旋风吸尘原理及设计关键技术论文.docx

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旋风吸尘原理及设计关键技术论文

旋风吸尘原理及设计关键技术

摘要

论文主要介绍了旋风除尘系统的各部分结构尺寸的确定以及旋风除尘器性能的计算。

以及以旋风除尘器设计为基础，结合现代此类相关课题的研究方法，设计出具有一定除尘性能的基于旋风除尘系统的扫路车除尘系统，在CAD/CAM软件辅助设计的基础上，绘制除尘系统装配图、组件图、零件图、以及除尘系统原理图。

本文分以下几部分对以上内容进行了讨论：

首先，通过查阅资料选出所用的旋风除尘器；其次，绘制出旋风除尘系统装配图及各组件图、旋风除尘器各零部件图；最后，整理资料，选取与论文相关的英文文献进行翻译完成设计说明书。

关键词：

旋风除尘器;压力损失;除尘效率

Abstract

Thispapermainlyintroducesthedeterminationofthecyclonedustcollector’ssizeofstructureforeverypartandthecalculationoftheperformanceforthecyclonedustcollector.Itisbasedonthedesignofordinarycycloneandcombinedwithmodernresearchmethodsofsuchrelatedtopics.Thenthecyclonedustcollectorwhichisinaccordancewiththerequirementsofpressuredropandtheefficiencyofdustremovalisdesigned.Thedrawingoftheassemblydrawing,partdrawinganddustcontrolsystemschematicisbasedontheCAD/CAM,asoftwareforaideddesign.Thisarticleisdividedintoseveralpartsoffollowingtobetalkedover：

atfirst,calculatingthecyclonedustcollector’ssizeofeverypartbysearchingmaterials,thendrawingtheassemblydrawingandpartdrawingofthecyclonedustcollector.atlast,collatinginformationandselectingapieceofEnglishliteraturewhichisrelatedtothepapersandtranslatingittocompletethesynopsisforthedesign.

Keywords:

Cyclonedustcollector;Pressuredrop;Efficiencyofdustremoval

引言

旋风除尘器设计是我通过学习全部基础课、专业课和以往的课程设计的基础上进行

连续的一次综合性的设计。

这次毕业设计更充分的体现了理论联系实际的宗旨，通过这次毕业设计，我不仅加深了对专业基础知识的理解，而且认识到作为一名工程技术人员我们应该具有良好的技术水平、严谨务实的工作态度，这次设计也锻炼了我查阅资料自我设计的能力。

我希望通过本次毕业设计对我大学四年以来所学课程有更深入的理解，熟练掌握AutoCAD等制图软件的应用，运用所学的知识设计出符合要求的除尘器。

随着人类社会的发展与进步，人们对生活质量和自身的健康越来越重视，对空气质量也越来越关注。

然而人们在生产和生活中，不断的向大气中排放各种各样的污染物质，使大气遭到了严重的污染，有些地域环境质量不断恶化，甚至影响人类生存。

在大气污染物中粉尘的污染占重要部分，可吸入颗粒物过多的进入人体，会威胁人们的健康。

所以防治粉尘污染、保护大气环境是刻不容缓的重要任务[1]。

除尘器是大气污染控制应用最多的设备，其设计制造是否优良，应用维护是否得当直接影响投资费用、除尘效果、运行作业率。

所以掌握除尘器工作机理，精心设计、制造和维护管理除尘器，对搞好环保工作具有重要作用[2]。

工业中目前常用的除尘器可分为：

机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。

机械式除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等。

重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置，主要用于高效除尘的预除尘装置，除去大于40μm以上的粒子。

惯性除尘器是借助尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离，主要用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘。

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装置，多用作小型燃煤锅炉消烟除尘和多级除尘、预除尘的设备[12]。

本次设计为旋风除尘器设计，设计的目的在于结合旋风除尘器的原理和道路清扫车的结构特点设计出符合要求的能够净化指定道路的纯吸式除尘系统，为环保工作贡献一份力量。

设计时力求层次分明、图文结合、内容详细。

此设计主要由旋风除尘器、进气管、排气管、排灰口、螺旋排尘器、吸嘴的设计计算以及风机的选择计算等组成，在获得符合条件的性能的同时力求达到加工工艺简单、经济美观、维护方便等特点。

本次设计参考和引用了一些关于除尘器设计的论著、教材、手册等，由于学识、经验、和水平有限，设计中缺点乃至不当之处在所难免，殷切希望各位老师批评指正，提出宝贵意见。

1.绪论

1.1研究背景及其发展概况

1.1.1研究背景

旋风分离器应用于工业生产以来,已有百余年的历史,对于捕集、分离5～10μm以上的颗粒效率较高。

由于能耗相对比较小,结构简单可靠,广泛地应用于冶金、化工、石油、建筑、机械、电力、轻纺、食品等工业部门。

旋风分离器中颗粒分离的机理是:

颗粒由于离心力的作用克服气界层内较小的湍流,颗粒会沿着壁面进入灰斗中,从而得到分离。

对于微细颗粒（粒径小于5μm）,由于其所受到的离心力小于气流对其的阻力,因此,一般来说,这一类颗粒很难得到分离。

随着工业装置生产规模的提高以及操作条件变得更为苛刻,对旋风分离器性能的要求也不断提高。

一方面要求旋风分离器有更强的捕集细粉的能力;另一方面要求旋风分离器的压降进一步减少,以降低能耗。

所以,迫切需要研究出高效能且低能耗的新型旋风分离器。

而通常是采用有针对性地开发新结构或优化各部分尺寸的匹配关系的方法来减少不利因素的影响,以达到高效的目的。

国内外已有许多学者在这方面做出了大量试验研究,也提出了很多可行的措施和设计方案并已应用于实际工程中。

1.1.2旋风除尘器发展现状

目前，旋风除尘器的研究状况可以从以下两个方面叙述：

（1）分离理论及计算模型

目前，旋风除尘器的研究理论主要有转圈理论、筛分理论、边界层理论、传介质理论等，各个理论都在一定的假设前提下建立了旋风除尘器性能计算模型。

其中转圈理论是类比平流重力沉降分离理论最早发展起来的理论。

在平流沉降室中距分离界面最高点h处的粉尘以重力沉降速度向下沉降，同时粉尘又以水平方向速度向前移动只要沉降室有足够的长度l，则粉尘就能达到分离界面而被分离。

在旋风除尘器内存在径向向外的离心沉降速度和旋转切向分速度，如果旋转圈数足够多，即展开后的长度相当于平流沉降室的长度l，则粉尘能从内半径到达外边壁处的分离界面而被分离，这一理论的研究以Rosin、Lnterman、First为代表。

转圈理论对于旋风除尘器内的流场认识是不全面的。

气流进入旋风除尘器内，在上筒体内，旋转可以人为只有单一的旋涡流场；而到达椎体空间，径向的汇流或类汇流就将开始出现，因此旋风除尘器内除尘空间的流场，只见有涡，而不见有汇，显然是不够全面的。

为了补救转圈理论的缺点，对于旋风除尘器内的流场即见有涡也见到有汇，因此形成了筛分理论。

筛分理论认为每一粒尘粒都同时受到方向相反的两种推移作用。

由旋涡流场的惯性离心力使颗粒受到向外推移的作用，由于汇流场又使得颗粒受到向内漂移的作用。

离心力的大小与粉尘颗粒的大小有关，颗粒越大离心力越大，因而必定有一临街粒径，受离心力向外推移的作用正好与向内漂移的作用相等。

凡是粒径d>者，向外推移作用大于向内漂移作用，结果颗粒被推移到旋风除尘器壁附近，粉尘浓度大到运载介质的极限负荷浓度时，则粉尘被分离出来。

相反，凡是d<的粉尘颗粒，向内漂移的作用大于向外推移的作用而被带到上升的强制涡核心部分，随着外排气流而排离旋风除尘器。

这一研究理论以Lapple、Shepherd、Stainmand、Barth、Muschelknautz等代表。

边界理论认为在旋风除尘器任一截面上固相颗粒的浓度分布是均匀的，但流体在近壁面处的边界层内是层流流动，只要颗粒进入边界层内颗粒的运动由旋转转变为自由沉降扩散运动即视为被捕集分离，以D.Leith和W.Licht等的研究为代表。

1.1.3旋风除尘器的房展方向

从旋风除尘器现阶段的研究状况看出，旋风除尘器的研究主要集中在两个方向：

理论上计算旋风除尘器性能公式模型的研究；针对旋风除尘器存在的问题提出相应的改进方案的研究。

研究者在这两个方面取得了很大的成就，建立了许多计算模型同时也开发了许多新型旋风除尘器，但是，现阶段旋风除尘器仍然存在不少问题，这将是今后的研究方向：

（1）没有通用的数学模型现有的各个公式模型的提出很大程度上都是经验公式。

每一个模型的提出都存在一定的假设，只是针对某一理想情况下的数学描述，这就限制了模型的使用范围。

各研究者基于不同理论，运用不同方法，从不同角度阐述了各自的理论，或者在前人的研究上进行改进，使基型更趋于合理化。

尽管各模型在描述旋风除尘器内气固分离状况都有一定的准确性，但是能描述结构相类似的旋风除尘器性能的数学模型并没有，因此有必要进一步分析旋风除尘器的分离机理综合考虑提出实用性更广的性能计算模型。

（2）忽略了粉尘颗粒性能影响在旋风除尘器内粉尘颗粒随气流做不规则的运动，在运动的过程中粉尘颗粒间会相互碰撞、凝聚从而改变颗粒原来的粒径和分散度。

这两个参数对旋风除尘器的性能的评价有重要影响。

在旋风除尘器内，高速旋转的粉尘颗粒相互之间一定存在碰撞，这种碰撞使得粉尘可能碎为小颗粒也可以凝聚为大颗粒，这就改变了原来的粒径分布状况。

此外，含尘气流在进入旋风除尘器的一段时间内，气流是处于压缩状态单位体积内的粉尘浓度增大，而随着气流空间的增大和粉尘颗粒的分离，粉尘在单位体积内的粉尘浓度必将减少，而在实际过程中，温度也会影响含尘浓度。

但个研究者在建立模型时都对粉尘粒径和分散度即含尘浓度做相对的简化分析，认为是一个常数，着显然与实际情况不相符合。

（3）局部问题的解决在实际使用过程中，一般旋风除尘器存在一些不可避免的问题如：

上灰环、局部气流的增压、除尘器的短路流、不同部位的二次扬尘、气流间的相互摩擦干扰、粉尘堆积等，这些问题都会对旋风除尘器的性能产生不可忽视的影响。

现有改进措施已经比较好的解决了一些问题，但仍存在一些问题如：

椎体部分局部涡流所产生的二次扬尘、排气管内压力损失等。

旋风除尘器内是高速旋转的气流，缩小的结构及尺寸的改变都会对气流的运动状况产生不可忽视的影响。

气流的运动情况直接关系到粉尘颗粒的分离情况，进而影响旋风除尘器的性能。

因此，针对存在的问题有必要设计合理的结构、确定更为合理的结构尺寸改善气流运动情况从而实现较好的颗粒运动分离路径，提高旋风除尘器的除尘效率。

2旋风除尘器的除尘机理及性能

2.1旋风除尘器的基本工作原理

2.1.1旋风除尘器的结构

旋风除尘器的结构如图2-1所示，当含尘气流由进气管进入旋风除