原来的旋转向下，变为边作向心运动边旋转上行。 随着最后残存的气体被抽吸上行，排灰口之上的主旋流同样因无补偿气体失去副旋流，在低压空洞的引力和上方旋流所产生的挤压力共同作用下，改变了原来的运动轨迹。 由于低压空洞是由旋转流形成，它的引力有一定的旋转半径范围值，是否受到低压空洞的引力作用，取决于是否进入低压空洞。由于主旋流是沿锥体旋转下行，它的旋转半径必然会越来越小。当过某一点（临界点），由于主旋流的旋转半径小于低压空洞的旋转半径，因此就有流层进入低压空洞。进入低压空洞的流层在低压空洞的引力和上方旋流挤压力的共同作用下，改变了运动轨迹。未能进入低压空洞的流层，由于未能获得低压的引力，所受到的作用力不足，流层无法改变运动轨迹，维持原状沿锥体旋转下行。由于旋转半径变小，又有流层进入。不断下行，不断有流层进入，最后到达排灰口，全部流层都进入了低压空洞，全部流层都改变了运动轨迹。 由于主旋流是沿锥体下行，任一点的剥离厚度是相等的。但是，由于是准自由涡，所以，在任一点被剥离的流量是不相等的。由于被剥离流层是在低压空洞的引力和上方旋流挤压力共同作用下才被剥的，所以，被剥离流层旋转产生的离心力与低压空洞的引力必有一个平衡点。由于被剥离流层的切向速度，各自的平衡点亦不同。由于是有序剥，因此，被剥离流层在旋转上行过程中，切向速度大的，远离轴心，切向速度小的，靠近员心，形成了随旋转半径增大，切向速度增大，旋转半径变小，切向速度变小的强制涡。 由于低压空洞是由旋转流形成，它的引力与形成低压空洞的旋转流的旋转速度相对应。由于主旋流是沿锥体旋转下行，因此，临界以上都有副旋流。副旋流的动能来自卷吸产生的紊流流动挟带，它的旋转速度必小于对应点的主旋流，且主旋流在临界点的旋转速度最大。所以，由这些旋流形成的低压空洞，临界的径向引力最大，至直筒的引力最小。旋转上行的强制涡，过临界点之后，它的离心力逐渐大于低压空洞的引力。在离心力的作用下，先是紧贴，后是挤压副旋流。挤压必发生能量交换（紊流流动），被挤压的副旋流因之获得了提高旋转速度和上行的动能，强制涡也因之失去了一些动能，使它的旋转速度和上行速度降低。此外，由于进入排气管的气流不可避免地要逾越低压空洞顶部，因此，逾越低压空洞顶部的气流，就有部分气流在低压空洞的轴向引力作用下，进入低压空洞。进入低压空洞的气流与上行的强制涡相遇，使上行的强制涡的旋转速度和上行速度迅速降低。最终使副旋流的最大旋转速度近似等于准自由涡的最大旋转速度，最小旋转速度则服从强制涡。 由于离心力作用，上行的强制涡必对副旋流发生挤压，受挤压的副旋流，由于无法退让，且轴向阻力远小于径向阻力，因此，受挤压的副旋流里层流不得不作轴向向上运坳。此外，由于副旋流与强制涡发生能量交换，导致整个副旋流都作旋转向上。由于主旋流与副旋流相互紧贴，就不可避免的要发生能量交换。能量交换的结果，在两者之间形成了一道既不上行也不下行的过渡层。就上行速度而言，贴近过渡层的速度最大，逐次降低。就排出流量而言，是进入量与回流到低压空洞量的两者之和。 主旋流切向速度 从输送管道进入旋风除尘器，是从直线运动变为圆周运动（蜗壳进入，已是圆周运动），初始时，不管是紊流还是层流，我们所称的速度必是平均速度，流量是截面积与流速的乘积。虽然进入旋风除尘器之后转变为准自由涡，使各流层的切向速度发生改变，但它的截面积和流量都没有发生改变，所以，各流层改变量是此消彼涨的关系，各流层切向速度的平均值仍等于进入旋风除尘器时的平均速度值，它完全不同于受刚性约束。 设旋风除尘器直径为D，进入气流宽度为B,于是： 器壁处： R=D／2 内旋处： R1=R－B 按准自由涡关系：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image174.gif 由于流量与截面不变，故：V+V1=2Vs 于是： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image176.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image178.gif 在直筒： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image180.gif 在锥体： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image182.gif 式中：Dx=2(Rx+Bx) Rx：在锥体任一点半径 Bx：在锥体任一点的流层宽度,对应于Rx t：气体温度 ℃ 被剥离的主旋流切向速度 由于主旋流是沿锥体边旋转边下行,每下行Δhx，外圆直径和流层宽度都随之变小,必导致流层的切向速度发生改变.由于流层是有序被剥离,上一点未被剥流层的平均切向速度,必是下一点的平均速度.由于受平均速度的制约,虽然外圆直径和流层宽度变小,各流层的切向速度,对应于在临界点所处的位置,两者相差极小,因此,可以认为近似等于在临界所处位置的切向速度. 主旋流被剥离流层的径向速度 主旋流依螺旋角旋转下行,进入锥体,随流层宽度变小,螺旋逐渐增大.到临界点,流层宽度达到最小值,螺旋角亦达到最大值.若进入旋风除尘器的气流流层宽度为B0,流层长度为HO,临界点的流层宽度为Bx,此时在临界点的流层长度为H1： H1=B0H0／Bx 即过临界点，主旋流每旋转一周，下行H0 若临界点到排灰口的高度为hx,需在旋转半径为Rx的圆周上运动ΔL. ΔL=2Rxhx／H1 由于主旋流在任一点被剥离流量等于该点的流层宽度、平均切向速度、轴向速度(每秒下行距离)的乘积.若此时被剥流层的切向平均速度为Vx,于是： ΔQ=ΔBΔhVx 因为ΔQ是主旋流在圆周上运动ΔLx,下行Δh所剥离的流量,所剥离的流量,所以,被剥离流层的径向速度为： Vc=ΔBΔhVx／ΔLxΔh 代入相关值得到： Vc=H0B0Vx／2πRxhx 式中：Vx：由于被被剥流层宽度极小,其切向速度最大值与最小值相差极小,因此近似等于主旋流在临界点按准自由涡计算出的各流层的切向速度其切向速度值. hx：hx＝(R0＋Bx－0.5De) ／tgα R0：低压空洞旋转半径 Bx：临界点流层宽度 α：锥体半角 Rx：相对于Vx旋转半径 R0 Bx取值及计算 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image184.gif De／D：取值范团队围：0.5D~0. 15D D：旋风除尘器直径 De：排灰口直径 Bx ： Bx是通过求在临界点时的Rx,即：Rx=R0+Bx 由于在旋风除尘内临界点以上,任一点由离心力产生的挤压力相等.在直筒,则由主旋流和副旋流离心产生的挤压力构成.由于副旋流相互挤压产生轴向流动,因此,它所产生的挤压力没有全部加在主旋流上. 在 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image186.gif时： 为56.4％ (Dc：排气管直径) 在 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image188.gif 时： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image190.gif部分为90％,其余为56.4％ 副旋流切向速度：由于副旋流为强制涡,其最大切向速度可近似取准自由涡最大切向速度,最小切向速度按强制涡计. 在file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image192.gif时： P副＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image194.gif 在file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image196.gif时： P 副1file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image198.gif P副2file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image200.gif 主旋流： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image202.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image204.gif
R：旋风除尘器半径 R1：R-B=R1 P=P0+0.9P副1+0.654P副2 临界点：此点只有主流,故只有一项： P临＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image206.gif 式中： R0：低压空洞旋转半径 Rx：临界点处锥体半径 P临／P 应小于±0.05％ 固气分离粒径 颗粒在离心力作为下,沉降到器壁,在排灰口被剥离的流层亦处于最外层的器壁,若此时颗粒不被剥离的流层带走,必进入灰斗,固气发生了分离.即颗粒的沉降速度大于或等于被剥流层的径向速度,颗粒与气流分离.从而得到固气分离粒径. 被剥离流层的径向速度为： Vc=H0B0Vx／2πRxhx 此时：Rx=0.5De Vx=file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image208.gif 令 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image210.gif＝X 经整理得： d固＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image212.gif×10³μm 式中：Vs：进入旋风除尘器气流速度 H0：入口长 B0：入口宽 μ：气体粘性系数 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image214.gif：固体颗粒密度 下封锁粒径 颗粒指向器壁的沉降速度,小于被剥离流层的径向速度,必被流层带走.由于被剥离流层是作向以运动,随着旋转半径变小,颗粒随粒径不同,在某一点获得力平衡而停止不前.由于被剥流层同时作轴向运动,因此,停止不前的颗粒在轴向惯性的作用下,进入上一被剥离流层.由于上一被剥流层的切向速度大于它原所在流层的切向速度,切向速度产生的离心力增加值,大于流层径向速度增加值,因此,此时颗粒指向器壁的沉降大于该流层的径向速度,颗粒向器壁方向运动.由于旋转半径增大,它的沉降速度又与该流层的径向速度相等.在惯性的作用下,它又进入上一流层.就原始颗粒而言(未发生过团聚),有的很快就回流到主旋流中,有极大多数颗粒最终上行到达－过临界点最先被剥离的流层.颗粒此时指向器壁的沉降速度大于该点的径向速度,回到了主旋流.等于该点的径向速度,由于作垂直上行,在临界点也回到了主旋流.由于颗粒没有逃逸出系统,被封锁在系统中.在此点称为下封锁粒径.此点的径向速度为： Vc=VxH0B0／2Rxhx Rx=R0 Vx=2Vs／(1+x) 故：d封＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image216.gif×10³μm 上封锁粒径 从临界点到排气管入口水平面有很长一段路程,颗粒随强制涡上行,因此具有充足的条件有可能回到主旋流中.故在此一段能回到主旋流没有逃逸出系统的粒径为上封锁粒径. 气流的轴向速度：主旋流下行过临界点被剥离,由下行的准自由涡变为上行的强制涡(上行过程中,流层与流层之间发生能量交换).按强制涡的关系可得到： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image218.gif 每秒进入旋风除尘器的流量： Q=H0B0Vs 在截面积为： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image220.gif通过,因此,气流在通过临界点时的速度： Vs=file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image222.gif 虽然强制涡上行的速度极大,但在上行过程中除了不断与副旋流发生能量交换,还与从低压空洞顶端逆向进入的气流发生剧烈的能量交换,从而使它的上行速度降低变缓.由于副旋流与强制涡发生能量交换,获得上行的能量,且流层必生挤压,使里层流上行速度随挤压力增大而增大,尤其在贴近过渡层的流层,其上行速度更是出奇的高.因此,认为其平均上行速度近似等于强制涡过临界点时的上行速度. 副旋流为强制涡,所以,它的最大切向速度为准自由最大切向速度. 经推导得： d封＝file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image224.gif×10³μm 式中： h0＝Hc＋Hz－Hx－hx b=(R－B0) ／R0 Hc：直筒高 Hz：锥体高 Hx：排气管插入深度 hx：hx＝﹙Rx－Re﹚／tgα D、R：旋风除尘器直径、半径 Dc、Rc：排气管直径、半径 De、Re：排灰口直径、半径 H0：气流入口轴向长 B0：气流入口径向宽 Rx：临界点旋转半径.Rx=R0＋Bx R0：低压空洞旋转半径 x：x=file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image226.gif Vs：旋风除尘器入口气流速度 μ：气体粘性系数 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image136.gif：固体颗粒密度 所谓封锁粒径,就是无法逃离系统的粒径.但旋风除尘器存在着一个极难克服的缺陷－排气管内外圆存在一个壁厚.虽然主旋流与副旋流有一既不上行也不下行的的过渡层,但过渡层极小,副旋流的外圆直径仍大于排气管入口直径,从而使副旋流上行流线发生位移.位移的结果：在过渡层某一点至排气管入口边沿之间形成一个流线过渡低压区.虽然主旋流的切向速度很大,但副旋流除了自身有上行速度外,由于流层遭受挤压,在该点形成了巨大的上行速度,导致主旋流承受不了流线过渡低压区所产生的引力,不得不移向副旋流.移向副旋流的主旋流,在副旋流的卷吸挟带下,有部分气流直接进入了排气管,极大的影响了捕集分离.为此,有的设计加大了排气管的插入深度,甚至大于直筒高度,其目的就是想通过沉降,减少颗粒被直接卷吸进入排气管,事实上很难奏效.由于主旋流被卷吸直接进入排气管的流层,是贴附或者是最靠近排气管外壁的流层,这部分流层在流线过渡低压区的引力作用下,导致它下行阻力变小,下行速度增大,完全不按照我们所想－旋转一周下行H0,因此,即使加大排气管插入深度,逃逸的粒径和量,基本上没有多大改善.相反,减少插入深度(插入深度小于H0),在量上,却有改善.这是因为过排气管水平面的主旋流总量变少了,因此被卷吸直接进入排气管的量也随之下降了.但是,如果是直线切向进入,排气管插入深度小于H0,逃逸量就会增大.因为从入口进入的气流此时根本不存在离心力,被卷吸直接进入排气管的量不可避免会增大.因此,大凡直线切向进入,排气管的插于深度都大于H0.蜗壳进入,能提高捕集分离效率,其原因就是使滞留在表层的颗粒粒径及量变小变少.逃逸量增大或减少,还与回流量含尘浓度相关.一般情况下,封锁粒径的捕集分离效率为：98.328％. 众所周知,微小颗粒极具团聚性.所谓团聚,就是颗粒与颗粒相互吸附在一起.能否团聚,就看颗粒能否与另一颗粒相遇.相遇的可能性大,团聚概率就高.沉降低到器壁的颗粒,在气流推动下,或滚动或滑动或跳跃前行.不管它们在运动过程中,是发生冲撞,是吸附,是与后沉降的颗粒进行团聚,还是遭受破坏,希望颗粒团聚达到足够大的粒径,除了有足够的时间,最重要的是有足够的量.有了足够的量,才能确保颗粒团聚概率高,才能获得足够量的大粒径颗粒.因此,沉降量是一个重要指标. 在临界点到固气分离点,小于固气分离粒径,大于或等于下封锁粒径的颗粒,在下回流区回流(简称回流区).由于固气分离粒径与下封锁粒径存在区间值,且回流颗粒经回流之后,不一定就团聚达到固气分离粒径,因此,在回流区聚集了大量的回流颗粒,如同织成一张孔隙极小的网.由于随被剥离流层作向心运动的颗粒,随旋转半径变小,运动速度变小或停滞不前,回流颗粒由于旋转半径增大运动速度变小,因此,未能沉降到器壁,尚悬浮在流层中的颗粒极易被拦截并必生团聚,增加了它的沉降量和被捕集分离的概率.一些粒径的捕集分离效率大于理论沉降值,一是缘于此,二是在沉降过程中,与另一些颗粒相遇而发生团聚,增加了沉降量.也正是由回流颗粒织成一张如同孔隙极小的网,使被剥流层在局部形成大的流速,导致一些回流颗粒因承受不起冲刷,或整体被解体,或局部被分散,从而使一些理论沉降值很大的颗粒逃逸出系统.导致理论沉降值很大的颗粒,捕集分离低于理论沉降值的原因有三,这是其中之一.原因之二,是没有发生团聚或未能团聚达到回流粒径,随被剥流层逃逸出系统.另一重要原因是,主旋流过排气管入口水平面,在副旋流流线过渡低压区的引力作用下,主旋流有部分气流被卷吸直接进入了排气管. 团聚与沉降量息息相关,因此沉降量是一个重要指标.在计算沉降量时,首先按任一点压力相等(计算误差应小于0.01％),任一点的截面积相等的原则,计算出旋转周数,此外要注意到初速度、未速度及流层宽度. 未能沉降到器壁,尚悬浮在流层中的颗粒,是通过回流颗粒在回流区如同织成一张孔隙极小的网,拦截并与之团聚,最后进入集灰仓.沉降到器壁的量变小,必然使达到固气分离粒径和达到回流粒径的颗粒量变少,从而导致拦截能力降低,从回流区的逃逸量增大.沉降到器壁的量增大,达到固气分离粒径和回流粒径的颗粒量增多,拦截能力增强,从回流区的逃逸量变小.如果用一计算颗粒群捕集分离效率的dc值来考量,dc值应随沉降量变小而增大,沉降量增大而变小.分析常见的一些计算式,它们的dc值,无不随进口气流速度增大而变小,变小而增大,随旋风除尘器总高增大而变小,变小而增大.也就是说它们都在维持一个沉降量范围值.通过研究分析.dc=d封／3.44 标准沉降量为：41.5％. 一般而言,旋风除尘器参数一定,沉降能力是定值,因此可以认为沉降到器壁的实际量,随进入的含尘浓增大而增大,减少而减小.含尘浓度增高,沉降到器壁的量增大,拦截能力增强,捕集分离增强,等同于我们用来估算颗粒群捕集分离效率的dc值变小.进入浓度降低,沉降到器壁的量变少,拦截能力降低,捕集分离能力变差,等同于我们用来估算颗粒群捕集分离效率的dc值增大.但是,由于含尘浓度增大,沉降时产生的径向流(指向轴心)增大,影响了颗粒沉降,因此,沉降增加量要小于含尘浓度增加量,最不可忽略的,随着含尘浓度增大,被卷吸直接进入排气管的量也随之增大.逃逸量因此增大. 我们用计算式计算出来的dc值去估算颗粒群的捕集分离效率,它都要对应于一个含尘浓度.在这一含尘浓度下,用它估算出来的捕集分离效率才能与实际相近或偏离不远.由于资料有限,只能列出从有关资料获得,旋风除尘器直径D在800mm以下的含尘浓度值.800mm以上的值,我们认为存在下列关系,只供参考,若在我们之前已有人列出,自然是他人的功绩,我们只不过与他的关点相合. 直径D与允许含尘浓度关系 当D大于800mm时：
允许含尘量：400＋﹙16D／800﹚ 单位：mm 沉降量与dc的关系 以dc=d封／3.44计算沉降量，该值为：A ,若大于标准沉降量A0,说明封锁能力增强，从回流区逃逸量变少，捕集分离效率提高，等同于dc值变小。若小于标准沉降量A0,封锁能力下降，从回流区逃逸量增多，捕集分离效率下降，等同于dc值增大。由于在计算沉降量时，dc是以平方值出现，所以： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image229.gif 由于沉降量比与dc值比，并不完全服从平方值关系，所以，在﹙A0／A﹚大于1时， n=0.5. 在﹙A0／A﹚小于1时： n=0.45 标准沉降量A0=41.5％ 相对于入口宽度B0. 注意：dc、dc2是旋风除尘器为该参数时的重要指标，必须按计算出来的沉降量取值，不难胡乱取之。 进入含尘浓度与沉降量的关系 由于，当旋风除尘器的参数一定，相对颗粒而言，它的沉降能力就为定值，进入浓度高，沉降到器壁的量必大，反之则小。若计算出来的沉降量低于标准沉降量，进入的浓度增高了，弥补了沉降量不足，提高了捕集分离效率。进入浓度变低，使达到标准沉降量的变为沉降量不足，使本就低于标准沉降量的变得相差更远。所以，相对旋风除尘器D而言： 在﹙A0／A﹚小于1时，说明已达到所需沉降量，允许进入浓度为旋风除尘器D的所对应值C0. 在﹙A0／A﹚大于1时，说明沉降量不足，允许进入更大的浓度，C0A=﹙A0／A﹚C0 实际进入浓度与dcx值的关系 相对于允许进入浓度而言,实际进入浓度Cx发生增减,等同于沉降量发生增减,所以： file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image231.gif n2=0.45 颗粒群敏感指数 dc、dc2是该参数旋风除尘器的两个重要指标.由于： dc=d封／3.44,对应于file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image233.gif 查exP图.所以在 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image235.gif 时等于file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image237.gif 故：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image239.gif
由于进入旋风除尘器的颗粒,从旋风除尘器逃逸有两个途径,一是从排气管入口水平面随直接进入排气管的流逃逸,二是在回流区逃逸.逃逸量为零的,应是等于或大于file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image241.gif的粒径,由于等于或大于封锁粒径的颗粒无法从回流区逃逸,所以,等于或大于封锁粒径到小于file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image243.gif粒径的颗粒,只能从排气管入口水面随直接进入排气管的气流逃逸,故,这一区间按捕集分离效率98.328％计；小于封锁粒径的颗粒,按file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image245.gif 或 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image247.gif 计算捕集分离效离. 由于d封是代表该参数旋风除尘器的特征值,所以它不随沉降量及进入浓度发生改变,是定值.同样,确定file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image249.gif 的d50,也为dc=d封／3.44的转化值,且file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image251.gif 也是定值.对于小于d封以下的粒径,分别用二dc(或d50)值计算捕集分离效率. 我们用两个不同的dc(d50)值去估算同一颗粒群的捕集公离效率,必然会得到两个对应于dc(d50)值的捕集分离效率.随着捕集分离效率提高,对应于两个dc(d50)值的捕集分离效率会随之逐步靠近甚至相差极小.反之则差值越来越大.在两dc(d50)值的区间近似存在着这样的关系；file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image253.gif n1即为颗粒群敏感指数. 颗粒群敏感指数是随捕离分离增高而变小,捕集分离效率变低而增大.就dc值而言,是随沉降量增大而变小,沉降量变小而增大.因而,随着捕集分离效率逐渐增高,增加沉降量所起的效果就会随之逐渐减弱.当捕集分离效率很高时,增加沉降量所起的效果就会变得微乎其微,尤其是通过提高气流速度来增加沉降量.气流速度提高,必使颗粒的沉降速度增大,由于颗粒沉降时,同时具有径向速度和切向速度,它会反复冲击器壁上已团聚或正在团聚的颗粒,影响了颗粒团聚.此外,在回流区由于气流速度增大,增大了回流颗粒因承受不起冲刷,或整体解体或局部被分散的概率,很不利于捕集分离. 综上,得该参数旋风除尘器关于颗粒群的表达式； file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image255.gif 式中：Cx；实际进入浓度 C0：当量浓度.取值按；【进入含尘浓度与沉降量】 所述取值. n0=n1n2 n1：颗粒群敏感指数 n2=0.45
b％ ：取二dc(d50)所计算出的捕集分离效率的最大值 V= file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image257.gif V：旋风除尘器捕集分离获得的量： g／m³ 在Cx大于C0时：file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image259.gif file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image261.gif 希望各界提出不同观点和见解 欢迎有财力的加入 免费提供咨询：咨询者需提供旋风除尘器结构、进入气流速度、温度、进入含尘浓度、颗粒群(需用仪器检测,质量分布越详细越好,如应用实例的颗粒群质量分布)颗粒密度
QQ：3155986420
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发表于 2015-9-9 21:24:31
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