一、
旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)尺寸
圓筒體直徑是構(gòu)成旋風(fēng)
除塵器的最基本尺寸。旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度對粉塵產(chǎn)生的離心力與圓筒體直徑成反比,圓筒體直徑愈小,粉塵受到的離心力愈大,除塵效率愈高。當(dāng)確定了合適的進(jìn)口風(fēng)速后,應(yīng)適當(dāng)選擇較小的圓筒體直徑。
旋風(fēng)除塵器圓筒體直徑一般不大于900mm,最大時也不宜超過1100mm。圓筒體直徑小,處理含塵風(fēng)量減少,如果處理風(fēng)量較大時,可采用幾臺
旋風(fēng)除塵器并聯(lián)運(yùn)行的方法解決。并聯(lián)運(yùn)行處理風(fēng)量為各除塵器處理風(fēng)量之和,阻力為單個除塵器在處理它所承擔(dān)的那部分風(fēng)量的阻力。在處理同樣多風(fēng)量時,
旋風(fēng)除塵器并聯(lián)使用制作較復(fù)雜,所需材料也較多,特別是纖維性粉塵,易在進(jìn)口處被阻擋而增大阻力。因此,并聯(lián)使用時臺數(shù)不宜過多,采用單管并聯(lián)時一般最多也不宜超過8臺。
筒體總高度是指
旋風(fēng)除塵器圓筒體和錐筒體兩部分高度之和。增加筒體總高度,可增加氣流在除塵器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù),使含塵氣流中的粉塵與氣流分離的機(jī)會增多,有利提高除塵效率。但筒體總高度增加,外旋流中向心力的徑向速度使部分細(xì)小粉塵進(jìn)入內(nèi)旋流的機(jī)會也隨之增加,從而又降低除塵效率。筒體總高度一般以5倍的圓筒體直徑為宜。錐筒體部分,由于其半徑不斷減小,氣流的切向速度不斷增加,粉塵到達(dá)外壁的距離也不斷減小,除塵效果比圓筒體部分好。因此,在筒體總高度一定的情況下,可適當(dāng)增加錐筒體部分的高度,有利提高除塵效率。用于配棉的
旋風(fēng)除塵器,一般圓筒體部分的高度為其直徑的1.5倍,錐筒體高度為圓筒體直徑的2.5倍時,可獲得較為理想的除塵效率。
排風(fēng)管的直徑和插入深度對
旋風(fēng)除塵器除塵效率影響較大。排風(fēng)管直徑減小,可減小內(nèi)旋流的旋轉(zhuǎn)范圍,粉塵不易從排風(fēng)管排出,有利提高除塵效率,但排風(fēng)管直徑減小,出風(fēng)口速度增加,阻力損失較大;若放大排風(fēng)管直徑,阻力損失可明顯減小,此時由于排風(fēng)管與圓筒體管壁太近,易形成內(nèi)、外旋流“短路”現(xiàn)象,使外旋流中部分未被清除的粉塵直接混入排風(fēng)管中排出,從而降低除塵效率。一般認(rèn)為排風(fēng)管直徑為圓筒體直徑的0.5～0.6倍為宜。排風(fēng)管插入過淺,易造成進(jìn)風(fēng)口含塵氣流直接進(jìn)入排風(fēng)管,影響除塵效率;排風(fēng)管插入深,易增加氣流與管壁的摩擦面,使其阻力損失增大,同時,使排風(fēng)管與錐筒體底部距離縮短,增加灰塵二次返混排出的機(jī)會。為獲得較為理想的除塵效率,當(dāng)
旋風(fēng)除塵器其它幾何尺寸確定后,排風(fēng)管插入深度一般以略低于進(jìn)風(fēng)口底部的位置為宜。
二、進(jìn)風(fēng)口氣流速度
據(jù)測定進(jìn)入
旋風(fēng)除塵器的氣流是由切向、徑向及軸向構(gòu)成的復(fù)雜紊流狀態(tài)。切向速度在內(nèi)、外旋流中方向一致,并且向外,其大小不同。切向速度在內(nèi)旋流中隨筒體半徑的減小而減小,在外旋流中隨筒體半徑的減小而增加,在內(nèi)、外旋流的交界面處達(dá)到最大值,切向速度有利粉塵與氣流的分離。徑向速度和軸向速度較小,但在內(nèi)外旋流中的方向不一致,徑向速度在內(nèi)旋流中方向朝外,在外旋流中方向朝內(nèi),在內(nèi)、外旋流的交界面處形成一個假想的圓柱面,外旋流向心力的徑向速度會將部分細(xì)小的粉塵帶入內(nèi)旋流,不利粉塵與氣流的分離。軸向速度在筒體外壁附近方向朝下,靠近軸心部分方向朝上,且在軸心底部速度最大,當(dāng)氣流由錐筒體底部反轉(zhuǎn)上升時,會將已除下的粉塵重新帶走,形成返混現(xiàn)象,影響除塵效率。
提高
旋風(fēng)除塵器進(jìn)風(fēng)口氣流速度,可增大除塵器內(nèi)氣流的切向速度,使粉塵受到的離心力增加,有利提高其除塵效率,同時,也可提高處理含塵風(fēng)量。但提高除塵器進(jìn)風(fēng)口氣流速度,徑向和軸向速度也隨之增大,紊流的影響增大,在所有的
旋風(fēng)除塵器中,對每一種特定的粉塵都有一個臨界進(jìn)風(fēng)口氣流速度,當(dāng)超過這個風(fēng)速后,紊流的影響比分離作用增加更快,會使部分已分離的粉塵重新被帶走,影響除塵效果。進(jìn)風(fēng)口氣流增加,除塵阻力也會急劇上升,壓損增大,電耗增加。綜合考慮
旋風(fēng)除塵器的除塵效果和經(jīng)濟(jì)性,進(jìn)風(fēng)口的氣流速度控制在12～20米/秒之間,最大不超過25米/秒,一般選14米/秒為宜。
三、粉塵的狀況
處于
旋風(fēng)除塵器外旋流的粉塵,在其徑向同時受到兩種力的作用,一是由旋轉(zhuǎn)氣流的切向速度產(chǎn)生的離心力,使粉塵受到向外的推移作用；另一個是由旋轉(zhuǎn)氣流的徑向速度產(chǎn)生的向心力,使粉塵受到向內(nèi)的推移作用。在內(nèi)、外旋流的交界面上,如果切向速度產(chǎn)生的離心力大于徑向速度產(chǎn)生的向心力,粉塵在慣性離心力的推動下向外壁移動,從而被分離出來;如果切向速度產(chǎn)生的離心力小于徑向速度產(chǎn)生的向心力,粉塵在向心力的推動下進(jìn)入內(nèi)旋流,最后經(jīng)排風(fēng)管排出。由此可見,離心力的大小與粉塵顆粒有關(guān),顆粒愈大,受到離心力愈大;反之,則小。如果切向速度產(chǎn)生的離心力等于徑向速度產(chǎn)生的向心力,即作用在粉塵顆粒上的外力等于零,從理論上講,粉塵應(yīng)在交界面上不停地旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上由于氣流處于紊流狀態(tài)及各種隨機(jī)因素的影響,從統(tǒng)計學(xué)角度看,可以認(rèn)為處于這種狀態(tài)的粉塵有50%的可能進(jìn)入內(nèi)旋流,有50%的可能向外壁移動,此時的除塵效
率應(yīng)為50%,此時分離的臨界粉塵顆粒稱為分割粒徑。這時,內(nèi)、外旋流的交界面就象一張孔徑為分割粒徑的篩網(wǎng),大于分割粒徑的粉塵被篩網(wǎng)截留并捕集下來,小于分割粒徑的粉塵,則通過篩網(wǎng)從排風(fēng)管中排出。
旋風(fēng)除塵器捕集下來的粉塵粒徑愈小,該除塵器的除塵效率愈高。
旋風(fēng)除塵器有各種不同的型式,同一種型式各部分還可設(shè)計成不同的比例尺寸,其筒體直徑變化范圍較大。一般條件下,當(dāng)
旋風(fēng)除塵器切向速度和粉塵的粒徑愈大,徑向速度和排風(fēng)管的直徑愈小,除塵效果愈好。對10~20微米的粉塵,除塵效率可達(dá)90%;對20微米以上的粉塵,除塵效率可達(dá)100%;對纖維性粉塵,因其具有一定粘度,在慣性離心力的作用下易形成球狀,除塵效率也較為理想。
