1、談旋風(fēng)除塵器尺寸關(guān)聯(lián)與阻力計(jì)算胡寶林旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流的慣性離心力將灰塵從空氣中分離出來的干式凈化除塵設(shè)備，所以也稱作離心除塵器或沙克龍除塵器（cyclone）。旋風(fēng)除塵器的發(fā)明至今已有百余年歷史，隨著研究的不斷深入，制作技術(shù)已很成熟，各部分的尺寸有一定的比例關(guān)系。除塵器主要由進(jìn)口、筒體、錐體和排風(fēng)口組成，通過大量試驗(yàn)研究取得了一些實(shí)用阻力計(jì)算公式。由于它結(jié)構(gòu)簡單、安全防火、制作和運(yùn)行成本低，對(duì)10Nm以上的粉塵凈化效率高于90%,得到普遍推廣，多年來在棉花加工廠除塵系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。棉花加工廠主要靠氣力輸送，含塵廢氣很多，一般需要配置旋風(fēng)除塵器80100個(gè)，但除塵效率較低、性能差異較大，

2、主要原因有兩個(gè)，一是生產(chǎn)線設(shè)計(jì)人員只注重主機(jī)設(shè)備而忽視通風(fēng)除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二是有些具體制作人員文化水平低、缺乏理論基礎(chǔ)、不具備設(shè)計(jì)計(jì)算能力、僅憑師傅傳授的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，因此出現(xiàn)了通風(fēng)除塵系統(tǒng)漏風(fēng)大、阻力大、能耗大、效率低等問題。除塵器效率低不僅造成環(huán)境污染，而且也會(huì)影響氣力輸送系統(tǒng)正常運(yùn)行，其風(fēng)量、風(fēng)壓與氣力輸送管網(wǎng)系統(tǒng)密切相關(guān)。因此，本文將從基本原理入手，分析各部尺寸關(guān)聯(lián)，并以常見的下旋55型和60型旋風(fēng)除塵器為例進(jìn)行尺寸計(jì)算和阻力計(jì)算。一、工作原理含塵氣流由切向進(jìn)口進(jìn)入除塵器后，沿筒體和錐體內(nèi)壁自上而下做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向下旋轉(zhuǎn)的氣流稱為外渦旋。外渦旋到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而

3、向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，向上旋轉(zhuǎn)的氣流叫內(nèi)渦旋，最后經(jīng)排風(fēng)管排出。氣流做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵粒在慣性離心力的推動(dòng)下，向氣流形成的旋轉(zhuǎn)體外援移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)壁邊緣時(shí)，粉塵顆粒會(huì)與內(nèi)壁接觸釋放能量并在重力的作用下，沿壁面滑落到底部的出雜口。如圖一所示。凈化空氣圖一旋風(fēng)除塵器工作原理示意圖氣流從頂部向下旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂部壓力下降，部分氣流會(huì)帶著細(xì)小塵粒沿外緣旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后再沿排風(fēng)管外壁旋轉(zhuǎn)向下，經(jīng)排風(fēng)管排除，這部分旋轉(zhuǎn)氣流稱為上渦旋。顯然上渦旋的存在會(huì)影響除塵效率，應(yīng)盡量避免。除掌握上述基本原理外，還要把握下面幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：1、外渦旋的切向速度隨半徑r的減少而增加，在內(nèi)、外渦旋交界面上達(dá)到最大值。內(nèi)外渦旋交

4、界面的半徑廣(0.60.65rp),%排風(fēng)管半徑。內(nèi)渦旋的切向速度隨r的減小而減小，類似于剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、由于內(nèi)渦旋氣流高速向上旋轉(zhuǎn)，即使除塵器在正壓下工作，其底部仍有較大的負(fù)壓。因此除塵器必須做好密封，如果底部漏氣就會(huì)使大量氣流從底部補(bǔ)入形成向上的氣流，將已分離下來的粉塵重新帶走。據(jù)有關(guān)資料介紹：漏風(fēng)率1%,除塵效率降低5%10%;漏風(fēng)率5%,除塵效率降低50%;漏風(fēng)率10%15%,除塵效率接近于零。二、尺寸關(guān)聯(lián)適應(yīng)不同粉塵性質(zhì)的旋風(fēng)式除塵器種類很多，分下旋、內(nèi)旋、外旋、擴(kuò)散型等多種，其尺寸規(guī)格、處理風(fēng)量、壓損、除塵效率都有一定差異，沒有統(tǒng)一的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，但其總體比例關(guān)系是有一定范圍的。棉

5、花加工廠含塵氣流性質(zhì)與糧食加工行業(yè)及棉紡企業(yè)相類似。可參照他們常用的旋風(fēng)除塵器規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前棉花加工行業(yè)制作的旋風(fēng)除塵器規(guī)格較亂、性能較差。現(xiàn)將收集整理的常見旋風(fēng)除塵器尺寸比例關(guān)系介紹如下，供設(shè)計(jì)人員參考。如表一所示。表一常見旋風(fēng)除塵器各部尺寸比例關(guān)系名稱一般常用外筒直徑（。）直筒高（L1）L1=(0.5-2)D0L1=2D0錐筒高（L2）L1=(2-2.5)D0L2=2D0排風(fēng)管直徑（De）De=(0.3-0.6)DoDe=0.5Do排風(fēng)管長（L）L=(0.3-0.75)DoL=0.33Do進(jìn)風(fēng)口高（C）C=(0.4-0.5)D)C=0.5Do進(jìn)風(fēng)口寬（B）B=(0.2-0.25)DoB

6、=0.25Do排灰口直徑（Dd）Dd=(0.15-0.4)DoDd=0.25Do進(jìn)風(fēng)口面積（A）A=BCA=BC半錐角（a）13°-15°進(jìn)口高寬比2-4表一中尺寸比例關(guān)系并不是唯一標(biāo)準(zhǔn)，要結(jié)合實(shí)際需要靈活運(yùn)用。但不要大幅度的偏離這些比例關(guān)系。另外還要注意以下幾點(diǎn)：1、在相同的切向速度下，筒體直徑越小，粉塵顆粒所受的離心力越大，除塵器所能分離的粉塵顆粒越小，除塵效率越高。但如果筒體直徑過小，大顆粒粉塵也可能反彈到中心氣流中被帶走；2、合適的長度可使進(jìn)入除塵器的塵粒增加停留時(shí)間，增加被分離的機(jī)會(huì)；3、排風(fēng)管直徑越小，除塵效率越高，但壓損也越大，一般取Dp=（0.50.6）D;

7、4、排氣管的下部至氣流下降的最低點(diǎn)的距離叫特征長度，可參照亞歷山大公1“DD2'式設(shè)計(jì)，l=2.3DpA）下面以糧食加工行業(yè)常用的下旋55型和下旋60型旋風(fēng)除塵器為例，列表并結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行詳細(xì)的說明。表中的數(shù)值是以外筒直徑軻200mm為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的，請(qǐng)重點(diǎn)關(guān)注計(jì)算公式欄中各部尺寸與外筒尺寸之間的比例關(guān)系1、下旋55型旋風(fēng)除塵器D之間的尺55型旋風(fēng)除塵器是指中間的排風(fēng)管直徑Dp與上部圓柱形筒體直徑p寸關(guān)系，即Dp=0.55D。如圖二所示。其各部分尺寸關(guān)系如表二所示p下旋55型旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)示意圖二卜旋55型旋風(fēng)除塵器規(guī)格表二名稱單位數(shù)值計(jì)算公式外筒直徑（D）mm1200設(shè)定基本規(guī)格

8、排風(fēng)管直徑（d）mm660d=0.55D外筒高（h）mm960h=0.8D錐筒高（hl）mm2400h1=2D進(jìn)風(fēng)口高（C）mm540C=0.45D進(jìn)風(fēng)口寬（b）mm270b=0.225D進(jìn)風(fēng)口面積（A）2m0.1458A=Cb排風(fēng)管下端長（E）mm120E=0.1D排雜口寬（a）mm100-200尺寸范圍2、下旋60型旋風(fēng)除塵器60型旋風(fēng)除塵器是指中間的排風(fēng)管直徑Dp與上部圓柱形筒體直徑D之間的尺p寸關(guān)系，即Dp=0.6D。如圖三所示。其各部分尺寸關(guān)系如表三所示。下旋6。型旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)示意圖三下旋60型旋風(fēng)除塵器規(guī)格表三名稱單位數(shù)值計(jì)算公式外筒直徑（D）mm1200設(shè)定基本規(guī)格排風(fēng)管直徑（

9、d）mm720d=0.6D外筒總高（L）mm5004L=4.17D外筒高（h）mm2604h=2.17D錐筒高（h1）mm2400h1=2D進(jìn)風(fēng)口高（C）mm696C=0.58D進(jìn)風(fēng)口寬（b）mm240b=0.2D進(jìn)風(fēng)口面積（A）2m0.16704A=Cb排風(fēng)管下端長（E）mm936E=0.78D排雜口寬（a）mm100-200尺寸范圍三、阻力計(jì)算1、風(fēng)量計(jì)算除塵器的處理風(fēng)量是由物料輸送系統(tǒng)決定，必須大于或等于輸送系統(tǒng)風(fēng)量，除塵器進(jìn)口風(fēng)速由進(jìn)口風(fēng)量和截面積決定，55型進(jìn)口風(fēng)速一般在1017m/s,60型進(jìn)口風(fēng)速一般在1218m/s。風(fēng)量的計(jì)算公式：Q=3600Au=3600hbu。式中Q-為進(jìn)

10、口風(fēng)量，m3/h；A一為進(jìn)口截面積，m2；u一為進(jìn)口風(fēng)速，m/s。選擇的風(fēng)速大小直接關(guān)系到除塵器的體積大小和壓損大小，風(fēng)速低，體積大；風(fēng)速高，壓損大。同一風(fēng)速，筒體直徑越大處理風(fēng)量越大，但壓損也會(huì)逐漸增加。實(shí)踐證明，入口風(fēng)速宜低不宜高，如表四和表五所示。下旋55型旋風(fēng)除塵器處理風(fēng)量（m3/h）表四Du(m/s).2A(m)H(Pa)10111213141516173434124915796687858839912500.00632302502702853203403653853000.00912303603954254604905255553500.0124445490535580625670

11、7157604000.01625856407007608158759359904500.020473581088095510301100117512505000.025391010001095118512751370146015506000.0364131014401570170018351965210022307000.0496179019652145232025002680260030408000.0648233525702800305032703500373539709000.08202950324535403840413544304725502010000.10123645401043

12、754740510554705835620012000.14585250577063006820735078708400892014000.198571407860857092901000010720114301215016000.259293301026011200121301306014000149301586018000.32811181012990141701535016530177101890020070下旋60型旋風(fēng)除塵器處理風(fēng)量（Ah）表五Dv(m/s)A,2-A(m)H(Pa)121314151617183924615306086977858732500.00713072333

13、583834094344603000.01034454825195565936306673500.01396006507017518018519014000.01827868529179831048111411794500.02309941076115912421325140814905000.028512311334143615391642174418475500.034514901615173918631987211122366000.041017711919206622142360250926577000.056824602660287030803270349037008000.0742

14、32103470374040104270454048109000.0940406044004740507054105750609010000.1160501054305850626066807100752012000.167072207820842090209620102201082014000.2274982010640114601228013100139101473016000.2970128301390014970160401710018110191802、阻力計(jì)算表四和表五中給出的阻力只是入口風(fēng)速確定情況下各種規(guī)格的平均數(shù)，要細(xì)算各個(gè)規(guī)格除塵器的壓損還需要進(jìn)行公式計(jì)算。阻力計(jì)算方法有多

15、種，分別介紹如下:速度分布指數(shù)（也稱旋轉(zhuǎn)速度指數(shù)或渦旋指數(shù)）n有以下兩個(gè)計(jì)算公式：n=1一10.35D0,40.3n=1（10.67D0.14I,公式二（亞歷山大公式Alexander）283公式一中D為圓筒直徑，cm；公式二中D為圓筒直徑，m；T為氣體的絕對(duì)溫度，K0除塵器阻力系數(shù)各種規(guī)格的旋風(fēng)除塵器的局部阻力系數(shù)，一般通過實(shí)測再反推取得，據(jù)資料介紹，55型阻力系數(shù)實(shí)測值5.7,60型阻力系數(shù)實(shí)測值4.6?？梢宰鳛樵O(shè)計(jì)的參考。也可以通過已經(jīng)推導(dǎo)出的旋風(fēng)除塵器局部阻力系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算結(jié)果可能與實(shí)測結(jié)果有一定差異，這也不是誰更準(zhǔn)確的問題，因?yàn)閷?shí)測的條件不同可能結(jié)果也不同，公式也是按某一特

16、定狀態(tài)下計(jì)算的，所以需要綜合分析確定。下面介紹局部阻力系數(shù)的計(jì)算公式。0.65rp,-10.65Dpj-1式中之一除塵器的局部阻力系數(shù);、一排風(fēng)管半徑;r一筒體半徑；n一速度分布指數(shù)，可按公式計(jì)算，也可直接取值n=0.50.9A之=16唉公式（四）Dp2式中之一除塵器的局部阻力系數(shù);A一除塵器進(jìn)口截面積，m2；Dp一排風(fēng)管直徑，m。"KA®公式（五）Dp2hhi式中自一除塵器的局部阻力系數(shù)；K一系數(shù)，2040,一般取30;A一除塵器進(jìn)口截面積，m2；Dp一排風(fēng)管直徑，m；h一直筒高，m;h1錐筒高，m。阻力計(jì)算：2八八、H=±公式（7）2式中H一旋風(fēng)除塵器局部阻力

17、，Pa；之一除塵器的局部阻力系數(shù)；P空氣密度，kg/m3；u除塵器進(jìn)口氣流速度，m/s。3、計(jì)算實(shí)例分析例如：外吸籽棉管道直徑4360mm,輸送量8.5t/h,輸送風(fēng)速24m/s,風(fēng)量8817m3/h,管道及卸料器等總漏風(fēng)率30%,已選擇籽棉輸送（兼卸料排塵）風(fēng)機(jī)5-29-11M8.5C2450r/min,電動(dòng)機(jī)額定功率45kW,風(fēng)量1225015590m3/h<按風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量計(jì)算，應(yīng)配置兩臺(tái)下旋60型圓筒直徑41200mm的旋風(fēng)除塵器并聯(lián)工作，每臺(tái)除塵器入口風(fēng)速按12m/s,處理風(fēng)量7220m3/h（溫度20C,空氣密度P=1.205kg/m3）,合計(jì)處理風(fēng)量14440m3/h,與風(fēng)機(jī)排風(fēng)量基本吻合，實(shí)際上如果漏風(fēng)率更小，風(fēng)機(jī)還有調(diào)速節(jié)能的余量。除塵器在并聯(lián)使用時(shí)，處理的總風(fēng)量為各個(gè)除塵器風(fēng)量之和，阻力相等。下面按前面的公式計(jì)算單個(gè)除塵器的阻力273+20)父III283j0.3=0.684速度分布指數(shù)n一0.14n=1-1-0.67x(1200/1000)局部阻力系數(shù)10.6841200/220.684IR0.65父1200M0.6/2J-110.684/、i1200j10.65M1200M0.6J20.684-1=3.84J2=16心=5.150.7