旋风除尘器设计详解

高效旋风分离器设计摘要00论文介绍了旋流器各部分结构尺寸的确定和旋流器性能的计算。 根据普通旋风分离器设计，结合现代相关课题的研究方法，设计了满足一定压力损失和除尘效率要求的吸尘器，并根据CAD/CAM软件辅助设计，制作了旋风分离器组装图、零部件图、除尘系统电路图。 本文分以下部分讨论以上内容：首先查阅资料计算旋风分离器各部分的尺寸，然后制作旋风分离器组装图及旋风分离器各部件图，最后整理资料，选择论文相关的英文文献翻译完成设计书。关键词：旋风除尘器压力损失除尘效率目录1 .引言12 .旋风除尘机理和性能22.1旋风分离器的基本动作原理22.1.1旋风分离器的结构22.1.2旋风分离器内的流场22.1.3旋风分离器内的压力分布52.2旋风分离器的性能及其影响因素52.2.1旋风分离器的技术性能52.2.2影响旋风分离器性能的因素62.2.3旋风分离器选型原则103 .旋风分离器的设计123.1旋风分离器各部分尺寸的决定123.1.1形式的选择123.1.2确定进口风速123.1.3决定旋风分离器的尺寸123.2旋风强度的检查143.2.1筒体、锥体壁厚s和气压试验强度检验143.2.2确定排气管尺寸153.2.3 .支撑台的选型计算173.2.4墩的设计计算和验证193.3旋风分离器的压力损失和除尘效率203.3.1压力损失20的计算3.3.2除尘效率的计算213.4鼓风机的选型223.5排气阀的选择223.6连接方式的选择22结论24谢谢25参考文献26外语资料27唐山学院毕业设计1 .引言旋风分离器设计是我通过学习基础课、专业课、以往的课程设计来进行综合性设计的。 本届毕业设计更充分体现了理论与实际相结合的宗旨，通过本届毕业设计，我不仅加深了对专业基础知识的理解，而且作为工作人员我们应该具有良好的技术水平、严格而实用的工作态度，本次设计锻炼了我检查资料自我设计的能力。 通过这次毕业设计，我想更深入地理解我学了三年的课程，熟练掌握AutoCAD图纸，运用学到的知识，设计符合要求的吸尘器。随着人类社会的发展进步，人们越来越重视生活质量和自身健康，也越来越关注空气质量。 但是人们在生产和生活中不断向大气排放各种污染物，大气受到严重污染，一些地区的环境质量恶化，影响着人类的生存。 大气污染物中粉尘污染占重要部分，过度吸入颗粒物进入人体会危害人们的健康。 因此，粉尘污染防治和大气环境保护是刻不容缓的重要任务1 .吸尘器是大气污染控制应用最多的设备，其设计制造是否优秀，应用维护是否直接影响投资费用、除尘效果、运行工作效率。 因此，掌握吸尘器的工作机制，认真设计、制造、维护和管理吸尘器，对搞好环保工作具有重要作用2。工业上现在常用的吸尘器分为机械式吸尘器、电动吸尘器、袋式除尘器、湿式吸尘器等。 机械式吸尘器有重力沉降室、惯性吸尘器、旋风吸尘器等。 重力沉降室是通过重力作用从气流中沉降分离尘埃粒子除尘装置，主要是用于高效除尘的预备除尘装置，除去40m以上的粒子. 惯性吸尘器通过尘埃粒子自身的惯性力从气流中分离出来，主要净化密度和粒径大的金属和矿物性粉尘。 旋风分离器是利用旋转气流产生的离心力将尘粒从气流中分离出来的装置，多用作小型燃煤锅炉的排烟除尘和多级除尘、预备除尘的设备12。本次设计为旋风分离器设计，设计的目的是根据要求，设计能够净化指定环境空气的除尘设备，为环保工作做出贡献。 在设计时，要求水平清晰，文字结合，内容详尽。 该设计主要由筒体、锥体、进气管、排气管、排灰口的设计计算和风扇选择计算等组成，在获得满足条件的性能的同时，还追求了加工工艺简单、经济美观、维护方便等特点。本次设计参考了有关吸尘器设计的论着、教材、手册等，由于学识、经验、水平有限，设计中的缺点和不恰当之处是不可避免的。 希望老师们指出，提出宝贵的意见。双旋流器除尘机理与性能2.1旋风分离器的基本工作原理2.1.1旋风分离器的结构旋风分离器的构造如图2-1所示，当含尘气体从吸气管进入旋风分离器时，气流从直线运动变为圆周运动，旋转气流的大部分延长壁呈螺旋状向下，向椎体流动。 通常称为气旋气流，含尘气体在旋转中产生离心力，将比气体重度的尘埃抛入器壁。 尘粒子接触器壁后，失去惯性力，在入口速度的运动量和向下的重力延伸壁面下落，进入排灰管。 旋转下降的旋转气流到达椎体时，椎体形状的收缩会接近吸尘器中心。 根据“转矩”不变的原理，切线速度增加。 气流到达椎体下端的某个位置后，在同一旋转方向上从旋风分离器的中间向下向上反转，继续螺旋运动，也就是继续内旋流。 最后，吹扫气体通过排气管排出到旋风分离器外，一部分未捕集的灰尘也丢失了。1-排气管2-顶盖3-排气管4-圆锥体5-圆筒体6-吸气管图2-1旋风分离器2.1.2旋风分离器内的流场旋风分离器内的流场是相当复杂的三维流场。 在旋风分离器内气体旋转运动的情况下，任何点的速度都可以分解为切线速度vt、轴向速度vz、径向速度vr。(1)旋风分离器各方向的速度切线速度vt切向速度在粉尘颗粒的捕集和分离中起着主导作用，含尘气体在切向速度的作用下从内向外离心沉降，排气管道下一截面中切向速度vt沿半径的变化规律如下在旋风分离器的中心部的旋转气流，随着半径的增大，切线速度vt增大，是类似于刚体的旋转运动的强制涡流，被称为“内涡”的吸尘器外部的旋转气流，切线速度vt随着半径的增加而减小，被称为“外涡”。 在内外涡旋的界面切线速度最大。 各种结构的旋流器，切向速度分布规律大致相同。 通式为：式中r是气流质点的旋转半径，n的速度分布指数一般在0.50.9之间。如果忽略旋风分离器内气流中存在的内摩擦力，根据能量守恒定律，理想的是n=1，此时vt r=常数称为自由回旋流。 因此，n和1的差是回旋流和自由回旋流的差，该n的值可以用下式计算式中d旋风分离器的直径(m )t-热力学温度(k )n-速度分布指数。最大切向速度的位置rm称为强制旋流半径，实验证明rm=2/3re式中re-出口管半径图2-2旋风分离器内的流场分布径向速度vr径向速度vr是影响旋风分离性能的重要因素，可以将尘粒沿半径从外侧推向旋涡中心，阻碍尘粒沉降。 但是，该径向速度与切线速度之比较小，通常vr在15m/s的范围内。轴向速度vz轴向速度vz分布构成了旋风分离器的外层下行、内层上行的气体双重回旋流动结构。 实验表明，轴向速度零面通常与器壁平行，椎体部分也能保持外侧气流的厚度恒定。在上述3种流速的基础上，通过轴向流速和径向流速的作用产生涡流。 他们都会引起除尘效率的下降。(2)旋风分离器的旋涡在旋风分离器内，除了主回旋气流，还存在轴向速度和径向速度相互作用形成的涡流。 涡流严重影响旋风分离器的分离效率和压力损失。 常见的涡流包括以下：短路流也就是说，在旋风分离器的顶盖、排气管的外表面和筒的内壁之间，由于径向的速度和轴向的速度的存在，形成局部的涡流(上涡流)，夹着相当多的尘埃粒子向中心流动，沿着排气管的外表面下降，最后沿着中心的上升气流从排气管排出，影响除尘效率。纵涡流纵涡流是在旋风分离器内、以外回旋流的界面为中心的容器内再循环而形成的纵流。 由于排气管内的有效通流截面小于排气管管端以下的内旋流的有效通流截面，在排气管管端产生节流效应，气体对大颗粒的分配力超过颗粒受到的离心力而“短路”，影响了分离性能。外层涡流中的局部涡流由于旋风分离器的壁面不光滑，会产生突起、焊接等垂直于主流方向的涡流，其量仅为主流的约五分之一，但这种流动会使壁面附近或者自己分离到壁面的粒子再次挥动到内层旋流中，使大的尘埃粒子出现在净化气体中，降低了旋风分离能力。 这种湍流特别不利于分离5m以下的粒子。底部胶带外侧回旋流在锥体顶部向上回旋时产生局部涡流，粉尘再次被卷起，如果回旋流延伸到灰斗，同样会搅拌灰斗中的粉尘，尤其是细小的粉尘，被上升气流带走。 夹在底部的粉尘量占排气管排出粉尘总量的2030%。 因此，合理的结构设计，减少底部胶带是改善旋风收集效率的重要方面。2.1.3旋风分离器内的压力分布一般旋风分离器内的压力分布如图2-2所示。 根据旋风分离器工作原理、结构形式、尺寸及气体温度、湿度和压力等分析和试验，其压力损失的主要影响因素如下(1)结构形式的影响如果旋风分离器的结构形式相同或几何图形相似，则旋风分离器的阻力系数相同。 如果进口流速相同，压力损失几乎不变。(2)进口风量的影响压力损失与进口速度的平方成正比，因此进口风量大时压力损失增大。(3)吸尘器尺寸的影响吸尘器的尺寸对压力损失影响较大，进口面积增大，排气管直径减小，压力损失增大，随圆筒和椎体部分长度的增加而减小。(4)气体密度变化的影响压力损失随着气体密度的增大而增大。 气体密度的变化与t、p有关，换句话说，随着气体温度和压力的增大，压力损失也会增大。(5)含尘气体浓度大小的影响实验表明，含尘气体浓度升高时压力损失降低是因为旋转气流与尘粒之间的摩擦作用降低了旋转速度。(6)吸尘器内部障碍物的影响旋风分离器内部的叶片、突起、支撑物等障碍物会降低气流的转速。 但是，吸尘器内部粗糙的话，压力损失会变大。2.2旋风分离器的性能及其影响因素2.2.1旋风分离器的技术性能(1)处理气体流量q处理气体流量q是通过除尘设备的含尘气体流量，除尘器流量是规定值，一般用体积流量表示。 如果不是高温气体和大气压，则必须将流量换算成标准状态，其体积m3/h或m3/min被表示。(2)压力损失旋风分离器的压力损失p是含尘气体通过吸尘器的阻力，是进出口静压之差，是吸尘器的重要性能之一。 那个价格当然越小越好。 因为风扇的功率几乎成正比。 吸尘器的压力损失和配管、罩子等的压力损失和吸尘器的气体流量是选择风扇的依据。压力损失包括以下方面：进气管内摩擦损失气体进入旋风分离器内，膨胀或压缩引起的能量损失与容器壁摩擦引起的能量损失旋转引起的气体能量消耗排气管内的摩擦损失和从旋转气体到直线气体的能量损失排气管内气体旋转时的动能转换为静压能引起的损失等。(3)除尘效率一般是指额定负压的总效率和分级效率，但由于工业设备始终在负荷下运转，因此有时将70%负荷下的除尘总效率和分级效率作为判别除尘性能的指标。 从额定负荷下的总效率和70%负荷下的总效率的对比可以看出吸尘器负荷的适应性。分级效率是说明吸尘器分离能力的比较准确的指标。 同尘粒径的分级效率越高，除尘效果越好。 在工业测试中，一般以3m、5m和10m的灰尘分级效率作为测量旋风分离能力的依据。说明旋风分离器的分割粒径和一定程度上吸尘器的除尘效率的高低。(4)钢的消耗量旋风分离器的消耗钢量是每小时处理1000m3气体集尘器本身所需的钢材数量。 除尘效率相近或相等时，钢消耗量越少越好。 对于处理空气量为300012000m3/h旋风分离器的消耗钢量而言，一般为3550kg/(1000m3)且小于3000m3/h的气体流量的电阻吸尘器的消耗量，在一般为100kg/(1000m3/h )以上且处理气体流量为20000m3/h以上的情况下， 旋风分为两个箱子，一个是多筒式旋风分离器结构，包括进出口组合管、灰斗和支架的消耗量高达90160kg/(1000m3/h )。 双极型旋风分离器由于没有灰斗和支架，消耗钢量一般约为4060kg/(1000m3/h )。(5)寿命寿命与旋风分离器本身的结构特点、耐磨措施及操作条件有关。 延长寿命的积极措施是合理组织吸尘器内部的气流，在内部设置耐磨衬垫。2.2.2影响旋风分离器性能的因素(1)旋风分离器几何尺寸的影响旋风分离器的几何尺寸中，旋风分离器的直径、气体的进口以及排气管的形状和大小是最重要的影响因素。一般来说，旋风分离器的直径越小，粉尘受到的离心力越大，旋风分离器的除尘效率也越高。 但是，筒体的直径过小的话，大直径的粒子有可能被中心气流反弹带走，除尘效率下降。 此外，筒体相对于粘性材料太小。 容易发生堵塞。 因此