旋风除尘器设计计算说明书
1、旋风除尘器简介
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，用来分离粒径大于5—10μm以上的的颗粒物。
工业上已有100多年的历史。
特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。
优点：效率80%左右，捕集<5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。
旋风除尘器的结构形式按进气方式可分为直入式、蜗壳式和轴向进入式；按气流组织分类有回流式、直流式、平流式和旋流式多种
1.1 工作原理
（1）气流的运动
普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成；气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；少量气体沿径向运动到中心区域；旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：涡旋；气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度。
图1
（2）尘粒的运动：
切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。
1.2 影响旋风器性能的因素
（2）二次效应－被捕集粒子的重新进入气流
在较小粒径区间，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d e =（0.6～0.8）D ；
特征长度（natural length ）-亚历山大公式：
2
1/3e 2.3()=D l d A
排气管的下部至气流下降的最低点的距离
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5倍的筒体直径为宜。
（3）运行系统的密闭性，尤其是除尘器下部的严密性：特别重要，运行中要特别注意。
在不漏风的情况下进行正常排灰
（4） 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
（5）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；效率最高时的入口速度，一般在10～25m/s 围。
2、设计资料
（1）所处理的粉尘为某水泥干燥窑的排烟，主要成分为水泥粉尘；
（2）平均烟气量为2300 m 3/h ，最大烟气量为3450 m 3/h
（3）烟气日变化系数K 日＝1.5
（4）气温293 K,大气压力为101325 Pa
（5）烟气颗粒物特征：
粒径围： 5～80m μ
中位径：36.5m μ
主要粒径频数分布：
颗粒物浓度：3000 kg/m 3
空气密度：1.205 kg/m 3
空气粘度：1.81×10-5Pa ﹒s
（6）作为后继处理的前处理器，要求颗粒物的总去除效率不低于90％。
压力损失不高
于2500Pa.
3、旋风除尘器的选型设计
3.1 旋风除尘器型号的选择
选用切向入口XCF 型普通旋风除尘器，并根据拉普尔的标准尺寸比例进行设计。
3.2 确定旋风除尘器的尺寸
设进口面积为A ，取进口速度ν=12m/s ，因此：
223450=0.08360012
v q A h b m m ν=⨯==⨯ 根据拉普尔标准尺寸比例，取2h b =；则
① 入口宽度b
0.2b m ==
② 入口高度h 20.4h b m ==
③ 筒体直径D 40.8D b m ==
④ 排气管直径d 0.5=0.4d D m =
⑤ 卸灰口直径x d 0.250.2x d D m ==
⑥ 筒体长度1l 12 1.6l D m ==
⑦ 锥体长度2l 2=2 1.6l D m =
⑧ 排气管长度3l 30.625D 0.5l m ==
3.3 选择旋风除尘器的前后连接管道
通风管选择： 选用材料为Q235钢板，径为300mm ，壁厚2.0mm ；
排气管的选择：选用材料为Q235钢板，径为300mm ，壁厚1.5mm 。
3.4 计算除尘效率
计算旋涡指数n ：
0.140.31(10.67)(
)283T n D =-- 0.140.32931(10.670.8)()283
=--⨯ 0.646= 取外涡旋分界圆柱的直径00.7d d =，故气流在交界面上的切向速度为0T ν：
0.64600.8()16()/31.52m /do 0.70.4
n T D m s s νν==⨯=⨯ 0123(1.6 1.60.5) 2.7h l l l m m =+-=+-=
外涡旋气流的平均径向速度r v 为
max 003450/3600/0.40/220.70.4/2 2.7
r Q v m s m s r h ππ===⨯⨯⨯ 临界分割粒径dc 为：
511022221818 1.81100.400.70.4/2()()300031.52
r c p to v r d v μρ-⨯⨯⨯⨯⨯==⨯
6
2.4710 2.47m m μ-=⨯= （c d 越小，说明除尘效率越高，性能越好）
分级除尘效率的公式为
111 1.64661exp 0.69311exp 0.6931 2.4710i i n p p i c d d d η+-⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎢⎥=--⨯=--⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⨯⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
（雷思—利希特模式）
总除尘率η：
1=i w ηη∑∆
(0.227587.40.246893.70.166396.30.072197.70.098398.5
=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ 0.117099.00.072099.3)100%94.5%+⨯+⨯⨯=
3.5 计算压力损失
压损系数ξ：
22=16/160.08/0.48A d ξ=⨯=
由于烟气密度约与空气密度ρ相等，故有压力损失为P ∆：
22
1 1.20512=8=694.0822
P Pa ρνξ⨯∆=⨯ 3.6 除尘系统风机与电动机的选择
由最大烟气量3max 3450/Q m h =以及压力损失=694.08P Pa ∆，不考虑除尘设备压损等
配用电动机：
4、设计心得体会
通过这次设计，加强了我对《大气污染控制工程》第六章里旋风除尘器的工作原理以及各个设备参数的物理意义等的理解。
这样的小设计，让我们对课本理论知识有了更深一步的掌握，对CAD作图也能得到温习和加强的作用，很有意义！。