•当FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%
对于球形Stokes粒子
分割粒径
雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率
五影响旋风除尘器效率的因素
（1）二次效应－被捕集粒子的重新进入气流
•在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率
•在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率
•通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应
•临界入口速度
（2）比例尺寸
•在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。
•锥体适当加长，对提高除尘效率有利
•排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。
•特征长度（naturallength）-亚历山大公式
•旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。
（3）烟尘的物理性质
•气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度
（4）操作变量
•提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善
•入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降
六结构形式
（1）按进气方式分
切向进入式
轴向进入式
（2）按气流组织分
回流式
直流式
平旋式
旋流式
（3）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的除尘器组,常见的多管除尘器有回流式和直流式两种.
七旋风除尘器的设计
（1）选择除尘器的型式:
根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素
（2）根据允许的压力降确定进口气速，或取为12～25m/s
（3）确定入口截面A，入口宽度b和高度h
（4）确定各部分几何尺寸
§2.3袋式除尘器
【授课时间】0.5学时
【教学手段】课堂讲授
【教学过程】
一袋式除尘器
1．袋式除尘器是古老而广泛采用的除尘方法，它是利用纤维织物的过滤作用进行除尘，是干式高效除尘器。
适用于粒径小于1μm的颗粒。
2．特点：
优点；
a除尘效率高，可达99%以上，回收一部分干料，净化气体可循环使用，节省能源；
b适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物（包括电除尘器不易处理的高比电阻粉尘），袋滤器可大可小；
c操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘效率影响不大；
d结构简单，使用灵活，便于回收干料。
缺点：
a不易处理湿度大，粘度大的气流，投资较高；
b压力损失大，造成处理风量小，能耗大，压力降过大，粉尘造成局部穿孔，并造成滤布损失大；
c其应用受到滤布耐温、耐腐等操作性能的限制，
d一般滤布的使用温度应小于300℃，烟气温度不能低于露点温度。
3.袋式除尘器的原理
袋式除尘器是利用棉毛、人造纤维等织物进行过滤的一种除尘装置，滤料本身的网孔较大，约20～50μm，绒布约5～10μm，却能除去粒径1μm以下的颗粒，除尘效率很高。
新滤料除尘效率不高。
其机理涉及筛滤、惯性碰撞、滞留、扩散、降电、重力沉降。
a筛滤作用：
当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时，粉尘即被截留下来。
由于新滤布孔隙远大于粉尘粒径，所以阻留作用很小，但当滤布表面积沉积大量粉尘后，阻留作用就显著增大。
b惯性碰撞：
当含尘气流接近过滤纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由于惯性作用继续直线前进，撞击到纤维上即会被捕集，这种惯性碰撞作用，随粉尘粒径及流速的增大而增强。
c扩散和静电作用
小于1μm的尘粒，在气流速度很低时，其除尘机理主要是扩散和静电作用，
如图b所示：
扩散：
布朗运动引起，它随气速的降低，纤维和粉尘的直径的减小而增强。
电力：
带电荷相反时
d重力沉降：
当缓慢运动的含尘气流进入除尘器内，粒径和密度大的尘粒可能因重力作用自然沉降下来。
4．除尘过程
概括：
含尘气滤料形成粉尘初层过滤、清灰（保持初层）
滤布的除尘过程：
含尘气体通过滤袋，过一段时间后，表面积聚了一层粉尘层（称为粉尘初层），在以后的运行中，粉尘初层成了主要过滤层，滤布只起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用，由于粉尘初层的影响，网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率，随着滤料上粉尘的积聚，除尘效率和压力损失都相应增加，当滤料两侧压差很大时会把已附着在滤料上的细尘挤压过去，使效率降低。
另外，阻力过高，处理风量显著下降，影响排放效果，故除尘器应控制一定的阻力，及时清灰，但不能破坏粉尘初层。
二影响滤尘效率的主要因素
（1）滤布及粉尘层的影响
1．积尘厚度的影响：
对于效率而言：
积尘后>正常工作>振打后>清洁滤料
2．清洁滤料的影响
3．粒径大小：
dp=0.3μm的粒子效率较低。
因为恰是惯性与拦截捕集作用的下限，扩散的上限。
（2）滤布结构与性质的影响
滤布结构与性质不同，效率也不同。
绒布的效率大于素布的效率；长绒的大于短绒的
（3）过滤速度（uf）的影响
A——滤布总面积，m2；
Q——处理气量，m3/h
比负荷qf：
uf受到：
1.滤尘机理的影响,较大粒子,要求大的uf,此时效率高,2m/min为宜。
小于1μm的粒子，减小过滤速度，则效率增大。
0.6-1.0m/min
（4）清灰方式
（5）含灰浓度等，过滤速度常采用的参考值见表7-1。
P153，表7-6,P311。
三压力损失
压力损失决定着装置的能耗大小、除尘效率、清灰时间间隔。
除尘器的压力损失ΔP包括清洁滤料的压力损失
和泥料上粉尘层的压力损失
R为粉尘层的平均比阻力，Kg/m2，为μ=1Pa·s，m=1Kg/m2时的粉尘阻力。
μ——气体粘度，Pa·s；
ξ——总阻力系数，1/m；
ξ0——清洁滤料的阻力系数，1/m；
Vf——过滤速度，m/s；
m——滤料上的粉尘负荷，Kg/m2；
R——粉尘层平均比阻力，Kg/m2。
四滤料
滤料性能对袋式除尘器的工作影响很大。
性能良好的滤布应具备耐温、耐腐蚀、耐磨、效率高、阻力低、使用寿命长、成本低等优点。
另外与表面结构有关：
表面光滑：
容尘小，清灰方便，适于低浓度粉尘，风速不易过大。
起绒毛：
容尘量大，风速可较高，但必须及时清灰。
近年来出现了许多耐高温的新型滤料，如聚四氟乙烯、芳香族聚酰胺等。
各自特点见书，表7-2、P156。
五清灰方式
清灰方式有两种：
机械清灰和气流清灰。
1．机械清灰
利用机械传动使滤袋振动，迫使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗。
由三种方式：
摆动（水平），又分上部摆和腰部摆两种；振动（垂直）；扭动（机械转动）。
清灰风速一般在1-2m/s，压力损失在800-1200Pa。
2．气流清灰
利用反吹空气从反方向通过滤袋和粉尘层，借气流力使滤袋上的粉尘脱落。
采用气流清灰，滤袋必须有支撑结构，如撑架或网架等以免压扁滤袋。
气流清灰有两种：
逆气流清灰（Vf=2-3m/s）和脉冲喷吹清灰（Vf=2-4m/s）。
六袋式除尘器的选择设计和应用
1．选择设计
（1）选定型式、滤料和清灰方式；
（2）求过滤面积A,
Q——处理气量，m3/h；
Vf——过滤风速，m/min。
（3）除尘器设计：
确定滤袋尺寸直径d和高度L，求单只滤袋面积，求滤袋只数，滤袋布置。
滤袋面积
，滤袋个数
例7-1：
某县硅石矿系统总流量为5000Nm3/h，气体组成近似于空气，温度50℃，粉尘主要成分硅石粉浓度6g/m3，要求设计一袋式除尘器。
解：
设计方案步骤：
1）确定滤袋尺寸
滤袋采用DD—9#涤纶，滤袋形式：
圆形。
清灰方式：
机械清灰，过滤风速为Vf=2m/min。
过滤面积A
2）滤袋尺寸
取直径d=120mm，长度L=4m
3）求单只滤袋面积
4）袋子只数
取33只
5）计算压力损失
Vf=2m/min=0.033m/s取m（粉尘负荷）=0.1Kg/m2
平均比阻力R=1.5×1010m/Kgμ=1.96×10-5Kg/m·sξ0=4.8×1071/m
6）估算清灰周期T
取ΔP≈1100Pa≈
取10分钟
7）其它设计内容
1滤袋布置，袋子吊挂方式
2壳体设计、箱体、进出气管、灰斗、入孔、操作平台等
3清灰机构的设计
4粉尘输送
5管道、阀门、风机等
2．应用
袋式除尘器不宜处理含有油雾、凝结水、粘性大的粉尘气流，不耐高温，此设备效率高，广泛用于各工业生产的除尘器中，尤其对细小干燥的粉尘更适宜。
七除尘效率
丹尼斯（Dennis—klemm）提出效率公式：
cR——脱除浓度，g/m3，取0.5mg/m3；
m——粉尘负荷，g/m2；Pn——无因次参数。
§2.4颗粒层除尘器
【授课时间】0.5学时
【教学手段】课堂讲授
【教学过程】
颗粒层除尘器是利用颗粒状物料（如硅石、砾石、焦炭等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置。
由于能耐高温、耐磨损．除尘效率高，维修费用低、已引起人们注意。
颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性．截留及扩散作用等。
过滤效率随颗粒层厚度，及其沉积的粉尘层厚度的增加而提高，压力损失也随之增大。
§2.5湿式除尘器
【授课时间】1学时
【教学手段】课堂讲授
【教学过程】
一湿式除尘器及特点
1．定义：
使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物
高能和低能湿式除尘器：
低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm以上粉尘的净化效率可达90％～95%
高能湿式除尘器的压力损失为2.5～9.0kPa，净化效率可达99.5％以上
2．特点：
优点：
①在耗用相同能耗时，h比干式机械除尘器高。
高能耗湿式除尘器清除0.1mm以下粉尘粒子，仍有很高效率；
②可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体；
③在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。
既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用。
缺点：
①排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用
②净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题
③不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体
④寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施
3．分类：
根据湿式除尘器的净化机理，大致分为
重力喷雾洗涤器
旋风洗涤器
自激喷雾洗涤器
板式洗涤器
填料洗涤器
文丘里洗涤器
机械诱导喷雾洗涤器
二湿式除尘器的除尘机理
1．惯性碰撞参数与除尘效率
简化模型：
含尘气体与液滴相遇，在液滴前xd处开始绕过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。
尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离xs，若xs大于xd；尘粒和液滴就会发生碰撞
惯性碰撞参数NI：
停止距离xs与液滴直径dD的比值
对斯托克斯粒子
up：
粒子运动速度
uD：
液滴运动速度
dD：
液滴直径
除尘效率：
NI值越大，粒子惯性越大，则ηII越高
2．接触功率与除尘效率
a根据接触功率理论得到的经验公式，能够较好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系
b接触功率理论：
假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关
c总能耗Et:
气流通过洗涤器时的能量损失EG+雾化喷淋液体过程中的能量消耗EL
ΔPG:
气体压力损失，Pa
PL:
液体入口压力，Pa
QL,QG:
液体和气体流量，m3/s
除尘效率
3．分割粒径与除尘效率
分割粒径法：
基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能
多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为
三喷雾塔洗涤器
假定：
a所有液滴具有相同直径
b液滴进入洗涤器后立刻以终末速度沉降
c液滴在断面上分布均匀、无聚结现象
立式逆流喷雾塔靠惯性碰撞捕集粉尘的效率可以用下式预估：
ut一液滴的终末沉降速度，m/s
VG－空塔断面气速，m/s
z－气液接触的总塔高度，m
hd－单个液滴的碰撞效率
说明：
a喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘
b严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要
四旋风洗涤器
1．定义：
干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成一种最简单的旋风洗涤器
2．原理：
喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液滴被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底；在出口处通常需要安装除雾器；喷雾沿切向喷向筒壁，使壁面形成一层很薄的不断下流的水膜；含尘气流由筒体下部导入，旋转上升，靠离心力甩向壁面的粉尘为水膜所粘附，沿壁面流下排走
3．压力损失：
旋风洗涤器的压力损失范围一般为0.5～1.5kPa
4．特点：
•离心洗涤器净化dp<5μm的尘粒仍然有效
•耗水量L/G=0.5～1.5L/m3
•适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合
•可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器
•由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱
•可采用比喷雾塔更细的喷嘴
五文丘里洗涤器
1．结构和除尘机理
结构：
文丘里洗涤器（收缩管，喉管，扩散管）
除雾器
沉淀池
加压循环水泵
除尘机理
a含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能
b在喉管入口处，气速达到最大，一般为50～180m/s
c洗涤液（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速
d充分的雾化是实现高效除尘的基本条件
通常假定：
a微细尘粒以气流相同的速度进人喉管
b洗涤液滴的轴向初速度为零，由于气流曳力在喉管部分被逐渐加速。
在液滴加速过程中，由于液滴与粒子之间惯性碰撞，实现微细尘粒的捕集
c碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此气流入口速度必须较高
2.几何尺寸
进气管直径D1按与之相联管道直径确定
收缩管的收缩角α1常取23o～25o
喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为1：
4
vT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素
扩散管的扩散角α2一般为5o～7o
出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速确定
3.压力损失
卡尔弗压力损失模式：
4.除尘效率
卡尔弗特等人作了一系列简化后提出下式以计算文丘里洗涤器的通过率:
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