XN型旋风收尘器设计Word文档下载推荐.docx

1、1.1旋风收尘器的分类及基本工作原理1.1.1旋风收尘器的类型及特点 按旋风收尘器的结构及各部分尺寸的比例不同，可分为以下几种常用的类型：基本型、螺旋型、扩散型、旁路型和多管型。每种旋风收尘器都有两种出风方式：X型为水平出风；Y型为上部出风。根据气流在筒内旋转方向（从器顶俯视）的不同，可分为左旋型（N型）和右旋型（S型）两种。因此，各种收尘器均可分为XN型，XS型，YN型，YS型四种。1.1.2旋风收尘器的工作原理旋风收尘器是利用含尘气体高速旋转产生的惯性离心力而使粉尘颗粒与气体分离的一种干式收尘设备。含尘气体从进气管以较高的速度（一般为1225m/s）沿外圆筒的切线方向进入直筒并进行旋转运动

2、。含尘气体在旋转过程中产生较大的离心力，由于颗粒的惯性比空气大得多，因此将大部分颗粒甩向筒壁颗粒离心沉降至筒壁后失去动能沿避免滑下与气体分开，经灰体排入驻灰箱内，积聚在驻灰箱的粉料经闸门自动卸出，当旋转气流的外旋流向下旋转到圆锥部分时，随圆锥变小而向中心逐渐靠近，气流到达锥体下端时便开始上升，形成一股自下而上的内旋气流并经中心排风管从顶部作为净化气体排出。1.2 旋风收尘器的发展历程及趋势旋风除尘器在工业上的利用已有一百多年的历史，在它出现的前半个世纪里，人们对其性能和机理并未进行深入地分析和研究，一直处于经验使用阶段。直到上世纪二十年代，旋风收尘器才进入广泛地科学实验和理论研究概括阶段。19

3、53年特林丹以他测出的径向和轴向速度为依据，画出了旋风收尘器内的流线图，奠定了旋风收尘器的理论基础。从此，人们才开始对旋风收尘器进行系统的实验和理论分析。 从六十年代初，旋风收尘器又进入了一个新的发展阶段。人们在对旋风收尘器内部流场及浓度场进行大量测试的基础上，对旋风收尘器及分离捕集除尘过程有了更加全面的认识，这就为旋风收尘器捕集微细颗粒奠定了理论基础。1975年，东德的一些科研部门采用电算的方法，把无量纲的量编成计算机程序，以力求达到最佳的捕集效果。此后，各种能捕集微细粉尘的旋风收尘器相继问世。随着旋风收尘器数学模型的不断完善和计算机仿真技术的引入，旋风收尘器的研究与设计将更为深入。目前，已

4、把旋风收尘器的捕集分离能力推向超微细离子领域。2.XN型旋风收尘器的设计本次设计为XN旋风收尘器设计，设计的目的在于设计出符合要求的，同时期望在收尘效率上有所提高，设计时力求层次分明、图文结合、内容详细。此设计主要由筒体、锥体、进气管、排气管、排灰口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，殷切希望老师批评指正，提出宝贵意见。2.1旋风收尘器的结构当含尘气体由进气管进入旋风收尘器时，气流将由直线运动转变为圆周

5、运动，旋转气流的绝大部分延器壁呈螺旋形向下，朝椎体流动。通常称为外旋气流，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将重度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力延壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流在到达锥体时，因锥体形状的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断增加。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风收尘器中部，由下反转而上，继续做螺旋运动，即内旋气流。最后净化气体经排气管排除旋风收尘器外，一部分未被捕集的尘粒也由此遗失。 XN型旋风收尘器结构示意2.2旋风收尘器主要工作参数及各部分尺寸的确定2.2.1材料的

6、选择由旋风除尘器的工作压力和工作温度，筒体和锥体用厚度为3mm的45#钢板制作。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。液相线温度在1495左右，碳含量0.420.50%。 45号钢的力学性能如下：抗拉强度：不小于600Mpa ；屈服强度：不小于355Mpa ；伸长率：17% ；收缩率：40% ；冲击功：39J ；钢材交货状态硬度：热轧钢：229HB退火钢：197HB2.2.2结构参数的设计（1）进风口面积A的确定进风口截面设

7、计为矩形，尺寸为（长度）和（宽度），根据处理风量Q（取4000m3/h）和进气速度V可得A=Q/3600V=0.056m2= 56000mm2 取尺寸比a/b=2，A=ab所以a336mm，b168mm（2）圆筒尺寸的确定 圆筒直径D0 一般旋风收尘器的直径越小，气流的旋转半径越小，粉尘颗粒所受的离心力越大，除尘效率越高。但是过小的筒体直径，和排气管太近，可能造成大直径颗粒反弹至中心被气流带走，使收尘效率降低，另外还可能引起筒体内堵塞。因此，一般圆筒直径在400-800mm。本设计取500mm。圆筒长度L1:一般，常取旋风除尘器的圆筒段高度H=（l.52.0）D0 L1=2.0D0=2500

8、=1000mm （3）锥体尺寸的确定锥体长度L2: 本设计中锥体的半锥角取15，则：L2=（DO/2）tan15=933mm旋风除尘器的圆锥体可以在较短的轴向距离内将外旋流转变为内旋流，因而节约了空间和材料。除尘器圆锥体的作用是将已分离出来的粉尘微粒集中于旋风除尘器中心，以便将其排入灰斗中。锥体角度较大时，由于气流旋流半径很快变小，很容易造成核心气流与器壁撞击，使沿锥壁旋转而下的尘粒被内旋流所带走，影响除尘效率。所以，半锥角a不宜过大。设计时常取a为1315（4）排尘口直径Dc：Dc=（0.25-0.5）D0，一般Dc70mm。 这里取，Dc=0.3D0=150mm.2.2.3工艺参数的设计（

9、1）进口气流速度v 范围一般在12-25m/s，本设计中取20m/s。实际风速为：Vc=Q/（36000.1680.336）19.6m/s（2）压力损失：P= （=5.05.5） =5.0（2021.205/2） =1205Pap局部阻力损失，Pa。阻力系数；图22旋风除尘器内的流场分布一般旋风除尘器内的压力分布如图22所示。依据对旋风除尘器的工作原理、结构形式、尺寸以及气体的温度、湿度和压力等分析和实验测试，其压力损失的主要影响因素可归纳如下：结构形式的影响旋风除尘器的构造形式相同或几何图形相似，则旋风除尘器的阻力系数相同。若进口的流速相同，压力损失基本不变。进口风量的影响压力损失与进口速度

10、的平方成正比，因而进口风量较大时，压力损失随之增大。除尘器尺寸的影响除尘器的尺寸对压力损失影响较大，表现为进口面积增大，排气管直径减小，而压力损失随之增大，随圆筒与椎体部分长度的增加而减小。气体密度变化的影响压力损失随气体密度增大而增大。由于气体密度变化与T、P有关，换句话说，压力损失随气体温度或压力的增大而增大。含尘气体浓度的大小的影响实验表明，含尘气体浓度增高时，压力损失随之下降，这是由于旋转气流与尘粒之间的摩擦作用使旋转速度降低所致。除尘器内部障碍物的影响旋风除尘器内部的叶片、突起、和支撑物等障碍物能使气流旋转速度降低。但是，除尘器内部粗糙却使压力损失很大。（3）收尘效率： =1-Pci

11、-q=1-0.230000-0.05=88.055P与旋风收尘器的结构和粉尘性质有关的常数，P=0.10.3，Ci粉尘浓度，g/m3，设计要求中给出的为30kg/m3q与操作条件有关的常数，取q=0.0460.48.收尘效率校核因为88.055%满足设计所给的要求（85%），所以，所设计的XN型旋风收尘器符合设计要求。（4）旋风除尘器的各向速度切向速度vt切向速度对于粉尘颗粒的捕集与分离起着主导作用，含尘气体在切向速度的作用下，由里向外离心沉降，排气管以下任一截面上的切向速度vt沿半径的变化规律为：在旋风除尘器中心部分的旋转气流，其切向速度vt随着半径的增大而增大，是类似与刚体旋转运动的强制涡

12、旋，称为“内涡旋”。除尘器外部的旋转气流，其切向速度vt则随着半径的增加而减少，称为“外涡旋”。在内外涡旋的交界面上，切向速度达到最大值。各种不同结构的旋风除尘器，其切向速度分布规律基本相同。表达通式为:式中r为气流质点的旋转半径；n为速度分布指数一般为0.50.9之间。若忽略旋风除尘器内气流所存在的内摩擦力，根据能量守恒定律，在理想情况下n=1，此时，vtr=常数，称为自由旋流。因此，n和1的差值就是旋流和自由旋流的差异，该n值可由下式计算=1-（1-0.668）0.50.14（293/283）0.30.7 式中 D0旋风除尘器的直径（m）； T 热力学温度（K），取室温温度293K； n

13、速度分布指数。 径向速度vr径向速度vr是影响旋风除尘器分离性能的重要因素，因为它可以使尘粒沿半径由外向内推向漩涡中心，阻碍尘粒的沉降。但是该径向速度和切向速度之比较小，通常vr在15m/s范围内。轴向速度vz轴向速度vz分布构成了旋风除尘器的外层下行、内层上行的气体双层旋转流动结构。实验表明，有一个零轴向速度面始终和器壁平行，即使在锥体部分，也能保持外层气流厚度不变。焊缝的要求： 焊缝外观形貌不允许存在明显的明显的搭接现象,不得有明显可见的空洞现象,不得有明显的波动跳跃现象,不得有范围超过5mm的溅渣及脏物。 焊板表面不得有分层,结疤,裂缝,夹杂,孔洞等对使用有害的缺陷.还不得存在漏涂,漏镀

14、的情况，防止细小颗粒粘附在内壁上导致堵塞。2.2.4强度校核 强度条件：maxFmax/A1（A1为受力面积） Fmax=mv2/r=（30kg/3600）（20m/s）2/0.5m=66.7NA1=2rL1=23.140.51=3.14m2所以，maxFmax/A1=66.7/3.14=21.24Pa由计算结果可知，最大工作应力为21.24，远远小于45#刚的抗拉强度（600MPa）,所以设计的相关结构参数及工艺参数符合强度要求。风机的选择根据所需风量、风压选择NO.4.5风机，Y132S2-2B35型号电动机N=2900r/min,P=25301667,Q=400010580排尘阀的选择参

15、照除尘器选择蛇板式排尘阀，如图33所示，压下工作。当阀内积尘压力大于灰斗内负压时，依靠蛇板的自重和锤重使蛇板自动开启，进行排灰。图33排尘阀示意图3.6连接方式的选择法兰尺寸如图34所示图34法兰尺寸示意图（1）筒体与锥体的连接根据工艺条件、温度、压力、介质及公称直径，由化工设备机械基础表6-4可知采用甲型平焊法兰。由表6-1可采用平面密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，从表6-3中查得垫片宽度为17.5mm。法兰的各部分尺寸从附录14表32中查得DN=800mm D=915mm D1=880mm D2=850mm D3=840mm D4=837mm b=36mm d=18mm螺栓规格为M16，共

16、32个。（2）锥体与灰斗的连接由表6-1可采用平面密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，法兰的各部分尺寸从附录15表36中查得DN=60mm D=160mm K=130mm L=14mm 螺栓规格为M12，共4个。（3）排气口与外部管道的连接由表6-1可采用平面密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，法兰的各部分尺寸从附录114表32中查得DN=240mm D=355mm D1=320mm D2=290mm D3=280mm D4=277mm b=30mm d=18mm螺栓规格为M16，共12个。（4）进气口与外部管道的连接由于矩形进口与筒体相切处接触面积大于圆形进口与筒体相切处的接触面积，所以选择矩形进口

17、。法兰采用方形法兰。（5）在旋风收尘器后还需连接袋式收尘器。结论在查阅了相关资料的基础上，通过上述讨论，根据所要设计的旋风除尘器的特点设计出了一套基本符合现在使用条件的旋风除尘器。定型结论型式：CLT型XN型旋风收尘器（1）选用材料：45#钢 钢板厚度：3mm（2）结构参数 圆筒直径：500mm 1000mm 半锥角：15 933mm 排尘口直径：150mm进风口面积：56000mm2 进风口截面长度：336mm 进风口截面宽度：168mm（3）工艺参数进口气流速度：20m/s19.6m/s压力损失：1205Pa风量：4000/h （4）其他 风机：NO.4.5风机，电动机：Y132S2-2B

18、35型号电动机排尘阀：蛇板式排尘阀总结通过这次课程设计，我深深体会到“千里之行始于足下”这句千古名言的真正含义，我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地的迈开这一步，就是为明天能稳健的早社会大潮中奔跑打下坚实的基础。 说实话，课程设计真的有点累。然而，当我着手清理自己的设计成果，慢慢回味这两周的辛苦历程，一种少有的成功喜悦即刻倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利。通过这次课程设计，是我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。短短两周的课程设计使我发现了自己所掌握的只是是如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，出现的问题几乎都是因为过去所学知识的不牢固，许

19、多计算方法、公式忘光了，要不断的翻资料，看书，和同学互相讨论。最后，衷心感谢我们的指导老师，赵老师，感谢您在百忙之中还耐心地为我们解答疑问，帮我们一遍一遍改设计说明书。参考文献1 嵇敬文编.除尘器.北京：中国建筑工业出版社，19812 胡满银等编.除尘技术.北京：化学工业出版社，20063 张长森等编.粉体技术及设备.华东理工大学出版社，20074 陶真东等编.粉体工程与设备.北京：化学工业出版社，20125 唐敬麟等编.除尘装置系统及设备设计选用手册 .北京：化学工业出版社,20046 赵振奇等编.除尘壳体钢结构设计 .北京：冶金工业出版社，2008版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及

20、设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面许可，并支付报酬。Users may use the contents or ser

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