旋风除尘器设计公式
旋风除尘器设计说明
旋风除尘器设计计算说明书1、旋风除尘器简介旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5—10μm以上的的颗粒物。
工业上已有100多年的历史。
特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。
优点：效率80%左右，捕集<5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。
旋风除尘器的结构形式按进气方式可分为直入式、蜗壳式和轴向进入式；按气流组织分类有回流式、直流式、平流式和旋流式多种1.1 工作原理（1）气流的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成；气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；少量气体沿径向运动到中心区域；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：涡旋；气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度。
图1（2）尘粒的运动：切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。
1.2 影响旋风器性能的因素（2）二次效应－被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器壁上，能有效地控制二次效应；临界入口速度。
（2）比例尺寸在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降；锥体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径d e =（0.6～0.8）D ；特征长度（natural length ）-亚历山大公式：21/3e 2.3()=D l d A排气管的下部至气流下降的最低点的距离旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l ，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。
旋风除尘器cad结构图纸设计及技术参数
七、旋风除尘器的效率检验
• 已知处理烟气温度T＝180℃，查表或用公式可得常 压下烟气密度ρg＝0.8kg/m3，动力黏度μ＝2.5×10－5 Pa·s。
由几何尺寸，可得自然返回长
L 2 . 3 D 0 ( D e 2 / H i ) 1 / 3 2 W . 3 0 . 8 ( 0 . 4 4 2 / 0 . 4 2 0 . 1 2 ) 1 / 3 8 2 m
明细表
总质量
311kg
切流式旋风除尘器
图号
外形图
比例 日期
设计 制图 校对 审核
LX－0
1:10 2006年1月
十、零件图的画法
A.蜗壳的画法
1)蜗壳出口断面尺寸确定 出口风速：v＝12~15m/s abv＝Q，取a＝b； a＝（Q/v）1/2＝〔5000/（15×3600）〕 1/2 ＝
0.304~0.340 取a＝b＝320mm 2)确定偏心距 考虑焊接方便，蜗壳出口内壁距旋风出气管20mm， 于是中心线到出口蜗壳出口内壁距半径：r＝230mm， 中心线距蜗壳外壁半径：R＝210+20+320＝550mm。 偏心距：e＝320/4＝8mm
1020 320
80 480
1030
550
蜗壳
设计 制图 校对 审核
图号
LX－06
比例
1:2
日期
2006年1月
A.法兰的画法
1)法兰材料的确定
采用角钢，查手册：选不等边角钢40×25×4 还可选等边角钢：36×4 2)螺栓孔距确定 需满足JB/ZQ4248-86。如螺栓直径为8mm，孔距大于28mm。对于旋风除尘
实际风速为：Vc=Q/（3600×0.42×0.18）＝ 19.5m/s 4. 由尺寸比确定筒体直径和高：
气溶胶力学旋风除尘器计算公式
旋风除尘器图 4-4 旋风除尘器图4—5考虑一位于点（r,θ）处的流体微元，如图4—5所示，在不考虑阻力的情况下，只有正压力作用在微元上，流动是二维的，单位厚度微元的质量为：ρrdrdθdm=而粒子的加速度为：r va 2=则 dp rd r v rdrd θθρ=⋅2收集效率公式为⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=ϕπηθn v v N N r 2exp 1101 （1）极限粒径p d dc ≤= （2）径向速度rv d v p p r2218θμρ= （3）p p rd rv v 5.115.05.02)152(μρρθ= （4） 切向速度21ln()Qv v ra r r θ== (5)n=h/a (6)φ=b/r 2 (7)r 2为筒体的半径式（2）是收集效率公式的应用条件， 计算旋风器的收集效率时，对小于极限粒径的粒子径向运动速度v r 按式（3）计算，对大于极限粒径的粒子运动速度v r 按（4）计算，这样，对任何粒径的粒子，均可按式（1）计算收集效率。
例.已知D=120mm ，进口切线速度v θ=15m/s,n=2.5,φ=0.40,μ=1.8x10-5Pas; ρp =2500kg/m 3; ρp =1.2kg/ m 3。
计算旋风器的收集效率。
解：由式（1）计算的分级效率见图4-8中曲线3，而图4-8中的实线为实测曲线。
由图4-8可知，对于细小粒子，实际效率高于理论效率；对于较大粒子，实际效率低于理论效率。
前者是由于细小粒子发生凝并的缘故，后者是由于大粒子的回跳，降低了收集的效率。
旋风除尘器的主要几何尺寸对其阻力影响很大，正确选择旋风器的主要尺寸，可以大大降低阻力从而减小能量消耗。
要做到正确选择，必须首先搞清楚旋风器的主要几何尺寸与其阻力之间的内在规律。
旋风除尘器内部气流的运动是比较复杂的，目前我们还不能准确地从理论上推导出描述旋风器阻力的公式，因而不得不采用半经验的方法来加以解决。
图 4-8 旋风器的分级效率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：△P=ξv 2ρ/2 （8）式中 ζ——阻力系数；ρ——空气的密度。
旋风除尘器的设计说明书
一、旋风除尘器的结构 旋风除尘器由进气管、
筒体、锥体、出气管、下 灰管、灰斗、卸灰阀组成。
二、旋风除尘器的效率
1. 转圈理论 分级效率
1 exp[ Vt (ND0 )]
Vc Wi
所转圈数
N 2H1 H2 2H
离心沉降速度
Vt
a
pd p2 18
• 第二组：
原始资料： 有一台锅炉，处理烟气量： Q＝5000m3/h，排烟温度常温，入口浓度 C0＝10g/m3，要求出口浓度C＝1.5g/m3。 粉尘密度ρp＝2500kg/m3，粒度分布见原表， 设计旋风除尘器。
• 第三组：
有一台锅炉，处理烟气量：Q＝8000m3/h， 其它条件同第二组，设计旋风除尘器。
由筛分理论，其粉尘分割径为
dc
18Q / 2 pLVc2
18 2.5105 5000
2 3600 2000 219.52
8 m
将分割径代入筛分理论效率公式，将所计算的 分级效率填入表中。其总效率为
n
T Di 0.06 0.268 0.12 0.542 0.22 0.876 i 1 0.29 0.991 0.18 0.999 0.131 0.871 87.1%
VC 2 r
2. 筛分理论 分级效率
1 exp[0.693 d p ]
dc
粉尘分割径 dc 18Q / 2 p LVc2
自然返回长
L 2.3D0( De2 / HWi )1/ 3
三、旋风除尘器的阻力
经验公式
p k gVc2
2
阻力系数 k =6~9。
四、旋风除尘器的尺寸比
• 因ηT ＞85%，故满足设计要求。
大气设计旋风除尘器系统设计
XLP/A 型旋风除尘器系统设计一 、设计原始资料XLP/A 型旋风除尘器已知烟气量Q=5000m3/h,烟气密度为1.1kg/m3,允许压力损失为2000Pa二 、设计内容（一）根据原始数据设计XLP/A 型旋风除尘器的主要部分尺寸，设计详细过程如下： 1.烟气进口气速V 1=P P ε/2∆ =)1.10.8/(20002⨯⨯m/s=21.32m/s (ε查表得：8.0) V 1值与查得的气速与压力降数据基本一致 2.进口截面积A=q v /(3600V 1) =5000/(3600 X 21.32)m 2=0.0651m 2 3.入口高度h =A 3=0651.03⨯m=0.44m=440mm 4.入口宽度b=3/A =3/0651.0m=0.147m=147mm 5.筒体直径上:D=3.85b=3.85×0.147m=0.566m=566mm 参考XLP/A 品系列：XLP/A--5.4,取D=540mm规格 φ1 HLWCC 1C 2C 3a 1b 2n 1Fa 2XLP/A -3.0 300 1380406 390 190 190 620 340 80 240 1110 110XLP/A -4.2 420 1880556 545 260 265 845 445 110 330 270 140XLP/A -5.4540 2350711 700 350 340 1060540 140 400 288 176下: D'=0.7D=0.7×540mm=378mm 6.排出管直径de=0.6D=0.6×540mm=324mm 7.筒体长度上：1.35D=1.35×540mm=729mm 下：1.0D=1.0×540mm=540mm 8.锥体长度上：0.50D=0.50×540mm=270mm 下：1.0DD=1.0×540mm=540mm 9.排灰口直径d1=0.0296D=0.0296×540mm=16mm将上面数据总结成下表尺寸名称 计算公式尺寸（mm ）入口宽度b 3/A147 入口高度h A 3 440 筒体直径D上 b 85.3540 下0.7D378XLP/A -7.0 700 3040 911 910 440 440 1370690 180 402 108 216XLP/A -8.2 820 354010171065500 515 1595795 210 630 2 128 256XLP/A -9.4 910 4055 12261223590 593 1828908 245 735 2 146 291XLP/A-10.6 1060 454513761378670 668 20531013275 825 3107 321参考型号XLP/A-5.4的旋风除尘器，将筒体直径D 修正540mm 排出筒直径e d D 6.0324 筒体长度L上 1.35D 729 下1.0D 540 椎体长度H上 0.50D 270 下1.0D540 灰口直径1dD 296.0160（二）设计验证：1.为防止粒子短路，漏到出口管，h ≤s,其中s 为排气管插入深度, 理论为：s ≥440mm;2.为避免过高的压力损失，b ≤(D-e d )/2 理论为：(566-324)/2=121mm, 实际设计为 ：147mm结论: 147>121,不符合要求,压力损失过大； 3.为保证涡流的终端在锥体内部，（H+L ）≥3D, 实际设计：H+L=729+540+270+540=2079mm 3D=3⨯566=1698, 结论：2079≥1698，符合要求； 4.为利于粉尘易于滑动,锥角=7º～8º,实际设计：锥角=arctan{[（566-378）/(2⨯270)]}=19.1º, 结论：19.1º不属于7º~8º范围，角度过大,不符合要求； 5.为获得最大的除尘效率，e d /D ≈0.4~0.5，（H+L ）/e d ≈8～10,实际设计：e d /D ≈324/566=0.57,结论：0.57不属于0.4～0.5范围，不符合要求； 实际设计：（H+L ）/e d =2079/324 ≈6.4,.结论：6.4,属于8～10范围，符合要求；(三）XLP/A旋风除尘器简介1.XLP/A的工作原理既含尘气体进入除尘器后，气体获得旋转运动的同时，上下分开。
旋风除尘器的设计与计算
一、实习目的1、进一步了解旋风除尘器的有关计算2、熟悉用CAD画效果图3、查阅和整理各方面资料，了解旋风除尘器各方面性能及影响因素；二、设计题目设计一台处在常温（20°C），常温下含尘空气的旋风除尘器。
已知条件为：处理气量Q=1300m³/h，粉尘密度ρp=1960kg/m³,空气密度ρ=1.29 kg/m，空气粘度μ=1.8x10-5Pa.s，进入的粉尘粒度分布见下表：设计要求：XLT旋风除尘器，最后实现污染物的达标排放，且除尘效率为85%，压力损失不高于2000Pa。
提交文件：设计说明+旋风除尘器图（CAD制图），图纸输出A4纸。
三、旋风除尘器的工作原理1.1 工作原理（1）气流的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成；气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；少量气体沿径向运动到中心区域；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋；气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度。
（2）尘粒的运动：切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。
1.2特点（1）旋风除尘器与其他除尘器相比，具有结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便以及适用面宽的优点。
（2）旋风除尘器的除尘效率一般达85%左右，高效的旋风除尘器对于输送、破碎、卸料、包装、清扫等工业生产过程产生的含尘气体除尘效率可达95%-98%，对于燃煤炉窑产生烟气的除尘效率可以达到92%-95%。
（3）XLT 旋风除尘器的主要特点（4）旋风除尘器捕集<5μm 颗粒的效率不高，一般可以作为高浓度除尘系统的预除尘器，与其他类型高效除尘器合用。
可用于10μm 以上颗粒的去除，符合此题的题设条件。
旋风除尘器的设计
旋风除尘器的设计二.说明书2.1图形设计：旋风除尘器图（图1）2.2设计数据：2.3旋风除尘器的参数计算许多学者都致力于旋风除尘器的研究，通过各种假设，他们提出了许多不同的计算方法。
由于旋风除尘器内实际的气、尘两相流动非常复杂，因此根据某些假设条件得出的理论公式目前还不能进行较精确的计算。
1.分割粒径（dc50）计算旋风除尘器的分割粒径（dc50）是确定除尘器效率的基础。
在计算时，因假设条件和选用系数不同，计算分割粒径的公式也各不同。
下面简要介绍一种计算方法，以说明旋风除尘器的除尘原理。
处于外涡旋的尘粒在径向会受到两个力的作用：惯性离心力（2-3-1）式中 vt——尘粒的切线速度，可以近似认为等于该点气流的切线速度，m/s；r——旋转半径，m。
向心运动的气流给予尘粒的作用力（2-3-2）式中 w——气流与尘粒在径向的相对运动速度，m/s。
这两个力方向相反，因此作用在尘粒上的合力（2-3-3）由于粒径分布是连续的，必定存在某个临界粒径dk作用在该尘粒上的合力之和恰好为零，即F=Fl－P=0。
这就是说，惯性离心力的向外推移作用与径向气流造成的向内飘移作用恰好相等。
对于粒径dc ＞dk的尘粒，因Fl＞P，尘粒会在惯性离心力推动下移向外壁。
对于dc ＜dk的尘粒，因Fl＜P，尘粒会在向心气流推动下进入内涡旋。
如果假想在旋风除尘器内有一张孔径为dk 的筛网在起筛分作用，粒径dc＞dk的被截留在筛网一面，d c ＜dk的则通过筛网排出。
那么筛网置于什么位置呢?在内、外涡旋交界面上切向速度最大，尘粒在该处所受到的惯性离心力也最大，因此可以设想筛网的位置应位于内、外涡旋交界面上。
对于粒径为dk 的尘粒，因Fl=P，它将在交界面不停地旋转。
实际上由于气流紊流等因素的影响，从概率统计的观点看，处于这种状态的尘粒有50％的可能被捕集，有50％的可能进入内涡旋，这种尘粒的分离效率为50％。
因此d k =dc50。
根据公式（5-4-7），在内外涡旋交界面上，当Fl=P时，旋风除尘器的分割粒径：（2-3-4）式中 r——交界面的半径，m；w——交界面上的气流径向速度，m／s；v0t——交界面上的气流切向速度，m／s。
旋风除尘器设计方案.doc
旋风除尘器设计方案.doc设计原始资料：锅炉型号：DLP2-13即，单锅筒纵置式抛煤机炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量： 360kg/h( 按学号增加 5)Y Y Y Y Y Y Y设计煤成分： C=60.5% H =3% O=4% N =1% S =1.5% A =18% W=12%； V Y＝ 15％；属于中硫烟煤排烟温度：165℃空气过剩系数＝ 1.4飞灰率＝ 21％烟气在锅炉出口前阻力650Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2 类区新建排污项目执行。
连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m，90°弯头 10 个。
1.燃烧计算1.1实际耗空气量的计算在标准状况下，以1Kg应用煤为基准进行计算，结果见表1-1 。
1Kg 该煤完全燃烧时所需要标准状况下的氧气的体积V o为：V o＝（50.4+7.5+0.47-1.25）× 22.4=1279.448 L（1-1）假设空气中氮氧的摩尔数之比为N/O=3.78，则1Kg 低硫煤完全燃烧时所需要的空气体积 V k为：V k =（ 1+3.78 ）× 1279.448=6115.953 L （1-2 ）实际消耗的空气体积V k为：V k=1.4 V k=1.4×6115.953=8562.333 L （ 1-3 ）表 1-1 1Kg应用煤的相关计算质量摩尔数燃烧耗氧量生成气体量生成气体体积成分( g)(mol )(mol )( mol)( L )C 605 50.4 50.4 50.4 1128.96H 30 15 7.5 15 336O40 1.25————28N100.36——0.367.84S 15 0.47 0.47 0.47 10.528水分120 6.67————149.408 灰分180————————1.2产生烟气量的计算1Kg 该煤完全燃烧后生成的烟气量V y =149.408+10.528+7.84+336+1128.96+8562.333=10195.069 L =10.195 m3 （ 1-4 ）则，在160℃时的实际烟气体积为V y为：V y=10.195×(160+273.15)=16.17 m3 （ 1-5 ）273.15该锅炉一小时产生的烟气流量Q 为：Q =16.17×360=5821.2m3/h=1.617 m3/s（1-6）1.3灰分浓度及二氧化硫浓度的计算烟气中灰分的质量M h为：M h =180× 21％=37.8g=37800mg （1-7 ）烟气中灰分的浓度h 为：h =37800/16.17=2337.662mg/ m3 （ 1-8 ）烟气中 SO2质量 M S为：M S =0.47 ×64=30.08g=30080mg （ 1-9 ）烟气中 SO2的浓度s 为：s =30080/16.17=1860.235mg/ m3 （1-10 ）2.净化方案设计及运行参数选择本设计中采用旋风除尘设备进行净化处理。