（环境工程专业论文）微型旋风器的分级性能研究.pdf

r ad i s s e r t a t i o ni ne n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g s t u d y o nc l a s s i f i c a t i o n c a p a b i l i t y o f m i n i - c y c l o n e sf o rs u p e r - f i n ep o w d e r s b yw a n gs h a n g y u a n s u p e r v i s o r ：d e p u t yp r o f e s s o rh a ow e n g e n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u l y2 0 0 7 ，1 i f p - 知 、 独创性声明 ：llr l li iii l l i ii i i i iiil y 18 4 12 9 3 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 = 也 思0 学位论文作者签名：b 陶； 日 期：p 。7 7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 - 气 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 j 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： i 东北大学硕士学位论文 摘要， 微型旋风器的分级性能研究 摘要 超细粉原料是一种具有特殊功能的材料。随着我国高技术及新材料产业的发展对微 细粉体材料特别是粒度在2l am 以下的高纯度超细粉体材料的需求越来越大，但国内 现有的分级机分选粒度较粗，一般只能达到l o l am 左右，且存在着产量低、能耗高、 使用可靠性差、分选效率较低等缺点。 微型旋风器可以实现对超细粉体的分级，针对分级领域中存在的问题，研究微型旋 风分级器的分级性能，目的是利用微型旋风分级器将1 p , m 左右的超细粉体从细粉中分离 出来。不仅达到了除尘的目的，而且使粉尘中的有用组分得到回收利用，实现了粉尘的 资源化利用。首先在旋风器准自由涡分离空间内取一微元体，根据“传质理论”建立粉 体浓度的二维微分方程。在粉尘浓度分布表达式确定之后，通过数学推导，得到出旋风 除尘器新的分级效率计算公式。并将对除尘效率有关的参数写成斯托克数的无因次形 式。同时针对超细粉分离，设计3 组不同尺寸的微型旋风分级器，在不同风速对不同粉 尘种类条件下对微型旋风器的收集和分级性能进行了实验研究。 理论研究和实验测试资料表明，可以通过微型旋风器对超细粉体进行分级，分级粒 径可以达到0 6 0 81 t m ，是传统分级设备难以实现的。旋风分级器具有结构简单、操作 方便的优点，运用微型旋风器作为粉体分级的主要设备，在理论和实践上是可行的。测 试数据表明，新理论比“转圈理论”和“筛分理论”能更好的接近实验值，是一个相对比较 准确的分级效率计算方法。微型旋风器的分级效率与s t k 的关系与理论公式一致。采用 相似准数斯托克斯数s t k 来研究旋风分级器的分级性能，可以减少旋风分级器的实 验研究的工作量。建议应用微型旋风器进行粉体分级时，建议适宜风速为1 5 - - - 2 0m s 。 针对超细粉体回收利用，设计合理治理工艺方案。可以实现粉体的有效回收利用， 实现良好的经济效益。 关键词：微型旋风器；超细粉体；分级粒径；分级效率 一 一 - 1 。1 。一 东北大学硕士学位论文 摘要， a b s t r a c t s u p e r - f i n ep o w d e r sa r eu s u a l l yd e f i n e da sam a t e r i a lw i t hs p e c i a lf u n c t i o n ，w i d e l y u s e di nt h ea r e a so ff i n ec e r a m i c s ，e l e c t r o ne l e m e n ta n do r g a n i s me n g i n e e r i n g 。w i t ht h e d e v e l o p m e n to fh i g ht e c h n i q u ea n dn e wm a t e r i a l ，t h en e e d sf o rs u p e r - f i n ep o w d e r sa r e i n c r e a s i n g b u tt h ec l a s s i f i c a t i o nc a n tr e a c ht h er e q u i r e m e n tn o w 。 i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m si nt h ec l a s s i f i c a t i o na r e a ，t h ec l a s s i f i c a t i o nf e a t u r e so f m i n i - c y c l o n e sw e r es t u d i e dt os e p a r a t es u p e r - l i n ep o w d e r sa b o u t1 【nf r o mf i n ep o w d e r s n o t o n l yf o rt h ep u r p o s eo fg a s - c l e a n i n g ，b u ta l s of o rt h ec o l l e c t i o no ft h eu s e f u lp o w d e r s f i r s t ，a 2 dm a t h sm o d e lo fc y c l o n e sf o r s e p a r a t i n gi s s e tu p t h r e ed i f f e r e n tm i n i - c y c l o n e sa r e d e s i g n e df o rs e p a r a t i n gt h es u p e r - f i n ep o w d e r s ，a n de x p e r i m e n t sf o rm i n i - c y c l o n e sa r ed o n e t h et h e o r ys t u d i e sa n de x p e r i m e n tm a t e r i a l ss h o wt h a t ：t h es u p e r - f i n ep o w d e r sc a nb e c l a s s i f i e db yt h em i n i c y c l o n e s t h ec u t t i n g - d i a m e t e rc a nr e a c h0 6 - 0 8 肛m ，w h i c hi sav a l u e t h a tt h et r a d i t i o n a le q u i p m e n tc a nn o tr e a c h t h ec y c l o n e sh a v et h ea d v a n t a g e so fs i m p l e c o n f i g u r a t i o n ，c o n v e n i e n to p e r a t i o n ，e t c i t sf e a s i b l et ou s em i n i c y c l o n e sa st h ep r i m a r y e q u i p m e n t si nt h ec l a s s i f i c a t i o na r e af o rs u p e r - f i n ep o w d e r t h ee x p e r i m e n td a t as h o wt h a t ： t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec l a s s i f i c a t i o ne f f i c i e n c yo f c y c l o n e sa n ds t k n u m b e r si ss i m i l a r w i t ht h e o r yf o r m u l a ，i sal i n e a rf u n c t i o no fs t kn u m b e ri nt h er o s i n - r a m m l a rc o o r d i n a t e s u s es i m i l a r i t yn u m b e r _ 一s t o k e sn u m b e rt os t u d yt h ec l a s s i f i c a t i o nc a p a c i t yo fc y c l o n e sc a n r e d u c et h ea m o u n to ft h ew o r kf o rt h ee x p e r i m e n t s t h en e wt h e o r yw h i c hi sm u c hc l o s e rt o t h e e x p e r i m e n t v a l u et h a n “r o t a t e t h e o r y a n d s i e v i n gt h e o r y c a r l c a l c u l a t e t h e c l a s s i f i c a t i o n e f f i c i e n c yr e l a t i v e l ya c c u r a t e l y w h e nu s em i n i - c y c l o n e st o c l a s s i f yt h e - p o w d e r s ，t h es u i t a b l ei n l e tv e l o c i t yi ss u g g e s t e df r o m15t o2 0 m s t h i sp a p e rs e l e c t1 拌a n t a c i r o nf u r n a c em o n g o l i ay a n l e i x i nf e r r o a l l o yp l a n t 嬲t h e r e s e a r c ho b j e c t f o l l o wt h ep u r p o s ea n dp a r a m e t e r , w es e tt h ec o r r e s p o n d i n gf l o w u s e m i n i c y c l o n e sa sp r e t r e a t m e n tw h i l eb a gh o u s ef i l t e r a sm a i nt r e a t m e n t a f t e ra n a l y s e s t h r o u g he c o n o m yf a c e t ，w ec a nf i n dt h a tt h i sf l o wc a nr e a c hg o o dr e s u l ti ne c o n o m y ，t h i s t e c h n o l o g yc a nb eu s e di np r a c t i c e - i i i 广、：一 k e yw o r d s ：m i n i - c y c l o n e s ；s u p e r - f i n ep o w e r ；c u t t i n gd i a m e t e r ；c l a s s i f i c a t i o ne f f i c i e n c y 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 目录v 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 旋风除尘器研究现状1 1 2 1 国内研究现状2 1 2 2 国外研究现状3 1 3 旋风除尘器机理、性能参数及分类5 i 3 i 旋风除尘器的除尘机理和结构5 i 3 2 性能参数6 1 3 3 影响旋风除尘器性能的主要因素1 0 1 3 4 旋风除尘器的分类与典型结构1 3 1 4 粉体分级技术1 3 1 4 1 分级原理及分类1 4 1 4 2 分级的关键问题1 6 1 4 3 典型分级设备1 6 1 5 课题研究内容与研究目标1 7 第二章微型旋风器分级理论研究1 9 2 1 旋风器流场分析1 9 2 2 旋风器粉尘浓度场理论研究2 0 查! ! 垄堂塑主茎堡垒叁 旦垂 - - i _ _ _ _ _ - _ _ _ - - - _ - _ _ _ _ i _ - - - - _ _ - _ - _ _ - _ _ _ - _ - - - _ _ _ _ - _ - _ _ i - - _ 。_ 。_ l - l - _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ i - _ - - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ i _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ 。1 。一一 2 2 1 粉体浓度二维输运微分方程的建立2 1 2 2 2 微分方程数学解析2 3 2 3 分级效率计算公式2 4 2 4 小结2 5 第三章微型旋风器分级性能与阻力实验研究2 7 3 1 实验系统2 7 3 1 1 实验原理2 7 3 1 2 实验系统设计2 8 3 1 3 实验用粉尘2 9 3 2 实验方法3 2 3 2 1 实验操作流程3 2 3 2 2 分级效率3 2 3 2 3 压力损失3 3 3 3 实验结果及分析3 3 3 3 1 分级效率3 3 3 3 2 压力损失4 5 3 4 小结4 6 第四章工程应用设计与分析4 7 4 1 设计参数及设计目标4 7 4 1 1 设计参数4 7 4 1 2 设计目标4 8 4 2 旋风除尘器设计计算4 8 4 3 布袋除尘器的设计计算，4 8 4 4 系统阻力计算4 9 4 5 粉尘回收量4 9 4 5 小结5 0 第五章结论与展望5 1 v i f 东北大学硕士学位论文目录 5 1 结论5 1 5 2 展望5 1 参考文献5 2 致谢5 7 研究生阶段发表的文章5 8 v i l - r 。 1 1 引言 第一章绪论 旋风除尘器由于具有结构简单，操作、维护简便，压力损失中等，动力消耗不大， 运转、维护费用较低等优点，被广泛应用于含尘烟气的粉尘净化。近年来，国内外对粉 尘分离理论和实验进行了研究，取得了一系列成果。新型旋风除尘器结构种类繁多。近 年来，随着化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械等工业部门对微细粉尘的需求增加， 人们开始研究利用微型旋风器在分离净化烟气粉尘的同时，实现对新型粉尘的分级回收 或直接运用旋风器对粉体进行不同密度、粒径的分选【l ，2 3 4 】。 1 2 旋风除尘器研究现状 目前，旋风除尘器的研究主要集中在分级特性方面： 迄今为止，旋风除尘器的研究理论主要有转圈理论、筛分理论、边界层理论、传质 理论等，各个理论都在一定的假设前提下建立了旋风除尘器性能计算模型。其中转圈理 论是类比平流重力沉降分离理论最早发展起来的理论。在平流沉降室中距分离界面最高 点h 处的粉尘以重力沉降速度向下沉降，同时粉尘又以水平方向速度向前移动，只要沉 降室有足够长度，则粉尘就能到达分离界面而被分离。在旋风除尘器内存在径向向外的 离心沉降速度和旋转切向分速度，如果旋转圈数足够多，即展开后的长度相当于平流沉 降室的长度l ，则粉尘就能从内半径到达外边壁处的分离界面而被分离，这一理论的研究 以r o s i n 、r a m m l e r 、l n t e r m a n 、f i r s t 为代表1 5 9 j 。 但是转圈理论对于旋风除尘器内的流场认识是不够全面的。气流进入旋风除尘器， 在上筒体内，旋转可以认为只有单一的旋涡流场；而到达锥体空间，径向的汇流或类汇 流就将开始出现，因此旋风除尘器内除尘空间的流场，只见有涡，而不见有汇，显然是 不够全面的。为了补救转圈理论的缺点，对于旋风除尘器内的流场即见有涡，也见到有 汇，因此形成了筛分理论。 筛分理论认为每一粉尘颗粒都同时受到方向相反的两种推移作用。由旋涡流场的惯 性离心力使颗粒受到向外推移的作用，由于汇流场又使得颗粒受到向内漂移的作用。离 心力的大小与粉尘颗粒的大小有关，颗粒越大离心力越大，因而必定有一临界粒径d c 5 0 ， 受离心力向外推移的作用正好与向内漂移的作用相等。凡粒径d d e 者，向外推移作用 大于向内漂移作用，结果被推移到旋风除尘器壁附近，粉尘浓度大到运载介质的极限负 荷浓度时，则粉尘被分离出来。相反，凡d 以者被截留在筛网的一面而d 吃者则通过筛网排离旋风除 _ 尘器。筛网脯心沉降速度：= 警等，筛网高度如1 3 从排气管下端一直 延伸到与锥体相交处，高度为吃，假设径向速度嘶是平均分布于整个高度，则 m2 丽q，令w 七2w 解得临界粒径为： 如。2 ：1 ( 9 p q 而，1 2 。 、， 上式中： “。筛分面的切向速度，m s ； q 体积流量，m 3 s ； 吃筛分面的高度， ( 1 2 ) ( 3 ) 边界层理论临界粒径公式 k f 祭一 l 2 3 ， 式中：口旋风除尘器入口截面高度，m ： 甩旋涡指数； 瑰、红旋风除尘器上筒体、下锥体的高度，m 。 1 3 2 2 除尘效率 除尘效率包括总除尘效率和分级除尘效率【4 1 1 。对于一般除尘器总除尘效率足以说明 除尘器的除尘性能，但在粉尘颗粒密度一定的情况下，除尘效率的高低与颗粒大小和分 散度有密切的关系。一般说粒径越大，除尘效率也越高，因此，单独地用总除尘效率来 描述某一除尘器的除尘性能还不够，还必须对不同大小颗粒除尘效率进行了解。这样不 同大小颗粒的除尘效率称为分级除尘效率。 ( 1 ) 分级除尘效率 设进入除尘器某在8 + 二v 8 粒径范围内的粉尘质量占总粉尘质量的百分比，也就是 频率为乃( 艿) ，粉尘浓度为( c m ，) ，则进入除尘器的粒径为万扣的粉尘质量： ( 万) = ( o ) ，z ( 万) g ( 1 4 ) 若经除尘器捕集分离后在排出气流中，同一粒径万1 2 范围的频率为z ( 万) ，粉 尘浓度为( ) 。，则出口处的粉尘质量： m 。( 万) = ( g ，) 。z ( 万) 绕 则粒径在范围内的分级除尘效率为： 邢) = 1 - 踟卜 ( 1 5 ) ( 1 6 ) ( 2 ) 总除尘效率 现用m 。表示通过除尘器而未被捕集分离仍存留在排出气流中的粉尘质量；m 表示 进入除尘器的粉尘质量；m - r 表示经除尘器所捕集分离到粉尘质量。 除尘效率可表示为： q m = m f | 玳j 或2者2而1m m1mm ? +f 七 ，|f 或刁。：笠墨：1 一一m c ( 1 7 ) ( 1 8 ) ( 1 9 ) 以q 代表标准状态下的气体体积流量，g ，为单位体积的粉尘质量浓度m = c m ，q ， 则除尘效率： = ( ，一涨 1 0 0 1 3 2 3 压力损失 旋风除尘器的阻力与其进口速度之间的关系可用下式描述【4 2 】： 尸= 毒詈p ( 1 1 0 ) 进口气速，在一定范围内，进口气速越高，除尘效率越高。这可由式( 2 - 3 ) 看出，进 口气速，越大，临界粒径以。越小，分离脾i - r - 厶匕i ：j 匕越好。但气速过高，粉尘微粒与器壁的摩 擦加剧，粗颗粒粉碎，使细粉尘含量增加。 气体通过旋风除尘器的压力损失和气体的进口速度的平方成正比，所以，进口气速 过大虽然除尘效率稍有提高，但压力损失却急剧上升。 ( 2 ) 气体的密度p 、黏度、压力尸、温度丁 气体的密度对除尘效率的影响可以在临界粒径计算公式中得以体现，即气体密度越 大，临界粒径越大，故除尘效率下降。但是，气体的密度和固体密度相比，特别使在低 压下几乎可以忽略，所以，其对分离效率得影响较之固体密度来说，可以忽略不计。通 常温度越高，旋风除尘器压力损失越小；气体密度增加，压力损失也增加。黏度的影响 在计算压力损失时常忽略不计，但从临界粒径的计算公式中知道，临界粒径与黏度得平 方根成正比，所以分离效率随着气体得黏度得增加而降低。由于温度升高，气体黏度增 加，当进口气速等条件保持不变时，温度升高除尘效率略有下降。 ( 3 ) 气体含尘浓度 旋风除尘器的除尘效率，随着粉尘浓度的增加而提高。这是因为含尘浓度大时，粉 尘的凝聚性能提高，使较小的尘粒凝聚在一起而被捕集。另外，在含尘浓度增大时，大 颗粒对小颗粒的撞击也使小颗粒有可能被捕集。但值得注意的是，含尘浓度增加后除尘 效率虽有提高，可是排出气流的含尘绝对量也会大大增加。根据井一谷刚伊的研究，粉 尘的入1 2 1 浓度不应该超过1 0 0g m 3 【4 6 “7 “3 4 9 1 。 1 3 3 3 固体粉尘的物理性质因素 ( 1 ) 固体颗粒直径d 固体颗粒直径d 对旋风除尘器性能影响较大粒径的颗粒在旋风除尘器中会产生较 大的离心力，有利于分离，所以，在粉尘筛分组成中，大颗粒所占有的百分数越大，总 分离效率越高。 ( 2 ) 颗粒密度成对旋风除尘器性能的影响 粉尘单颗粒密度反对分离效率有着重要影响。临界粒径计算式中吐，。或吐。和颗粒 密度成的平方根成反比，成越大，吐，。或吐。越小，颗粒分离效率越高。 1 3 4 旋风除尘器的分类与典型结构 目前，工矿企业使用的旋风除尘器可以分为以下几类5 ，6 】： ( 1 ) 按其性能分类：高效旋风除尘器，其筒体直径较小，用来分离较细的粉尘，除 尘效率在9 5 以上；高流量旋风除尘器，简体直径较大，由于处理很大的气体流量， 其除尘效率为5 0 - - 8 0 ；通用旋风除尘器，用于处理适当的中等气体流量，除尘效 率为8 0 - - 9 5 。 ( 2 ) 按结构分类：长锥体旋风除尘器、圆筒体旋风除尘器、扩散式旋风除尘器、旁 通式旋风除尘器。 ( 3 ) 按组合、安装分类：立式旋风除尘器、卧式旋风除尘器、单管旋风除尘器、多 管旋风除尘器。 ( 4 ) 按气流导入情况分类：切向导入、轴向导入。 1 4 粉体分级技术 粉体技术被看作是支持高新技术工业最重要的基础技术之一，现代工程技术的发 展要求呈粉体状态的原料和制品具有细而均匀的粒度和尽可能低的污染程度。由于粉体 的超细化，使得材料的原有性质发生巨大的变化，这使得一些性质很普通的传统材料具 有了更广阔的应用范围，也大幅提高了产品附加值。目前，超细粉体在化工、建材、冶金、 电子、生物工程、国防及尖端技术等领域有着广泛的应用【5 0 1 。 超细粉原料不仅是制备结构材料的基础，它本身也是一种具有特殊功能的材料，为 精细陶瓷、电子元件、生物工程处理、新型复印材料、优质耐火材料以及与精细化工有 关的材料等许多领域所必需。随着超细粉体在现代工业越来越广泛的应用，粉体分级技 术在粉体加工中的地位越来越重要。用机械法生产的粉体处于一个大的粒度分布范围， 往往不能满足对超细粉体一定粒度范围的要求，而分级就是把合格的产品分离出来加 以利用，把不合格的产品再进行粉碎。超细分级设备与超细粉碎机配套使用，及时将符 合提高粉碎效率和降低能耗。 右 唬 0 0 10 2 0 3 0 4 0 50 60 7 0 bb 西 a 西 图1 4 旋风除尘器的阻力特征 t a b l e1 4t h es p e c i f i cd r a gi nc y c l o n e s 实践中可以发现，阻力系数毒与旋风器的进、出口断面、简体直径和总长度有关， 而与进、出口断面的关系更为密切，井伊谷纲伊提出一描述阻力系数的经验公式： f ：k b 下, d ( 1 1 2 ) 言2 瓦i 式中k 比例常数； b 旋风器进口断面积，m 2 ： 么出口断面积，m 2 ； d 筒体直径，m ； 日旋风器总长度( 圆筒体与锥体部分长度之和) ，m 。 上图是七种类型的旋风器的九次测定资料的阻力系数孝与一b q d 的关系。二者之间 。 a j h 为一直线关系，该直线的斜率即为常数k 。从图中我们可以求出常数k = 1 5 。也说明式 ( 1 7 ) 与实测资料是相当符合的。 1 3 3 影响旋风除尘器性能的主要因素 1 3 3 1 几何尺寸因素 ( 1 ) 旋风除尘器的直径d 0 一般旋风除尘器的直径越小，气流旋转半径越小，粉尘颗粒所受离心力越大，旋风 ) 0 o o 0 善 06引己 除尘器的除尘效率也就越高。 ( 2 ) 旋风除尘器高度日 通常，较高除尘效率的旋风除尘器，都有较大的长度比例。它不但使进入简体的尘 粒停留时间增长，有利于颗粒分离，且能使尚未到达排气管中的颗粒，有更多的机会从 旋流中分离出来，减少二次夹带。因此，提出了旋风除尘器自然长度三这一概念，即从 排气管下端至旋风除尘器自然旋转顶端的距离： m m “3 式中：b 分别为旋风除尘器进口的宽度，m 。 在设计中，旋风除尘器的高度日，应保证有足够的自然长度，但大于自然长度的 过长旋风除尘器显然是不经济的。 ( 3 ) 旋风除尘器进口 ( a ) 进口形式 旋风除尘器的进1 3 形式主要有轴向进口和切向进口两种。切向进口又分为螺旋面进 口、渐开线进口、切向进口。切向进口为最普通的一种进v i 形式，制造简单，用得比较 多，这种进口形式的旋风除尘器外形尺寸紧凑。气流通过螺旋面进口，进入旋风除尘器 后，以与水平呈近1 0 0 的倾斜角度，向下做螺旋运动。采用这种进口有利于气流向下做 倾斜的螺旋运动，同时也可以避免相邻两螺旋气流的相互干扰。 ( b ) 进口的形式与位置 进口截面可以为矩形和圆形两种形式。但由于圆形进口管与旋风除尘器器壁相切面 积要小于矩形进口的相切面积，故一般采用矩形进口。 ( 4 ) 灰斗 灰斗是旋风除尘器设计中最容易被忽略的部分。一般都把它仅看作是排除粉尘的装 置。在实际应用中，除尘器锥底处气流非常接近高湍流，而粉尘也正是由此排出，因此， 二次扬尘的机会也就更多。此外，旋流核心为负压，如果设计不当，造成灰斗漏气，就 会使粉尘二次飞扬加剧，严重影响除尘器效率【4 3 4 4 ，4 5 1 。 1 3 3 2 操作条件因素 ( 1 ) 进1 3 气速1 ， 1 4 1 分级原理及分类 1 4 1 1 分级原理 广义的分级是利用颗粒粒径、密度、颜色、形状、化学成分、磁性、放射性等特性 的不同而把颗粒分为不同的几个部分。狭义的分级是根据不同粒径颗粒在介质( 通常采 用空气和水) 中受到离心力、重力、惯性力等的作用，产生不同的运动轨迹，从而实现不 同粒径颗粒的分级【5 l 】。 1 4 1 2 分级机分类 按所用介质可分为干法分级( 介质为空气) 与湿法分级( 介质为水或其它液体) 。干法 分级的特点是用空气作流体，成本较低，方便易行。但它有两个不足，一是易造成空气 污染，二是分级的精度不高。湿法分级用液体作为分级介质，存在较多的后处理问题， 即分级后的粉体需要脱水、干燥、分散、废水处理等，但它有着分级精度高、无爆炸性 粉尘等特点。 干法分级机大多是采用离心力场、惯性力场或离心力场对粉体进行分级，它们是目前 发展较快的重要精细分级设备。湿法分级机主要有重力沉降式和离心式水力分级。 按是否具有运动部件可划分为两大类： ( 1 ) 静态分级机：分级机中无运动部件，如重力分级机、惯性分级机、旋风分离 器、螺旋线式气流分级机和射流分级机等。这类分级机构造简单，不需动力，运行成本 低。操作及维护较方便，但分级精度不高，不适于精密分级。 ( 2 ) 动态分级机：分级机中具有运动部件，主要指各种涡轮式分级机。这类分级机 构造复杂，需要动力，能耗较高，但分级精度较高，分级粒径调节方便，只要调节叶轮 旋转速度就能改变分级机的切割粒径，适于精密分级。 1 4 1 3 分级指标 i 一理魍分蟠曲线2 3 一实际钟缓曲缦 1 4 - 图1 1 部分分级效翠曲线 f i g1 1 c u n ，eo fp a r t sc l a s s i f i c a t i o ne f f i c i e n c y 从图1 1 中可以看到，实际分级结果与理想分级结果的区别表现在部分分级曲线相对 于曲线1 的偏离，其偏离的程度即曲线的陡峭程度可以用来表示分级的精确度，即分级 精度。为了便于量化，提出了关于部分分级曲线的各种指数【5 2 5 3 5 4 5 5 】 ( 1 ) 分级精度指数( s h a r p n e s s l n d e x ) k 分级精度指数k 由德国的l e s c h o n s h i 提出，定义为部分分级效率为7 5 和2 5 的粒 径以，和以：，之比： k = d d p 2 s 对于理想分级，k = i 。显然，实际分级时，k 值越接近1 ，分级精度越高；k 值在 1 4 - - 2 0 之间，分级状态良好；k 2 5 分散度 3 8 6 1 4 平均粒径 l 3 57 51 52 5 d i 3 14 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 8 66 0 0 2 5 = 9 8 8 3 9 0 9 6 0 9 1 g i3 3 2 5 9 2 0 4 6 7 绣6 0 9 0 3 7 3 8 续表3 4 旋风除尘器实验数据 t a b l e3 4 e x p e r i m e n tv a l u e so fc y c l o n e s ( 2 1 )粉尘类型：a 1 2 0 s旋风器类型：入口风速：1 5m s 滤膜初重：4 0 m g滤膜末重：4 3 3m g粉尘总重：2 8 8 m g 粒径范围 0 - 22 55 一1 01 0 - 2 0) 2 5 分散度 3 8 51 5 平均粒径 13 57 51 52 5 d i 314 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 8 56 4 3 1 2 5= 1 0 2 8 3 7 4 76 2 5 3 g i2 2 51 3 8 2 吼4 2 2 28 1 9 l ( 2 2 )粉尘类型：a l z o a旋风器类型：i l l入口风速：1 8m s 滤膜初重：4 6 5 m g滤膜末重：4 9 0m g粉尘总重：3 2 3 8 m g 粒径范围 0 22 - 5 5 一l o1 0 一2 0) 2 5 分散度 3 9 19 平均粒径 l3 57 51 52 5 d i 3l4 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 3 3 9 13 8 5 8 7 5 = 7 7 6 9 5 0 3 34 9 6 7 g i2 5 21 5 5 现5 09 2 0 2 ( 2 3 ) 粉尘类型：a i z 0 。旋风器类型：i 入口风速：2 0m s 滤膜初重：4 4 8 m g滤膜末重：4 7 4m g粉尘总重：3 4 2 4 m g 粒径范围 0 - 22 - 55 - 1 0i 0 2 0 ) 2 5 分散度 3 9 0i 0 平均粒径 13 57 51 52 5 d i 3 14 2 8 7 5 4 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 9 0 5 2 3 7 e = 8 1 9 4 7 6 35 4 7 7 g i2 6 71 6 4 3 仇 5 59 1 4 7 ( 2 4 )粉尘类型：a l 。o s旋风器类型：i 入口风速：2 5m s 滤膜初重：4 3 8 m g滤膜末重：4 6 7 m g粉尘总重：2 4 8 8 m g 粒径范围 0 22 55 - 1 01 0 2 0 ) 2 5 分散度 3 8 61 4 平均粒径 l3 57 51 52 5 d i 314 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 8 6 6 0 0 2 5= 9 8 8 3 9 0 96 0 9 l g i1 9 41 8 0 7 耽5 8 3 9 0 1 5 - 3 9 东北大学硕士学位论文第三章微型旋风器分级性能与阻力实验研究 续表3 4 旋风除尘器实验数据 t a b l e3 4 e x p e r i m e n tv a l u e so fc y c l o n e s ( 2 5 )粉尘类型：c a ( o h ) z旋风器类型：i入口风速：1 5m s 滤膜初重：4 0 6 r a g滤膜末重：4 4 5 m g粉尘总重：2 9 3 i m g 粒径范围 0 22 - 55 - 1 01 0 2 0 ) 2 5 分散度 3 9 37 平均粒径 l3 57 5 1 5 2 5 d i 3 14 2 8 7 5 4 2 1 8 7 53 3 7 5 1 5 6 2 5 n d i 3 3 9 33 0 0 1 2 5= 6 9 3 5 6 74 3 3 g j4 2 51 4 6 5 轨4 8 8 8 4 7 ( 2 6 )粉尘类型：c a ( o h ) z旋风器类型：i入口风速：1 8m s 滤膜初重：4 3 6 m g 滤膜末重：4 6 4m g 粉尘总重：1 7 6 2 m g 粒径范围 0 - 22 - 55 - 1 01 0 2 0) 2 5 分散度 3 8 81 2 平均粒径 13 57 51 52 5 d j 31 4 2 。8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 5 1 5 6 2 5 n d i 33 8 8 5 1 4 5 = 9 0 2 5 4 35 7 g il 21 6 吼5 3 0 3 5 7 ( 2 7 )粉尘类型：c a ( o h ) 2旋风器类型：i入口风速：2 0m s 滤膜初重：4 4 2 m g滤膜末重：4 8 7 r a g粉尘总重：2 3 7 2 m g 粒径范围 0 - 22 - 55 一1 01 0 - 2 0) 2 5 分散度 3 8 91 01 平均粒径 13 57 51 52 5 d i 314 2 8 7 5 4 2 1 8 7 5 3 3 7 51 5 6 2 5 n d i 3 3 8 94 2 8 7 54 2 i 8 7 5= 1 2 4 0 3 1 3 73 4 5 73 4 0 2 g i 3 3 63 4 4 69 0 6 6 氇5 89 5 4 8 9 8 3 l ( 2 8 )粉尘类型：c a ( o h ) ：旋风器类型：i入口风速：2 5m s 滤膜初重：4 4 8 m g 滤膜末重：4 8 4m g 粉尘总重：3 0 6 9 m g 粒径范围 0 - 22 - 55 - 1 01 0 - 2 0) 2 5 分散度 3 9 0i 0 平均粒径 1 3 57 51 52 5 d i 3 l4 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 3 3 9 04 2 8 7 5= 8 1 9 4 7 6 35 2 3 7 g i4 4 5 5 1 1 吼6 1 4 6 9 6 3 4 0 i，i 东北大学硕士学位论文 第三章微型旋风器分级性能与阻力实验研究 续表3 4 旋风除尘器实验数据 t a b l e3 4 e x p e r i m e n tv a l u e so fc y c l o n e s ( 2 9 )粉尘类型：c a ( 0 h ) 。 旋风器类型：i i入口风速：1 5m s 滤膜初重：4 2 6 r a g滤膜末重：4 6 1m g 粉尘总重：2 6 5 2 m g 粒径范围 0 - 2 2 55 1 01 0 - 2 0) 2 5 分散度 3 9 46 平均粒径13 57 51 52 5 d i 31 4 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 9 42 5 7 2 5 = 6 5 1 6 0 53 9 5 g i3 8 54 2 6 5 7 吼 4 59 4 7 6 ( 3 0 )粉尘类型：c a ( 0 h ) z旋风器类型：i i 入口风速：1 8m s 滤膜初重：4 4 i m g滤膜末重：4 7m g 粉尘总重：2 4 9 m g 粒径范围 0 - 22 - 55 - 1 0 1 0 - 2 0) 2 5 分散度3 9 46 平均粒径 l 3 57 51 52 5 d i 3 1 4 2 8 7 54 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 9 42 5 7 2 5 = 6 5 1 6 0 53 9 5 g i3 6 14 1 4 6 吼5 1 49 7 2 2 ( 3 1 )粉尘类型：c a ( o h ) z旋风器类型：i i 入口风速：2 0m s 滤膜初重：4 5 2 m g滤膜末重：4 8 5m g粉尘总重：2 9 9 m g 粒径范围 0 - 22 55 - 1 0 1 0 2 0) 2 5 分散度3 9 46 平均粒径l3 57 51 52 5 d i 3l 4 2 8 7 5 4 2 1 8 7 5 3 3 7 5i 5 6 2 5 n d i 33 9 42 5 9 2 5 = 7 7 7 6 0 53 9 5 g f 4 4 3 4 9 7 8 吼 5 4 8 5 9 7 3 8 ( 3 2 )粉尘类型：c a ( o h ) z 旋风器类型：i i入口风速：2 5m s 滤膜初重：4 3 4 m g 滤膜末重：4 6 1m g 粉尘总重：3 0 2 9 m g 粒径范围0 - 22 - 55 1 01 0 - 2 0 )2 5 分散度 3 9 55 平均粒径13 57 51 52 5 d i 314 2 8 7 5 4 2 1 8 7 53 3 7 51 5 6 2 5 n d i 33 9 52 1 4 3 7 5 = 8 6 1 6 4 7 63 5 2 4 g i4 3 9 2 5 0 4 3 琅 6 09 8 3 - 4 1 东北盔堂塑主堂堡垒塞 釜三主丝型垄丛鲞坌丝：堕丝墨里垄塞坠盟宝 _ _ _ - _ _ _ - _ - - - _ - _ - - - - _ - _ _ _ -