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空气动力学粒径分析在惯性分离器设计和选型中的重要作用 在设计旋风分离器和文丘里湿式除尘器之前，测定气流中粉尘的空气动力学粒径(又称斯托克斯粒径)的分布情况是非常重要的，因为这两种分离设备都是依靠惯性和离心力原理来运行的。但空气动力学粒径分布也是最难获得的一种。难点不光是从现场或排放气流中如何获得样品，而且必须采用正确的粒径分析方法才能保证最终的结果能够应用到设备的设计选型中去。 在实践中，有几种确定粉尘粒径分布的方法。这些方法中用得最多的是测定粉粒体的物理粒径，因为它们测定的是最简单最直接的物理尺寸。最普遍的一种是筛分(滤)法，这种方法用来测定大颗粒的粒径(通常粒径不小于44微米)。小颗粒的粉尘物理粒径测定常用的方法是显微观察和光学传感法。但知道了粉尘的物理粒径并不等于就掌握了粉粒体在惯性分离器中的空气动力学运行轨迹。 我们知道在旋风分离器和文丘里湿式除尘器中，粉粒体因为离心力的作用从气流中分离开来。惯性让运动的粉粒体冲向分离器器壁而从气流中分离出来。为了掌握粉粒体的空气动力学运行轨迹和预测它会在惯性分离器中怎样被分离，就有必要对粉尘的空气动力学粒径分布进行测定。这些数据加上要求的收集效率能最终确定分离设备的设计选型以及成本的大小。 任何一种测定粉尘的空气动力学粒径分布的仪器实际都依据相同的原理:测定在气体或液体中受力的粉尘的运动速度。为了得到准确的结果，测定过程必须让粉粒体有足够的运行时间达到较为稳定的速度。这个时候作用在粉粒体上的各种力达到了平衡。这个速度就被称为斯托克斯自由沉降速度。 要了解粉粒体的空气动力学运行轨迹，粉粒体的自由沉降速度比其他的物理参数更加关键。在旋风分离器和文丘里湿式除尘器中，两个具有相同沉降速度的粉粒体被收集的可能性完全是一样的，哪怕它们有不同的形状、尺寸、密度或化学成分，比如一个10微米大的煤粉灰粒体和一个红色的花生仁包衣收集结果并无区别。 因为自由沉降速度是决定粉粒体的空气动力学特性的主要指标。空气动力学特性的差异决定了粉粒体样品的自由沉降速度分布。对一个给定的样品，在经过仪器检测后，会发现有5%重量的粉尘的自由沉降速度小于30厘米/秒，10%重量的小于150厘米/秒，等等。 在工作中，人们还不习惯用自由沉降速度去描述粉尘样品。但我们可以用斯托克斯定律算出对应于每个沉降速度的粉尘等效粒径，这就是斯托克斯当量(或等效)粒径，我们又称之为空气动力学粒径。它就是一个均质的球形颗粒的理论直径，这个假定的颗粒具有和真实颗粒相同的密度和自由沉降速度。在一定的雷诺数范围内，斯托克斯定律可以表示为Ut=G*d*d*(p-g)/(18)Ut是自由沉降速度(米/秒)，G是重力加速度(9。81米/秒方)，d是粉尘的斯托克斯当量(或等效)粒径(米)，p是粉尘密度(公斤/米立方)，g是气体密度(公斤/米立方)，是气体粘度(克/厘米-秒)。 对于一个给定的粉粒体，当其自由沉降速度被测定后，利用上式可以很简单地算出它的当量粒径。依此类推，算出的所有粒径结果就是样品的空气动力学粒径分布。下表给出了一个空气动力学粒径分布的例子。表1:岩石粉(比重2.3)样品的空气动力学粒径分布(重力(离心)沉降法)斯托克斯当量粒径(微米)重量百分比(%)5098.14094.93089.72078.51563.41031.8818.468.0753.9042.4330.97 明白粒径分布表的真实意义也是非常重要的。如表中31.8%对应的是所有小于10微米粉尘的重量比例。但实际上表中数据的意义并不是这样。数据的真实意义是:所有小于一个比重2.3的10微米当量直径的岩石粉粒的自由沉降速度的粉尘的重量总和为31.8%。 通常分离器供货商会提供设备的压降，分级效率等性能参数，但实际没有空气动力学粒径分布的数据就可不能得出分离设备的总效率究竟是多少。这篇文章非常具有权威性，对我公司的启发非常大。真正做粉煤灰分选和气力输送的专业人士都应该仔细读读，免得自己费了九牛二虎之力，却走入了偏门，把最基本的设计原则和必须考虑的因素给丢掉了。比如行业内某知名企业，其折腾后分选机叶轮主要不是来提供旋转流场，而是堵在分选机出口，在恰恰需要细灰通过的通道上却封堵得严严实实。造成气流和细灰只能绕到粗灰所在区域通过，当然成品灰内就掺杂不少，同时叶轮叶片急剧磨损就不可避免了。 尤其是某电力集团下属的一检修公司，依靠其是系统内部的特殊优势条件，耗费巨资，花费大量人力物力想改造粉煤灰分选机，但因其对流体的理论（尤其是多相流理论）没掌握，对分选机内部的性状不了解，对粉煤灰和水泥的特性区别不清楚，仅仅是原样照搬O-Sepa水泥磨选粉机内部结构。结果不仅仅是分选效率没提高，磨损愈加严重，更糟糕的是设计产量根本达不到，分选系统常常堵管需要停产疏通这也是整