1、旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)姓名：顧一葦班級(jí)：食工0801學(xué)號(hào)：29指導(dǎo)老師：劉茹設(shè)計(jì)成績(jī)：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程專業(yè)2011年1月14日目錄TOC o 1-5 h z第一章、設(shè)計(jì)任務(wù)要求與設(shè)計(jì)條件（3） HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第二章、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和操作（4） HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第三章、旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)（6） HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第四章、影響旋風(fēng)分離器性能的因素（8）第五章、最優(yōu)類型的計(jì)

2、算（11）第六章、旋風(fēng)分離器尺寸說(shuō)明（19）附錄20)1、參考文獻(xiàn)任務(wù)要求1.除塵器外筒體直徑、進(jìn)口風(fēng)速及阻力的計(jì)算旋風(fēng)分離器的選型旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫旋風(fēng)分離器三視圖的繪制5.時(shí)間安排：2周6.提交材料含紙質(zhì)版和電子版設(shè)計(jì)條件風(fēng)量：900m3/h；允許壓強(qiáng)降：1460Pa旋風(fēng)分離器類型：標(biāo)準(zhǔn)型（XLT型、XLP型、擴(kuò)散式）含塵氣體的參數(shù)：氣體密度：11kg/m3粘度：16X10-5Pas顆粒密度：1200kg/m3顆粒直徑：6um旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和操作原理：含塵氣體從圓筒上部長(zhǎng)方形切線進(jìn)口進(jìn)入，沿圓筒內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內(nèi)層。氣固得以分離。在圓錐部分，旋

3、轉(zhuǎn)半徑縮小而切向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋運(yùn)動(dòng)。在圓錐的底部附近，氣流轉(zhuǎn)為上升旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后由上部出口管排出；固相沿內(nèi)壁落入灰斗。旋風(fēng)分離器不適用于處理粘度較大，濕含量較高及腐蝕性較大的粉塵，氣量的波動(dòng)對(duì)除塵效果及設(shè)備阻力影響較大。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，操作范圍廣，不受溫度、壓力限制，分離效率高。一般用于除去直徑5um以上的塵粒，也可分離霧沫。對(duì)于直徑在5um以下的煙塵，一般旋風(fēng)分離器效率已不高，需用袋濾器或濕法捕集。其最大缺點(diǎn)是阻力大、易磨損。9螺旋i固相含塵氣體外螺旋錐形筒J內(nèi)圓筒j外圓筒凈化氣體關(guān)風(fēng)器7防止空氣進(jìn)入）切向入口旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)在滿足氣體處理量的前提

4、下，評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)是塵粒的分離性能和氣體經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降。分離性能分離性能的好壞常用理論上可以完全分離下來(lái)的最小顆粒尺寸：臨界粒徑de及分離效率n表示。A：臨界粒徑de：指旋風(fēng)分離器能100%除去的最小顆粒直徑。假設(shè)：在器內(nèi)顆粒與氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)為層流；顆粒在分離器內(nèi)的切線速度恒定且等于進(jìn)氣處的氣速u；顆粒沉降所穿過(guò)的最大距離為進(jìn)i氣口寬度B,導(dǎo)出臨界粒徑d的估算式：cd=(9uB/nNPu)1/2eesi旋風(fēng)分離器進(jìn)口管的寬度B,標(biāo)準(zhǔn)型B二D/4;Ne:氣流的有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù),一般0.53,標(biāo)準(zhǔn)型35,通常取5；u進(jìn)口氣體的速度(m/s)；u:i氣體粘度;P:固相的密度sd愈小，

5、分離效率愈高，由估算式可見d隨D的加大而增大，即ee效率隨D增大而減小。當(dāng)氣體處理量很大又要求較高的分離效果時(shí)，常將若干小尺寸的旋風(fēng)分離并聯(lián)使用,稱為旋風(fēng)分離器組。粘度減小,進(jìn)口氣速提高有利于提高分離效率。B：分離效率：有兩種表示方法*總效率：指被除去的顆粒占?xì)怏w進(jìn)入旋風(fēng)分離器時(shí)帶入的全部顆粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)n=(C-C)/C0121C：旋風(fēng)分離器入口氣體含塵濃度；C：旋風(fēng)分離器出口氣體含塵濃12度總效率是工程上最常用的，也是最易測(cè)定的分離效率，其缺點(diǎn)是不能表明旋風(fēng)分離器對(duì)不同粒子的不同分離效果。*粒級(jí)效率：粒級(jí)效率指按顆粒大小分別表示出其被分離的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。含塵氣體中的顆粒通常是大小不均的，通過(guò)旋

6、風(fēng)分離器后，各種尺寸的顆粒被分離下來(lái)的百分率也不相同。通常把氣流中所含顆粒的尺寸范圍等分成幾個(gè)小段，則其中平均粒徑為d的第i小段范圍顆粒i的粒級(jí)效率定義為：n=（c-C）/Cpi1i2i1i不同粒徑的顆粒，其粒級(jí)效率是不同的。根據(jù)臨界粒徑的定義，粒徑大于或等于臨界粒徑d的顆粒，np=100%。粒級(jí)效率為50%的顆粒直c徑稱為分割直徑d=0.27EuD/u（Pp）i/250iS對(duì)于同一型式且尺寸比例相同的旋風(fēng)分離器，無(wú)論大小，皆可通用同一條粒級(jí)曲線。標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的n與d/d的關(guān)系：p50總效率n二工xn,x為進(jìn)口處第i段顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率。0ipii旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降壓強(qiáng)降可表示為進(jìn)口氣

7、體動(dòng)能的倍數(shù)：Ap=PU2/2iC為阻力系數(shù)，對(duì)于同一型式及相同尺寸比例的旋風(fēng)分離器，2為常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器2=8,一般5002000Pa。影響旋風(fēng)分離器性能的因素氣流在旋風(fēng)分離器內(nèi)的流動(dòng)情況和分離機(jī)理均非常復(fù)雜，因此影響旋風(fēng)分離器性能的因素較多，其中最重要的是物系性質(zhì)及操作條件。一般說(shuō)來(lái)，顆粒密度大、粒徑大、進(jìn)口氣速度高及粉塵濃度高等情況均有利于分離。如含塵濃度高則有利于顆粒的聚結(jié)，可以提高效率，而且可以抑制氣體渦流，從而使阻力下降，所以較高的含塵濃度對(duì)壓力降與效率兩個(gè)方面都是有利的。但有些因素對(duì)這兩方面的影響是相互矛盾的，如進(jìn)口氣速稍高有利于分離，但過(guò)高則導(dǎo)致渦流加劇，增大壓力降也不利

8、于分離。因此，旋風(fēng)分離器的進(jìn)口氣速在1025m/s范圍內(nèi)為宜。氣量波動(dòng)對(duì)除塵效果及壓力降影響明顯。（4）旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)型式與選用旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)型式旋風(fēng)分離器的性能不僅受含塵氣的物理性質(zhì)、含塵濃度、粒度分布及操作條件的影響，還與設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)。只有各部分結(jié)構(gòu)尺寸恰當(dāng)，才能獲得較高的分離效率和較低的壓力降。近年來(lái)，為提高分離效率并降低壓降，在旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：A：采用細(xì)而長(zhǎng)的器身：減小器身直徑可增大慣性離心力，增加器身長(zhǎng)度可延長(zhǎng)氣體停留時(shí)間，所以，細(xì)而長(zhǎng)的器身有利于顆粒的離心沉降，使分離效率提高。B：減小上渦流的影響：含塵氣體自進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，

9、有一小部分氣體向頂蓋流動(dòng)，然后沿排氣管外側(cè)向下流動(dòng)，當(dāng)達(dá)到排氣管下端時(shí)匯入上升的內(nèi)旋氣流中，這部分氣流稱為上渦流。上渦流中的顆粒也隨之由排氣管排出，使旋風(fēng)分離器的分離效率降低。采用帶有旁路分離室或采用異形進(jìn)氣管的旋風(fēng)分離器，可以改善上渦流的影響。c：消除下旋流影響：在標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器內(nèi)，內(nèi)旋流旋轉(zhuǎn)上升時(shí)，會(huì)將沉集在錐底的部分顆粒重新?lián)P起，這是影響分離效率的另一重要原因。為抑制這種不利因素設(shè)計(jì)了擴(kuò)期式旋風(fēng)分離器。D：排氣管和灰斗尺寸的合理設(shè)計(jì)都可使除塵效率提高。鑒于以上考慮，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一些新的結(jié)構(gòu)形式。目前我國(guó)對(duì)各種類型的旋風(fēng)分離器已制定了系列標(biāo)準(zhǔn)，各種型號(hào)旋風(fēng)分離器的尺寸和

10、性能均可從有關(guān)資料和手冊(cè)中查到。化工中幾種常見的旋風(fēng)分離器：XLT/A型：具有傾斜螺旋面進(jìn)口，傾斜方向進(jìn)氣可在一定程度上減小渦流的影響，并使氣流阻力較低，阻力系數(shù)C值可取5.05.5。XLP型：XLP型是帶有旁路分離室的旋風(fēng)分離器，采用蝸殼式進(jìn)氣口，其上沿較器體頂蓋稍低。含塵氣進(jìn)入器內(nèi)后即分為上、下兩股旋流?！芭允摇苯Y(jié)構(gòu)能迫使被上旋流帶到頂部的細(xì)微塵粒聚結(jié)并由旁室進(jìn)入向下旋轉(zhuǎn)的主氣流而得以捕集，對(duì)5mm以上的塵粒具有較高的分離效果。根據(jù)器體及旁路分離室形狀的不同，XLP型又分為A和B兩種形式，其阻力系數(shù)值可取4.85.8。擴(kuò)散式：主要特點(diǎn)是具有上小下大的外殼，并在底部裝有擋灰盤（又稱反射屏）。

11、擋灰盤a為倒置的漏斗型，頂部中央有孔，下沿與器壁底圈留有縫隙。沿壁面落下的顆粒經(jīng)此縫隙降至集塵箱內(nèi)，而氣流主體被擋灰盤隔開，少量進(jìn)入箱內(nèi)的氣體則經(jīng)擋灰盤頂部的小孔返回器內(nèi)，與上升旋流匯合經(jīng)排氣管排出。擋灰盤有效地防止了已沉下的細(xì)粉被氣流重新卷起，因而使效率提高，尤其對(duì)10um以下的顆粒，分離效果更為明顯。幾種類型旋風(fēng)機(jī)分離器的主要性能列于下表：類型標(biāo)準(zhǔn)式XLT/AXLP/B擴(kuò)散式適宜進(jìn)口氣速1020101812201216u/(m/s)i85.04.86.57.0阻力系數(shù)Z10以上5.55.810以下對(duì)粒度適應(yīng)性/um10以上5以上1.7200對(duì)濃度適應(yīng)性4.050寬范圍/(g/m3)旋風(fēng)分離

12、器的選型選擇旋風(fēng)分離器時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)具體的分離含塵氣體任務(wù)，結(jié)合各型設(shè)備的特點(diǎn)，選定旋風(fēng)分離器的型式，而后通過(guò)計(jì)算決定尺寸與個(gè)數(shù)。計(jì)算的主要依據(jù)有：含塵氣的體積流量；要求達(dá)到的分離效率；允許的壓力降。由上面的計(jì)算結(jié)果可以看出，在處理氣量及壓力降相同的條件下，本例中串聯(lián)四臺(tái)與并聯(lián)四臺(tái)的效率比較接近，但并聯(lián)時(shí)所需的設(shè)備尺寸小、投資省。900m3/s總風(fēng)量下不同類型旋風(fēng)分離器分離效果標(biāo)準(zhǔn)型Ap=CPu2/2i取Ap=1460Pa,C=8.0,允許的最大氣速：u=(2Ap/gp)1/2=18.2m/si取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.33mD=4BB=0.083

13、m入口高度h=D/2=0.166m處理量=uBh=0.25m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(Pp)1/2c50iS=4.2umd/d=1.4350查詢圖(采用實(shí)際線)可知，n=0.79兩臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)Ap=CPu2/2i取Ap=1460Pa,C=8.0,允許的最大氣速：u=(2Ap/gp)1/2=18.2m/si取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.23mD=4BB=0。0575m入口高度h=D/2=0.115m處理量=uBh=0.12m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(Pp)1/2c50iS=3.5umd/d=1.7150查詢圖可

14、知，n為0.82四臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)Ap=CPu2/2i取Ap=1460Pa,C=8.0,允許的最大氣速：u=(2Ap/gpi取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.166mD=4BB=0。0414m入口高度h=D/2=0.m處理量=uBh=0.0828m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(Pp)1/2=2.c50iSd/d=2.0750查詢圖可知，n為0.9XLT/A型一臺(tái)取Ap=1460Pa,C=5.2,允許的最大氣速:u=(2Ap/P)1/2=18.2m/s9um)1/2=22.6m/si取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,c

15、eiD=0.297mD=4BB=0.074m入口高度h=D/2=0.149m處理量=uBh=0.249m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u（PP）1/2=3.c50iSd/d=1.7150查詢圖可知，n為0.82兩臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)取Ap=1460Pa,2=5.2,允許的最大氣速:u=（2Ap/Pi取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.21mD=4BB=0。0526m入口高度h=D/2=0.105m處理量二uBh=0。125m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u（Pp）1/2=3.c50iSd/d=2505um）1/2=22.6m/s0um查詢

16、圖可知，n為0.9四臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)取Ap=1460Pa,2=5.2,允許的最大氣速:u=(2Ap/Ci取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.149mD=4BB=0。0372m入口高度h=D/2=0.0744m處理量=uBh=0.0625m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(Pp)1/2c50iS=2.5umd/d=2.450查詢圖可知，n為0.93XLP/B型一臺(tái)取Ap=1460Pa,2=5.3,允許的最大氣速:u=(2Ap/2i取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.299mD=4BB=0.075m入口高度h=D/

17、2=0.150m處理量=uBh=0.252m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(Pp)1/2c50iS)1/2=22.6m/s)1/2=22.4m/s=3.6umd/d=1.6750查詢圖可知，n為0.84兩臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)取Ap=1460Pa,2=5.3,允許的最大氣速：u=(2Ap/gp)i/2=22.4m/si取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.211mD=4BB=0.053m入口高度h=D/2=0.106m處理量=uBh=0.126m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(Pp)1/2c50iS=3.0umd/d=250查詢圖可知，n

18、為0.9四臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)取Ap=1460Pa,2=5.3,允許的最大氣速：u=(2Ap/gp)i/2=22.4m/si取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.149mD=4BB=0.037m入口高度h=D/2=0.075m處理量=uBh=0.062m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u（Pp）c50iS=2。5umd/d=2.450查詢圖可知，n為0.93擴(kuò)散型一臺(tái)取Ap=1460Pa,2=6。7,允許的最大氣速：u=（2Ap/gp）i/2=19.9m/si取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8ceiD=0.317mD=4BB=0.079m入口高度h=D/2=0.159m處理量=uBh=0.250m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u（Pp）c50iS=3.9umd/d=1.541/21/250查詢圖可知，n為0.8兩臺(tái)旋風(fēng)分離器并聯(lián)取Ap=1460Pa,2=5.3,允許的最大氣速:u=(2Ap/Ci取d=6um,N=5，進(jìn)氣口寬度hB=Vs/u=D2/8,ceiD=0.224mD=4BB=0.056m入口高度h=D/2=0.112m處理量=uBh=0.125m3/si臨界粒徑d的顆粒d=0.27uD/u(PP)1/2c50iS=3.3umd/d=1.8250查詢圖可知