旋风分离器基本理论与最佳设计
第6章 旋风分离器
集气筒
烟气出口
烟气入口
分离单管 隔热耐磨单层衬里 吊筒
集尘室
6.3 旋风分离器内气固两相流动规律
颗粒的分离是在含尘气流在分离器中的运动过程中实现的， 因此，分离器内气固两相的流动分布规律是决定分离性能的主 要因素 。
6.3.1 旋风分离器内气相流动规律
(1) 三维气流速度方向的定义
R
θ
C(dp)/Ci(dp)
1.20 1.00 0.80 0.60 0.40
dp=3μm dp=5μm dp＝8μm dp＝12μm dp＝16μm
0.20
0.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 r/R
图5－5 主要分离空间内颗粒粒级浓度沿径向分布(z=225)
(1) 分离器内颗粒浓度分布－沿壁面条带形螺旋线状分布
6.3.2 旋风分离器内固相流动分布规律
(2) 分离器内颗粒浓度分布－沿径向外高内低
6.3.2 旋风分离器内固相流动分布规律
(2) 分离器内颗粒浓度分布－沿径向外高内低
密相区
密相区
密相区
稀相区
稀相区
6.3.2 旋风分离器内固相流动分布规律
6.3.2 旋风分离器内固相流动分布规律
(3) CLK型(扩散型)
筒体下部为一倒锥形，并在底部装有倒置 的顶部开孔的漏斗形挡灰盘，其下沿与四壁底 圈留有齿缝。这种结构的作用是防止返回气流 将落下的粉尘重新卷起，因而提高了除尘效率， 尤其对直径10μm以下颗粒，效果更为明显，它 适用于净化颗粒浓度高的气体。
(4) CZT型(长锥型)
具有较长的锥体，一般采用锥体 长度为2.8D。体积小、用料省、除尘 效率高，适用于捕集非黏性的金属、 矿物、纤维性粉尘、刨花和木屑，特 别对纤维性的棉尘除尘效率几乎为 100%。
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。
加压系统旋风分离器的设计要点
细 灰 被 甩 到 筒 壁 ，而 筒 壁 内侧 已被 水 润 湿 ，易 于 捕 获 液 滴 。在 重 力 作用 下 液膜 沿 壁 流 至 分 离 器 的 下 部 储 液槽 。气 体 不 断 旋 转 ， 先 是 自上 而 下 ，探 底 后 折 返 向上 旋 转 ，经排 气 管逸 出分 离 器 ， 因液 体密 度 远 大于 （ ～ ２ ５ 倍 ）气 体 密度 ，所 以在 上述 旋 转过 程 中均有 分 离效 果 。 正 常 操 作 时 由于气 流 旋 转 ，相 应 地 拉 动 储 液 槽 内液 体 旋 转 ，细 灰 相对 集 中 于分 离 器 中心 线 附 近 ， 自黑水 出口排 出 。
主要受压兀件材料
７ ． １ ５ ２ ８ ０ ６ ． ４ ２ ５ ０ 水煤气、冷凝 液 （ 易爆 ）
Ｑ ３ ４ ５ Ｒ ＋ ０ ０ Ｃ ｒ １ ７ Ｎ ｉ １ ４ Ｍ ｏ ２
腐蚀裕量 （ Ｉ Ｉ １ ｎ １ ）
０
焊缝接头系数 （ 筒体 ／ 封 头） 设备直径 （ 唧）
（ １ ）基 层材 料Ｑ３ ４ ５ Ｒ 钢 板 应满 足ＧＢ ７ １ ３ — ２ ０ ０ ８ 《 锅 炉 和 压 力 容 器 用 钢 板 》 的规 定 ，供 货 状 态 为 正 火 ，且逐 张进 行 超 声 波 检 测 ，符 合 Ｊ Ｂ／ Ｔ ４ ７ ３ ０ ． ３ —
第３ 期
一 ７一
加压系统旋风分离器 的设计要点
何玉伟 ，林藏华
（ 中航 黎明锦 西化 工机械 （ 集团）有限责任公司 ，辽宁 葫芦 岛 １ ２ ５ ０ ０ １ ） Fra bibliotek［ 摘
要］ 本文介 绍 了 加压 系统用旋风分 离器的结构及性 能，论述 了各主要部件的设计要 点，可供设计人员参考。
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。
环保设备设计基础4_旋风除尘器
提高
降低 降低 提高 提高或降低 提高或降低 提高或降低 降低
提高
——
降低 提高
—— ——
提高 提高
（二）操作条件 （1）入口速度与入口风量：18-23m/s，<35m/s
100 η 1 Q2 ( ) 100 η 2 Q1 100 η 1 μ1 ( ) 100 η 2 μ 2
1 2
1 2
2A
3.85b 0.6D 2.26D 2.0D 0.3D 860（770） 1350 （1210） 1950 （1740）
1.75 A
4.9b 0.58D 1.6D 1.3D 0.145D 440（490） 670（770） 990（1110）
12m/s 15m/s 18m/s
i
：
（4）按给定条件计算旋风式除尘器的分离界面粉尘粒径和预期
旋风除尘器排灰装置：
锁气器 (a)双翻板式 (b)回转式
旋风除尘器实验室装置
3、按结构型式分： （1）多管旋风除尘器
由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋 风子）组合在一个壳体内并联使用。具有处理风量大, 除尘 效率较高的特点。
多 管 旋 风 除 尘 器
（2）旁路式旋风除尘器
ρ p1 -ρ 1 100 η 1 ( )2 100 η 2 ρ p 2 -ρ
P0 P 0.013 2.29C S 1
பைடு நூலகம்
（4）粉尘粒径 ：粒径越大，颗粒密度越大，效率越gao
（5）含湿量：分散度高而黏着性很小（<10μm，颗粒含量 30-40%，含湿量1%）效果不好，细颗粒量不变，含湿量 5%-10%，效果较好。
达到的除尘效率，计算除尘器的压力损失。 2 1/ 3 D 交界圆柱面的高度 h0 l 2.3d e A 交界圆柱面的直径 d0 0.7de 交界圆柱面的切向速度
蜗壳式旋风分离器的原理及设计
蜗壳式旋风分离器的原理及设计蜗壳式旋风分离器是一种常用的气固分离设备，广泛应用于化工、环保、冶金等行业。
它通过利用离心力和重力的作用，将气体中的固体颗粒分离出来，从而实现气固两相的分离。
本文将详细介绍蜗壳式旋风分离器的原理和设计。
一、原理蜗壳式旋风分离器的工作原理基于旋风效应和离心力的作用。
当含有固体颗粒的气体通过进气口进入旋风分离器时，由于进气口的设计使气体呈螺旋状进入，形成旋风流动。
在旋风流动中，气体的速度逐渐加快，而固体颗粒由于惯性的作用而向外部壁面挪移。
当气体流速达到一定程度时，固体颗粒受到离心力的作用，沿着旋风分离器的外壁向下运动，并最终被采集在底部的集料室中，而净化后的气体则从出口排出。
二、设计1. 蜗壳式旋风分离器的结构蜗壳式旋风分离器主要由进气口、蜗壳体、旋风管、出口和集料室等组成。
进气口通常位于设备的顶部，用于引导气体进入旋风分离器。
蜗壳体是旋风分离器的主体部份，其内部呈螺旋状，用于形成旋风流动。
旋风管是连接蜗壳体和出口的管道，用于将净化后的气体从分离器中排出。
集料室位于分离器的底部，用于采集分离出的固体颗粒。
2. 进气口的设计进气口的设计对蜗壳式旋风分离器的性能有着重要影响。
进气口通常采用切割板或者导流板等结构，用于引导气体进入旋风分离器时形成螺旋状流动。
进气口的形状和尺寸应根据具体的工艺要求温和体特性进行设计，以确保气体能够均匀地进入旋风分离器，并形成稳定的旋风流动。
3. 蜗壳体的设计蜗壳体是蜗壳式旋风分离器的核心部份，其内部呈螺旋状结构。
蜗壳体的设计应考虑气体流动的速度和方向，以及固体颗粒的分离效果。
通常情况下，蜗壳体的螺旋角度和螺旋线的间距会影响气体流速和固体颗粒的分离效果。
较大的螺旋角度和较小的螺旋线间距可以增加气体的离心力，从而提高固体颗粒的分离效果。
4. 出口的设计出口是蜗壳式旋风分离器的重要组成部份，用于排出净化后的气体。
出口的设计应考虑气体的流速和阻力，以及固体颗粒的再次带走。
旋风分离器的设计
长气体停留时间，所以，细而长的器身有利于颗粒的离心沉降，使分离效率 提高。
B:减小上涡流的影响：含尘气体自进气管进入旋风分离器后，有一小部分气
体向顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动，当达到排气管下端时汇入上升 的内旋气流中，这部分气流称为上涡流。上涡流中的颗粒也随之由排气管排 出，使旋风分离器的分离效率降低。采用带有旁路分离室或采用异形进气管 的旋风分离器，可以改善上涡流的影响。
XLP型：XLP型是带有旁路分离室的旋风分离器，采用蜗壳式进气口，其上沿 较器体顶盖稍低。含尘气进入器内后即分为上、下两股旋流。“旁室”结构 能迫使被上旋流带到顶部的细微尘粒聚结并由旁室进入向下旋转的主气流而 得以捕集，对5am以上的尘粒具有较高的分离效果。根据器体及旁路分离室 形状的不同，XLP型又分为A和B两种形式，其阻力系数值可取〜。
临界粒径de的颗粒d50= J D/Ui(ps—p)]二am
d/ d50=
查询图可知，n为 四台旋风分离器并联
△p=Epui72
取△p=1460Pa,E二，允许的最大气速：Ui=(2△p/Ep)
取de=6am N=5,进气口宽度hB=Vs/ Ui= D2/8 ,
D=
D=4B B=0 0414m
入口高度h=D/2=
d50= J D/Ui(Ps-p)]
对于同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，无论大小，皆可通用同一条粒 级曲线。标准旋风分离器的np与d/d50的关系：
总效率no=2xinpi,Xi为进口处第i段颗粒占全部颗粒的质量分率。
②旋风分离器的压强降
压强降可表示为进口气体动能的倍数：△p=Epui2/2
E为阻力系数，对于同一型式及相同尺寸比例的旋风分离器，E为常数，标