旋风分离器结构及参数标定方案设计
旋风分离器结构及参数标定方案设计
（２）分离效率测定
称取质量为Ｍ１的物料．均匀喂入设计的系统
中，形成一个气固两相流。 经一定时间后，停机。从旋风分离器的集灰 斗中取出从两相流中分离出的部分物料，并 称量，为M2。 总分离效率用下式计算。 ηT=M2/M1
分别对喂入物料和收下物料做粒度分析，
可用下式求得部分分离效率．
3
计算公式
(1) lapple
A 16 2 De
2
(2) cassal
ab 11.3 2 3.33 D e
2
5 分离效率计算
(1 n)Qd p (2H1 H 2 )r2 x 1 exp[ ] 2 1 n 1 n n 2 2 18a (r2 r1 )r2 (r2 r1 )
其它事项
绘图仪器及图板： 以班级为单位到学校借用 2 图纸：个人购买 3 设计说明书：到教材科领用 4 时间安排：两周 5 成绩评定
1
1
根据处理风量计算旋风分离器的规格
Q Fi Vi
其中：Fi为旋风分离器入口面积。 Fi=ab=c1c2D2, c1c2为常数.
Q 为处理风量
Vi 为入口风速， 可在14－22m/s之间选取．
２结构尺寸的计算，可根据不同的形式选取 各部分尺寸代号如图,比例关系见下表
De b a
h H
s D
五 图纸要求
一号图纸1张
完整表现旋风筒的结构及尺寸 完整表现参数测定系统流程 图面安排如下
10
图线框
标题栏
25
594Χ841
标题栏
济南大学 材料科学与工程学院
指导教师
16 8
设计 成绩
旋风分离器设计方案
旋风分离器设计方案用户：特瑞斯信力（常州）燃气设备有限公司型号： XC24A-31 任务书编号： SR11014 工作令： SWA11298 图号： SW03-020-00编制：日期：本设计中旋风分离器属于中压容器，应以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。
设计标准如下：a. TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》b. GB150-1998《钢制压力容器》c. HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》d. JB4712.2-2007《容器支座》2、旋风分离器结构与原理旋风分离器结构简单、造价低廉，无运动部件，操作范围广，不受温度、压力限制，分离效率高。
一般主要应用于需要高效除去固、液颗粒的场合，不论颗粒尺寸大小都可以应用，适用于各种燃气及其他非腐蚀性气体。
说明：旋风分离器的总体结构主要由：进料布气室、旋风分离组件、排气室、集污室和进出口接管及人孔等部分组成。
旋风分离器的核心部件是旋风分离组件，它由多根旋风分离管呈叠加布置组装而成。
旋风管是一个利用离心原理的2英寸管状物。
待过滤的燃气从进气口进入，在管内形成旋流，由于固、液颗粒和燃气的密度差异，在离心力的作用下分离、清洁燃气从上导管溜走，固体颗粒从下导管落入分离器底部，从排污口排走。
由于旋风除尘过滤器的工作原理，决定了它的结构型式是立式的。
常用在有大量杂物或有大量液滴出现的场合。
其设计的主要步骤如下：①根据介质特性，选择合适的壳体材料、接管、法兰等部件材料；②设计参数的确定；③根据用户提供的设计条件及参数，根据GB150公式，预设壳体壁厚；④从连接的密封性、强度等出发，按标准选用法兰、垫片及紧固件；⑤使用化工设备中心站开发的正版软件，SW6校核设备强度，确定壳体厚度及接管壁厚；⑥焊接接头型式的选择；⑦根据以上的容器设计计算，画出设计总设备图及零件图。
4、材料的选择①筒体与封头的材料选择：天然气最主要的成分是甲烷，经过处理的天然气具有无腐蚀性，因此可选用一般的钢材。
旋风分离器原理和结构
0 5
维护保养
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0 6
注意事项
单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点。
一、设备结构及特点
旋风分离器的总体结构如图所示。主要由布气室、旋风分离组件、集气室、集污室和进出口接管及人孔等部分组成。旋风分离器的核心部件是旋风分离组件，它由多根旋风分离管呈叠加布置组装而成，旋风分离器管及旋风子的结构见下图：
关闭分离器的上下游球阀。
缓慢开启分离器的放空阀，使分离器内压力降到约0.2MPa。
缓慢开启分离器底部的排污球阀后，缓慢打开阀套式排污阀。
操作阀套式排污阀时，要用耳仔细听阀内流体声音，判断排放的是液体或是气，一旦听到气流声，立即关闭阀套式排污阀，然后关闭排污球阀。
同时安排人观察排污罐放空立管喷出气体的颜色，以判断是否有粉尘。
出气口
进气口
人孔
旋风分离组件
集气室
集污室
布气室
一、设备结构及特点
旋风子结构示意图
二、工作原理
首先，气体从进料口进入分离器进料布气室，经过旋风子支管的碰撞、折流，使气流均匀分布，流向旋风子进气口。均布后的气流由切向进入旋风子，气体在旋风管中形成旋风气流，强大的离心力使得气体中固体颗粒和液体颗粒甩脱出来，并聚集到旋风管内壁上，最终落入集污室中。干净的气流继续上升到排气室由排气口流出旋风分离器。
三、操作方法
开启阀套式排污阀应缓慢平稳，阀的开度要适中。
关闭分离器阀套式排污阀应快速，避免天然气冲击波动。
操作排污阀带压排污时，要用耳仔细诊听排污管内流体声音，判明排放的是水、固体或是气，一旦听到气流声，立即关闭排污阀。
设备区、排污罐附近严禁一切火种。
旋风除尘器的结构参数
旋风除尘器的结构参数4．1 旋风器的结构参数旋风器结构尺寸一般以筒体直径D1（m）为定性尺寸给出各部位的无因次比值，旋风器在筒体直径D1确定之后，可以按照无因次结构比值K D2、K D3、K D4、K H1、K H2、K H、K a、K b、K S确定其他部位尺寸，参见图1。
即：K D2=D2/ D1 K D2=D3/ D1 K D4=D4/ D1 K D2=D2/ D1 K H1= H1/ D1 K H2= H2/ D1K a=a/ D1 K b= b/ D1 K S= s/ D1 K H= H/ D1 = K H1+ K H2- K S其中D1筒体直径、D2芯管进口直径、D3芯管出口直径、D4锥体下部直径（排灰口直径），m；H芯管进口截面到锥体排灰口的距离（或称分离区高度）、H1筒体高度、H2锥体高度，m；a进口宽度、b进口高度、s芯管插入深度，m。
表1中列出了部分旋风器的结构参数[1-4]。
4.2 旋风器进口速度和筒体截面标称速度旋风器进口速度v0（m/s）指气流L（m3/h）由旋风器进口进入时的速度，筒体截面标称速度v A( m/s)是指气流量L与旋风器筒体截面面积的比值，即（1）4.3 阻力计算（2）式中ΔP--旋风器阻力，Pa；P d--气流动压；P d0、P dA--分别为对应于进口截面和筒体面的气流动压，Pa；ρ--气体密度，kg/m3。
Ρ=353K B/（273+t）（空气）；ρ=366 K B/（273+t）（一般烟气）（3）式中K B环境压力B的修正系数，K B =B/ B a，B a为标准大气压力（101.3kPa）。
t为气体温度，℃。
ξ为设备厂家提供的旋风器阻力系数，常见旋风器的阻力系数ξ见表2、3,可以用ξ0或ξA表示。
常见高效旋风器的阻力系数ξ表2-1常见旋风器的阻力系数ξ0表2-2ξ0为对应于进口截面的阻力系数；ξA为对应于筒体截面的阻力系数，可以反映同一直径的不同类型旋风器在处理相同风量时的阻力大小。
旋风分离器结构、性能及类型.ppt
2
标准旋风分离器， 8.0
同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，粒级效率曲线和 阻力系数相同。
三、旋风分离器的结构型式及选用
采用细而长的器身 减小上涡流的影响 消除下旋流的流影响
10
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目三 沉降过滤及设备操作
任务一、沉降过滤流程的确定和主体设备的选择 ---旋风分离器结构、性能与类型
承德石油高等专科学校
离心沉降设备 旋风分离器（Cyclone）
一 、操作原理
h
D ；B 2
D 4
；D1
D； 2
H1 2D；H2 2D；
S
D 8
；D2
D 4
特点：结构简单，没有活动部件，一般用来 除去5μm以上的颗粒。不适于处理粘性、含湿 量高及腐蚀性粉尘。
二、旋风分离器的性能 1. 临界粒径（Critical Diameter）
能够完全被分离下来的最小颗粒直径
假定： ①气流严格按螺旋形路线作等速运动，且其切向速度ut等
于进口气速ui ②颗粒向器壁的沉降距离为整个进气管宽度B ③颗粒在滞流区作自由沉降
10~25m/s
③ 含尘浓度
④ 加工精度
5
旋风分离器（Cyclone）
6
2.分离效率（Separation Efficiency）
（1）总效率：进入的全部颗粒被分离下来的质量分率
0
C1 C2 C1
100 %
（2）粒级效率：
p
C1i C2i C1i
100 %
n
0 xi p
i 1
7
3.压强降（Pressure Drop）
4
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：
旋风集尘器分离器的原理及设计参数
旋风集尘器分离器的原理及设计参数本帖最后由 bombcat 于 2010-11-4 12:22 编辑看了很多木有们DIY的旋风分离器，真是八仙过海各显神通，做出来的尺寸、比例也是五花八门。
在翻阅了论坛上关于旋风集尘器的帖子之后，感觉多数木有的DIY主要还是以模仿为主，似乎缺少那么点理论依据，于是我查阅了一些技术资料。
看过之后感觉在工业上要比较准确地分析和设计一个旋风分离器还是很复杂的，需要考虑风压、流速、粉料粒径、密度、粘度、桶壁光滑程度等诸多因素，这些对于我们收集木屑的用途来说过于复杂了，很多数据也是不可能掌握的，所以我本着避繁就简、简单实用的原则摘录一些资料，希望能对以后DIY旋风分离器的木友有所帮助。
工业上最常用的旋风式分离装置有两种形式：①旋风分离器：切向入口，本体为筒体+锥体型这种形式的旋风分离装置最常见，当然其入口、出口及灰斗处都有若干种变形可供选用，后面细说。
木有们DIY的旋风集尘器大多也是这个原理的，起码都是入风口在本体的切向，但DIY的集尘器本体就只是一个锥体，没有做成筒体+锥体形式的，可能是受国外那个成品旋风分离器DUST DEPUTY的影响吧。
绝大多数DIY这种造型分离器的木有都是采用花瓶作为锥体本体，比如=saga=f117whw做的这个：②旋风管：具有轴向导流叶片入口，本体为直筒型在木有DIY的集尘器中有类似这样旋风管结构的，比如xuelichina做的“大型旋风集尘器”以及岳阳楼用饮水机水桶改造的集尘器：这两位木有的集尘器虽然本体是直筒结构，但进风口还是采用与筒体切向，而不是标准旋风管那样从筒体顶盖处轴向进风。
从筒体顶盖轴向进风的好处是气流轴向对称，且因采用导流板，给进气流一定的向下的速度，使夹杂着灰尘的空气更快地向下运动，而不仅仅是靠重力。
先说说旋风式分离器的一些基本概念和原理吧。
按照第一张图所示，夹杂着尘粒的气体从进气口进入筒体后，沿筒内壁做向下的旋转运动，在这个过程中由于离心力的作用，气流内的尘粒被甩向桶壁，实现气体和固体的分离，尘粒在重力作用下沿桶壁旋转下降落入灰斗。
旋风除尘器cad结构图纸设计及技术参数.
旋风除尘器cad结构图纸设计及技术参数.旋风除尘器 CAD 结构图纸设计及技术参数一、旋风除尘器的工作原理旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将粉尘从气流中分离出来的设备。
含尘气体由进气口进入除尘器后，沿切线方向进入旋风筒。
气体在筒内做旋转运动，产生离心力，粉尘在离心力的作用下被甩向筒壁，并沿壁面下滑，最终落入灰斗中。
净化后的气体则从旋风筒顶部的排气口排出。
二、CAD 结构图纸设计1、旋风筒的设计旋风筒是旋风除尘器的核心部件，其尺寸和形状直接影响除尘效果。
在 CAD 设计中，旋风筒的直径通常根据处理气量和允许的压力损失来确定。
一般来说，处理气量越大，旋风筒的直径也越大。
旋风筒的高度则需要综合考虑分离效率和空间限制等因素。
2、进气口的设计进气口的形状和尺寸对气流的分布和旋转速度有重要影响。
常见的进气口形式有矩形和圆形，进气口的面积应根据处理气量和进气速度来计算，以确保气流能够均匀地进入旋风筒。
3、排气口的设计排气口的位置和尺寸也需要精心设计，以避免已分离的粉尘被重新卷入气流中。
排气口的直径通常根据处理气量和允许的排气速度来确定。
4、灰斗的设计灰斗用于收集分离下来的粉尘，其容量应根据粉尘的产生量和清理周期来确定。
灰斗的形状一般为圆锥形或四棱锥形，以利于粉尘的排出。
在CAD 结构图纸设计中，还需要考虑设备的安装方式、支撑结构、密封性能等因素，确保旋风除尘器在实际使用中能够稳定运行，并且便于维护和检修。
三、技术参数1、处理气量处理气量是指旋风除尘器单位时间内能够处理的含尘气体体积，通常以立方米/小时（m³/h）为单位。
处理气量的大小直接决定了旋风除尘器的规格和尺寸。
2、分离效率分离效率是衡量旋风除尘器性能的重要指标，它表示被分离出来的粉尘质量与进入除尘器的粉尘质量之比。
分离效率的高低受到多种因素的影响，如旋风筒的直径、高度、进气口和排气口的设计、粉尘的性质等。
3、压力损失压力损失是指气体通过旋风除尘器时所产生的压力降，通常以帕斯卡（Pa）为单位。
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（3） B’s/D 1.000 0.330 0.500 0.300 0.558 6.000 3.500 0.375
（4） L’s/D 1.000 0.583 0.375 0.200 0.860 6.000 3.500 0.688
❖ 3 计算旋风分离器质量 ❖ (1) 主体质量,计算各部分的用量,根据不同的
❖ 测定方法：改变系统风量，即改变入口风速， 测得压力损失，得到Vi~ΔPi，用下公式计算阻 力系数
2p
f Vi 2
（２）分离效率测定
❖ 称取质量为Ｍ１的物料．均匀喂入设计的系统 中，形成一个气固两相流。
❖ 经一定时间后，停机。从旋风分离器的集灰 斗中取出从两相流中分离出的部分物料，并 称量，为M2。
旋风分离器设计
一 设计条件 1 处理风量 2000、2600、3500、4000、5000米3/小时 2 含尘气体性质 温度：小于80℃ 含尘浓度:20--60g/m3
❖ 粉尘密度:2100kg/m3 ❖ 粉尘粒度分布
粒级（μ） < 3 . 0 3.~12 1 2 ~ 2 6 2 6 ~ 3 9 > 3 9 质量分数 9 . 0 0 38.50 1 7 . 8 0 6 . 0 0 2 9 . 0 0 （%）
❖ 总分离效率用下式计算。 ❖ ηT=M2/M1
❖ 分别对喂入物料和收下物料做粒度分析， 可用下式求得部分分离效率．
x T
f cx f ix
７确定旋风筒的技术参数
❖ （1）处理风量 ❖ 可用列表的形式列出不同入口风速对应不同
的处理风量。 ❖ （2）根据经验公式计算和实验结果比较，得
出所设计的旋风筒的阻力系数 ❖ （3）部分分离效率。
四 设计说明书内容
❖ （1）封面 （教材科领设计专用稿纸） ❖ （2）设计任务书及设计要求 ❖ （3）正文：前言， 设计计算， 后记 ❖ （4）主要参考资料
五 图纸要求
❖ 一号图纸1张 ❖ 完整表现旋风筒的结构及尺寸 ❖ 完整表现参数测定系统流程 ❖ 图面安排如下
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图线框
标题栏
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594Χ841
标题栏
济南大学 材料科学与工程学院
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指导教师
项目
8
设计
班级
名称
8
成绩
比例
日期
图号
8
20
20
20
20 20
20
20 20
主要参考书
1 水泥厂工艺设计手册（下） ❖ 2 机械设计手册 ❖ 3 机械制图 ❖ 4 化学工程手册（5）
其它事项
❖ 1 绘图仪器及图板： ❖ 以班级为单位到学校借用 ❖ 2 图纸：个人购买 ❖ 3 设计说明书：到教材科领用 ❖ 4 时间安排：两周 ❖ 5 成绩评定
x1ex 1 p(1 8 a [2 n ()r2 Q 1 n p 2r d 1 p 1 (n 2 )H r2 n 1 ( r2 2 H 2r )1 r 2 2 )]
n110.6D 70.14
T0.3
283
6 参数标定及数据处理
❖ （1）压力损失
❖ 测定仪器：U型管或微压计,温度计．气压表．
De
b
a
D
Dc
旋风筒几何尺寸比例关系
名称
D De a b s H h Dc
（1） S’s/D 1.000 0.500 0.500 0.200 0.500 4.000 1.500 0.375
（2） Z’s/D 1.000 0.540 0.540 0.230 0.675 4.000 1.490 0.340
❖ 二 设计要求 ❖ 1 每个同学选取一个处理风量， ❖ 进行设计计算。 ❖ 2确定旋风分离器的结构形式. ❖ 3 计算分离器各部分结构尺寸。 ❖ 4 计算分离器材料用量。 ❖ 5 计算分离器阻力系数 ❖ 6 计算分离器的部分分离效率
❖ 7 设计一个测定旋风分离器参数的系统 ❖ （1）该系统的流程简图 ❖ （2）该系统中主要设备(风机、管道、喂料设备) ❖ （3）测点位置 ❖ （4）测试仪器（名称、测量原理） ❖ （5）测定方法 ❖ 8 绘图 ❖ （1）旋风分离器结构图 ❖ （2）参数测定系统流程简图(在说明书中)
三 设计步骤
❖ 1 根据处理风量计算旋风分离器的Байду номын сангаас格
Q Fi V i
其中：Fi为旋风分离器入口面积。
Fi=ab=c1c2D2, c1c2为常数.
Q 为处理风量 Vi 为入口风速， 可在14－22m/s之间选取．
❖ ２结构尺寸的计算，可根据不同的形式选取 ❖ 各部分尺寸代号如图,比例关系见下表
s h H
直径选取不同厚度的钢板(可在2---5之间选 取).可查阅有关机械设计手册. ❖ (2) 支承装置质量计算 ❖ (3) 集灰斗质量计算 ❖ (4) 总质量计算 ❖ 4 计算旋风分离器的阻力系数
计算公式
(1) lapple
2
16
A De2
(2) cassal
2
11.3Dae2b 3.33
5 分离效率计算