旋风分离器设计计算的研究.docx
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旋风分离器设计计算的研究
文章编号:
1OO8-7524C2OO3DO8-OO21-O3
IMSP旋风分离器设计计算的研究
蔡安江
C西安建筑科技大学机电工程学院,陕西西安
摘要:
在理论研究和设计实践的基础上,提出了旋风分离器的设计计算方法O关键词:
旋风分离器9压力损失9分级粒径9计算中图分类号:
TD922+-5
文献标识码:
A
71OO55D
O
引言
旋风分离器在工业上的应用已有百余年历
离器性能的关键指标压力损失AP作为设计其筒体直径DO的基础,用表征旋风分离器使用性能的关键指标分级粒径dc作为其筒体直径DO的修正依据,来高效~准确~低成本地完成旋风分离器的设计工作O1
压力损失AP的计算方法
压力损失AP是设计旋风分离器时需考虑的关键因素,对低压操作的旋风分离器尤其重要O旋风分离器压力损失的计算式多是用实验数据关联成的经验公式,实用范围较窄O
由于产生压力损失的因素很多,要详尽计算旋风分离器各部分的压力损失,我们认为没有必要O通常,压力损失的表达式用进口速度头NH表示较为方便O进口速度头NH的数值对任何旋风分离器将是常数O目前,使用的旋风分离器为减少压力损失和入口气流对筒体内气流的撞击~干扰以及其内旋转气流的涡流,进口形式大多从切向进口直入式改为18O~36O的蜗壳式,但现有文献上的压力损失计算式均只适用于切向进口,不具有通用性,因此,在参考大量实验数据的基础上,我们提出了压力损失计算的修正公式,即考虑入口阻力系数,使其能适用于各种入口型式下的压力损失计算O修正的压力损失计算式是:
史O由于它具有价格低廉~结构简单~无相对运动部件~操作方便~性能稳定~压力损耗小~分离效率高~维护方便~占地面积小,且可满足不同生产特殊要求的特点,至今仍被广泛应用于化工~矿山~机械~食品~纺织~建材等各种工业部门,成为最常用的一种分离~除尘装置O
旋风分离器的分离是一种极为复杂的三维~二相湍流运动,涉及许多现代流体力学中尚未解决的难题,理论研究还很不完善O各种旋风分离器的设计工作不得不依赖于经验设计和大量的工业试验,因此,进行提高旋风分离器设计计算精度~提高设计效率,降低设计成本的研究工作就显得十分重要O
科学合理地设计旋风分离器的关键是在设计过程中充分考虑其所分离颗粒的特性~流场参数和运行参数等因素O一般旋风分离器常规设计的关键是确定旋风分离器的筒体直径DO,只要准确设计计算出筒体直径DO,就可以依据设计手册完成其它结构参数的标准化设计O鉴于此,我们在理论研究和设计实践的基础上,提出了分级用旋风分离器筒体直径DO的计算方法O即用表征旋风分
收稿日期:
2OO3-O3-O3
-21-
AP=
CjPVj7NH2
IM8P利用该公式就可以较准确地计算出所设计旋风分离器的筒体直径D0然后依据设计手册~已有的文献资料和设计要求就可以初步完成旋风分离器其它结构尺寸的设计计算03
分级粒径cc的计算方法
旋风分离器初步设计完成后为减少大量的工业试验降低设计成本我们采用设计要求的分级粒径cc值对所设计旋风分离器的性能进行理式中:
Cj入口型式阻力系数选择时见表;
P气体密度;
Vj入口速度其幂指数7在1.5\2之间
变化一般7可取为2;
压力损失AP的计算式将作为设计旋风分离器筒体直径D0的计算基础0
表1
入口阻力系数
入口方式
直
切
90o蜗壳180o蜗壳Cj
1
0.694
0.4
2
压力损失AP与筒体直径D0间的计算关系压力损失AP计算式中由旋风分离器结构
尺寸求得进口速度头NH的计算式已在各种文献中提出0我们分析认为:
CaSal-Benot~Barth~Stairmand~Shepherd和Lapple的计算式比Alexander和FiSt的计算式要好0但Barth和Stairmand的计算式复杂而Shepherd和Lapple的计算式简单却不精确0CaSal-Benot的计算式简单且精确性较好其计算式为:
NH=11.3（2ce
2+3.33
（2令:
a=f1D0（3b=f2D0（4ce=f3D0
（5
式中:
f1旋风分离器的进口高度系数;
f2旋风分离器的宽度系数;f3旋风分离器的排出管直径系数0将（3~（4~（5代入（2得:
H=22
Nf34
+3.33
（6因:
Vj=ab
（7
则将（3~（4式代入（7式得:
Vj=
f1f2D02
（8将（6~（8式代入（1式整理得:
2
D0=[（1f34+（f1f22
2AP]4
（9
22
论校验计算0
关于分级粒径的计算理论主要有沉降分离理论（转圈理论~紊流混掺层流边界层分离理论和平衡轨道分离理论（筛分理论~假想圆筒理论三种根据这三种理论国内外学者提出了许多分级粒径的计算式0在理论分析和设计经验的基础上我们认为采用平衡轨道分离理论推导的计算式较为
合
适0
Barth~
Barth
-LeimWeber~
MuSchelknatz~木村典夫和池森龟鹤等学者均以此理论在各自特定的流场模式条件下给出了分级粒径的计算式0经过大量的设计实践我们选用下列计算式较为理想0
设计常规型旋风分离器（如Stairmand型时可选用下式:
cc=[2jTk3（Pp-Pvjh]2[1OBEm（k3B-O2+
3Em
式中
O=1.15Re+0.04B=0.43
Re
+0.4E0=1.62（1.56+Re
Em=3.05
0e
K1=
E0（ORe-12
K2=（1.66-1.46Re
h
2
（h+h12
K3=[
2+（2h
2+
2
其中:
Re=e10
;Aj=a>b
设计长锥体型旋风分离器时可选用下式:
dC=
Ajn-0.5
IM8$
[
10pJjh1
][
20e
（1+16.2D0
]
n
通过对旋风分离器设计计算的研究使设计工作减少了盲目性且有规律可循并可方便地达到优化设计的要求同时又可有效地减少其使用性能的工业试验降低设计成本从而高效~准确~低成本地完成旋风分离器的设计任务O5
参考文献
[1]
卢寿慈王佩云译.粉体工程手册[M].北京,化学工
式中,n=eD01.8Gh1=2.97D0G1=0.6上述各式中,Aj为入口面积GVj为入口速度G0p为颗粒密度Gu为气体粘度GSZU为轴向分速为零的轴向滞留面其高度为h1G1为滞留面的半锥角G其余符号的含义见图1所示O将分级粒径的理论计算值与设计要求的分级粒径值进行比较调整旋风分离器的相关设计值直到满足设计要求为止O
业出版社1992.[2]
金国淼主编.除尘设备设计[M].上海,上海科学技术出版
社1985.[3]
CasalJMartinez-BenotJM.Anewcalculationmethod
ofresistanceincycioneseparator[J].chemEng1983（2.
Researchondesignandcalculation
ofcycloneairseparator
CAIAn-jiang
（XianUniversityofArchitecture8Technology
XianShanxi710055China
abstract,
Basedonthetheoreticalresearchesanddesign
practisethedesignandcalculationmethodofcycloneairseparatorwasputforward.
图1
4
结语
keywords,
calculation
cycloneairseparatorGresistanceGclassifiedsizeG
（上接36页
!
按照国家对资源开发利用的有关政策做好总体规划安排好首采地段O宜在划定的盐田范围内加强资源勘察程度进行小规模生产或试验工程起步O
[实例三]
某厂油改煤热电工程顾客项目
期短设计与施工交叉进行则带来现场施工中较多返工或图纸修改O由于现场施工管理到位且强化了专业现场设计修改力量及时纠正未给工程带来较大损失O
这类边设计~边施工的模式在以往本院工程总承包的项目中常见其最终结果都是要付出代价的#只是代价大和小之别O特别是对某些工艺系统复杂工艺软件不甚成熟或自身设计经验不足的情况下则风险性就更大切应谨慎行事O3
[1]
实施计划安排,一年内完成设计~施工工作年底建成见效益O
（1风险因素,属"类别且设计此工艺系统还欠熟悉缺乏设计经验O
（2事后设计回访小结,工程虽经多方面努力按原计划实施完成并获得效益O但因建设工
参考文献
方海秋.紧急工程设计项目风险对策的实践[J].化工矿物
与加工2002.6.
!
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