旋风分离器设计计算表-自动计算版（带公式自动计算版）

旋风分离器设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、设计总说明,,,,,,,,,

2,设计依据标准,-,选用值,依据国家及行业标准,-,GB150-2011、HG/T20570.9-95,本计算表依据国家及行业标准编制，适用于气固两相分离用旋风分离器设计,GB150-2011《压力容器》、HG/T20570.9-95,本模板采用切向进口式旋风分离器标准结构

3,设计适用范围,-,选用值,通用化工除尘范围,-,处理气量：100~100000m³/h；操作温度：-20~450℃,适用于化工、石油、冶金、电力等行业气固分离场合，分离粒径≥5μm,化工原理（第三版），化学工业出版社,对于高浓度、高温、高压工况需特殊修正

4,设计计算内容,-,选用值,全流程设计计算,-,结构尺寸、直径、压降、效率、性能校核,涵盖旋风分离器设计全流程，包含主要性能参数的计算与验证,HG/T20570.9-95第3章,所有计算结果自动生成，关键参数自动判断

5,结构形式选择,-,选用值,CLT/A型为通用型,-,CLT/A型旋风分离器（切向进口，螺旋面顶盖）,CLT/A型为国内通用标准型，结构简单，操作弹性大，分离效率较高,化工设备设计全书：除尘设备设计,用户可根据需要调整为其他型号CLK、XLP等

二、原始设计参数输入,,,,,,,,,

7,处理气体流量,Q,设计值,由工艺条件给定,m³/h,5000,操作工况下需要处理的含尘气体体积流量,工艺设计条件,标准状态流量需换算为操作状态

8,气体密度,ρg,设计值,由操作条件计算,kg/m³,1.2,操作状态下气体的密度，常温空气取1.2kg/m³,化工原理,高温高压下需按理想气体状态方程校正

9,气体粘度,μ,设计值,查表或计算,Pa·s,0.000018,操作状态下气体的动力粘度，常温空气约1.8×10^-5Pa·s,化工数据手册,温度对粘度影响显著，高温时需校正

10,颗粒密度,ρp,设计值,由物料性质给定,kg/m³,2000,被分离固体颗粒的真密度，由物料性质确定,工艺物料数据表,堆积密度需换算为真密度进行计算

11,进口气体含尘浓度,Ci,设计值,由工艺条件给定,g/m³,10,旋风分离器进口气体中粉尘的质量浓度,工艺设计条件,浓度过高时需考虑浓度对分离效率的修正

12,要求分离效率,ηreq,设计值,由环保或工艺要求确定,%,90.0,工艺要求达到的最低分离效率（总效率）,GB16297-1996大气污染物排放标准,特殊行业需满足相应行业排放标准

13,允许压降,ΔPallow,设计值,由系统阻力要求确定,Pa,1500,工艺系统允许旋风分离器产生的最大压力降,风机选型参数,压降低于允许值是设计合格的必要条件

14,操作温度,t,设计值,由工艺条件给定,℃,20,旋风分离器的实际工作温度,工艺设计条件,温度影响气体粘度和密度，需准确输入

15,操作压力,P,设计值,由工艺条件给定,Pa,101325,旋风分离器的实际工作压力（绝压）,工艺设计条件,高压操作时需考虑压力对气体密度的影响

16,气体临界速度,ve,选用值,根据物料性质选取,m/s,25.0,旋风分离器内不发生二次夹带的最大允许速度,除尘设备设计手册,易飞扬粉尘取低值，一般18~30m/s

三、物性参数计算,,,,,,,,,

18,操作状态流量换算,Qop,计算值,Qop=Q*P0/P*T/T0,m³/h,5366.099213,将标准状态流量换算为操作状态体积流量,理想气体状态方程,Qop=Q0*(T/T0)*(P0/P)

19,操作状态气体密度,ρgop,计算值,ρgop=ρg*P/P0*T0/T,kg/m³,1.11813065,根据操作温度压力校正气体密度,理想气体状态方程,ρgop=ρg0*(P/P0)*(T0/T)

20,气体运动粘度,ν,计算值,ν=μ/ρgop,m²/s,1.60983E-05,气体动力粘度与密度的比值,流体力学,ν=μ/ρg

21,颗粒真密度校正,ρpc,选用值,采用颗粒真密度,kg/m³,2000,采用颗粒真密度作为计算依据,气固分离工程,堆积密度包含空隙，不能直接用于效率计算

四、旋风分离器结构比例参数（CLT/A型）,,,,,,,,,

23,进口宽度比,b/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,0.26,进口宽度b与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,不同型号比例不同，CLT/A为0.26

24,进口高度比,a/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,0.55,进口高度a与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,标准CLT/A型进口高宽比a/b≈2.12

25,排气管直径比,de/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,0.55,排气管直径de与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,排气管直径对效率和压降影响显著

26,筒体长度比,L1/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,1.7,圆柱筒体长度L1与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,筒体长度影响颗粒停留时间

27,锥体长度比,L2/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,2.3,圆锥锥体长度L2与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,CLT/A型总长度L/D=4.0

28,排灰口直径比,d/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,0.26,排灰口直径d与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,排灰口直径影响灰斗返混

29,排气管插入深度比,h/D,查表值,CLT/A型标准比例,-,0.7,排气管插入深度h与筒体直径D的比值,CLT/A型旋风分离器标准,插入深度应略低于进口下沿

30,阻力系数,ξ,查表值,CLT/A型实验值,-,5.8,CLT/A型旋风分离器的阻力系数,除尘设备设计手册,切向进口ξ=5~6.5，与结构形式有关

五、筒体直径计算,,,,,,,,,

32,进口气速推荐值,vi,选用值,一般取12~25m/s,m/s,18.0,旋风分离器进口管道内的气速，推荐范围12~25m/s,化工原理,气速过低效率下降，过高压降急剧增加

33,直径计算公式,D,计算值,D=SQRT(Qop/(3600*vi*(b/D)*(a/D))),m,0.761,由流量和推荐进口气速计算所需筒体直径,旋风分离器设计规范,D=√[Q/(3600*vi*(a/D)(b/D))]

34,直径圆整选用,Dsel,选用值,按标准直径系列圆整,m,0.800,将计算直径圆整到标准系列（0.1m间隔）,化工设备标准系列,"标准直径：0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,1.0m等"

35,进口面积,A,计算值,A=a*b=(a/D)*(b/D)*Dsel²,m²,0.09152,进口截面积A=a*b=(a/D)*(b/D)*D²,旋风分离器设计,a为进口高度，b为进口宽度

36,实际进口气速,viact,计算值,viact=Qop/(3600*A),m/s,16.3,采用圆整直径后的实际进口气速,连续性方程,实际气速应在12~25m/s范围内

37,进口气速校核,-,判断值,12m/s≤viact≤ve为满足,-,满足,判断实际进口气速是否在合理范围内,除尘设计规范,气速超出范围将导致性能下降

六、结构尺寸详细计算,,,,,,,,,

39,进口宽度,b,计算值,b=(b/D)*Dsel,m,0.208,旋风分离器进口宽度，垂直于气流方向的尺寸,CLT/A型结构比例,b=(b/D)*D

40,进口高度,a,计算值,a=(a/D)*Dsel,m,0.440,旋风分离器进口高度，沿筒体轴向的尺寸,CLT/A型结构比例,a=(a/D)*D

41,排气管直径,de,计算值,de=(de/D)*Dsel,m,0.440,旋风分离器出口排气管直径,CLT/A型结构比例,de=(de/D)*D

42,筒体长度,L1,计算值,L1=(L1/D)*Dsel,m,1.360,旋风分离器圆柱段筒体长度,CLT/A型结构比例,L1=(L1/D)*D

43,锥体长度,L2,计算值,L2=(L2/D)*Dsel,m,1.840,旋风分离器圆锥段长度,CLT/A型结构比例,L2=(L2/D)*D

44,总高度,H,计算值,H=L1+L2,m,3.200,旋风分离器筒体+锥体总高度（不含灰斗）,旋风分离器设计,H=L1+L2

45,排灰口直径,d,计算值,d=(d/D)*Dsel,m,0.208,旋风分离器锥体底部排灰口直径,CLT/A型结构比例,d=(d/D)*D

46,排气管插入深度,h,计算值,h=(h/D)*Dsel,m,0.560,排气管下端距顶盖的距离,CLT/A型结构比例,h=(h/D)*D

47,半锥角,α,计算值,α=ATAN((Dsel-d)/(2*L2))*180/PI(),度,9.1,圆锥体的半锥角，一般10~20度,旋风分离器设计,半锥角过大将导致锥体壁面磨损加剧

48,半锥角校核,-,判断值,10°≤α≤20°为满足,-,不满足,判断半锥角是否在合理范围内,除尘设计规范,半锥角10~20°为最佳范围

七、压力降计算,,,,,,,,,

50,进口动压,Pd,计算值,Pd=ρgop*viact²/2,Pa,148,旋风分离器进口处气体动压,流体力学,Pd=ρg·vi²/2

51,旋风分离器压降,ΔP,计算值,ΔP=ξ*ρgop*viact²/2=ξ*Pd,Pa,860,旋风分离器压力降，按局部阻力公式计算,化工原理,ΔP=ξ·ρg·vi²/2

52,排气管内气速,vexit,计算值,vexit=Qop/(3600*π*(de/2)²),m/s,9.8,排气管内气体流速,连续性方程,排气管气速一般10~20m/s

53,筒体截面气速,vbarrel,计算值,vbarrel=Qop/(3600*π*(Dsel/2)²),m/s,3.0,圆柱筒体截面的表观气速,连续性方程,筒体截面气速一般2~5m/s

54,压降校核,-,判断值,ΔP≤ΔPallow为满足,-,满足,判断计算压降是否小于允许压降,工艺设计要求,压降超出允许值需重新调整设计参数

55,压降比能耗,E,计算值,E=ΔP*Qop/(3600*1000),kW,1,旋风分离器运行压力损失功率,风机选型计算,为风机选型提供压力损失依据

八、分离效率计算,,,,,,,,,

57,气流旋转圈数,N,选用值,实验经验值,-,6,外旋流在旋风分离器内的有效旋转圈数,旋风分离器理论,CLT/A型一般取5~8，与结构有关

58,分割粒径,d50,计算值,d50=SQRT(9μb/(2πNviact(ρp-ρgop))),m,5.23974E-06,分级效率50%对应的颗粒粒径,离心分离理论,N为气流旋转圈数，一般取5~10圈

59,分割粒径（μm）,d50μm,计算值,d50μm=d50*1e6,μm,5.24,换算为微米单位，便于工程应用,单位换算,d50越小表示分离器性能越好

60,5μm颗粒分级效率,η5,计算值,η5=1/(1+(d50/(5e-6))²)*100,%,47.7,粒径为5μm颗粒的分级除尘效率,Lapple分级效率公式,细颗粒效率是衡量分离器性能的关键

61,10μm颗粒分级效率,η10,计算值,η10=1/(1+(d50/1e-5)²)*100,%,78.5,粒径为10μm颗粒的分级除尘效率,Lapple分级效率公式,η(d)=1/(1+(d50/d)²)

62,20μm颗粒分级效率,η20,计算值,η20=1/(1+(d50/2e-5)²)*100,%,93.6,粒径为20μm颗粒的分级除尘效率,Lapple分级效率公式,较粗颗粒基本可完全分离

63,临界粒径,dc,计算值,dc=SQRT(9μb/(πNviact(ρp-ρgop))),m,7.41012E-06,理论上能100%分离的最小颗粒粒径,离心沉降理论,dc=√[9μb/(πNvi(ρp-ρg))]

64,临界粒径（μm）,dcμm,计算值,dcμm=dc*1e6,μm,7.41,换算为微米单位,单位换算,临界粒径越小分离能力越强

65,总分离效率估算,ηtotal,计算值,ηtotal=1/(1+(d50/dmean)²)*100，dmean=10μm,%,78.5,假设中位粒径10μm时的总效率估算,Lapple公式,实际总效率需根据粒径分布加权计算

66,浓度修正系数,k,计算值,k=1+0.015*Ci^0.35,-,1.033580817,考虑含尘浓度对效率的修正系数,除尘工程经验公式,含尘浓度较高时效率会有所提高

67,修正后总效率,ηcor,计算值,ηcor=(1-(1-ηtotal/100)/k)*100,%,79.2,经浓度修正后的实际分离效率,经验修正公式,浓度越高，修正后效率越高

68,分离效率校核,-,判断值,ηcor≥ηreq为满足,-,不满足,判断修正后效率是否满足设计要求,设计要求,效率不满足时需调整直径或选用高效型号

九、性能参数综合计算,,,,,,,,,

70,停留时间,τ,计算值,τ=V有效/Qop,s,0.536281379,气体在旋风分离器内的平均停留时间,停留时间理论,停留时间一般0.5~2s，过长过短都不利

71,离心加速度倍数,C,计算值,C=viact²/(g*Rin),倍g,150.22384,离心加速度与重力加速度的比值,离心分离原理,C值一般为500~2000g，C越大分离能力越强

72,最大切线速度位置,Rmax,计算值,Rmax≈0.65R筒,m,0.260,外旋流最大切线速度所在半径位置,旋风分离器流场理论,最大切线速度位于0.6~0.7R处

73,最大切线速度,vmax,计算值,vmax≈2~2.5viact,m/s,35.8,旋风分离器内最大切线速度估算值,旋风分离器流场理论,vmax越大离心力越强，效率越高

74,器壁磨损指数,W,计算值,W=Ci*viact³*ρp/1e6,-,86.40732353,旋风分离器器壁磨损相对指数,磨损经验公式,W值越大磨损越严重，W>100时需采取防磨措施

75,磨损情况判断,-,判断值,W<100为轻微磨损,-,轻微磨损,根据磨损指数判断是否需要衬里防磨,除尘设备设计手册,高浓度、高硬度、高速度工况需衬耐磨材料

十、设计结果汇总与总体校核,,,,,,,,,

77,推荐筒体直径,Dfinal,计算值,取圆整直径Dsel,m,0.800,最终推荐采用的旋风分离器筒体直径,计算结果汇总,可根据标准系列选用最接近的规格

78,计算总压降,ΔPfinal,计算值,取计算压降ΔP,Pa,860,旋风分离器计算压力降,计算结果汇总,为工艺系统阻力计算提供依据

79,计算总效率,ηfinal,计算值,取修正后效率ηcor,%,79.2,浓度修正后的预期总分离效率,计算结果汇总,可根据实际粒径分布重新核算

80,分割粒径,d50final,计算值,取分割粒径d50μm,μm,5.24,分离器分割粒径，性能特征参数,计算结果汇总,d50<5μm高效，5~10μm中效，>10μm普通

81,性能等级判断,-,判断值,根据d50划分性能等级,-,中效旋风分离器,根据分割粒径判断分离器性能等级,旋风分离器性能分级,高效型d50<5μm，中效5~10μm，普通>10μm

82,进口气速校核结果,-,判断值,引用进口气速校核结果,-,满足,进口气速合理性校核结论,设计校核,需满足12~25m/s范围要求

83,半锥角校核结果,-