1.3 旋风除尘器工作原理
旋风除尘器由筒体、锥体、进气管、
排气管和卸灰管等组成，如下图 1所 示。旋风除尘器的工作过程是当含尘气 体由切向进气口进人旋风分离器时气 流将由直线运动变为圆周运动。旋转气 流的绝大部分沿器壁自圆简体呈螺旋 形向下、朝锥体流动，通常称此为外旋 气流。含尘气体在旋
图1普通切同入口凝风除尘器结梅简图
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转过程中产生离心 力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器
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壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁 面下落，进人排灰管。旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除 尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，尘粒所受离心 力也不断加强。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分 离器中部，由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。最后净化气体经排 气管排出管外，一部分未被捕集的尘粒也由此排出。
自进气管流人的另一小部分气体则向旋风分离器顶盖流动，
然后沿排气管外
侧向下流动；当到达排气管下端时即反转向上，随上升的中心气流一同从排气管 排出。分散在这一部分的气流中 的尘粒也随同被带走。
1.4 旋风除尘器中的流场
旋风除尘器内的流场分布如
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图2所示。旋风除尘器的除尘上作原理是基于离心力作用。 由于旋风除尘器内部 流动的复杂性，只能把三维速度对旋风除尘器捕集、分离等性能所起作用进行分 析如下：
图2旋风除尘器内的流场分布
1.4.1 切向速度
切向速度分布曲线如图3所示, 在同一横截面上，切向速度与 旋风除尘器半径r成反比变化， 即随半径R的减小切向速度逐 渐增大。
在半径 Rm=0.6~0.7R o（排 气管半径）处，切向速度达到最大
图3切向速度分布
1.4.2 径向速度
径向速度是影响旋风除尘器分离性能的重要因素。径向速度分布如图
4所
示。径向速度方向有向内（旋蜗中心）形成内向流，有向外（筒壁）形成外向流。内 向流可以使尘粒沿半径方向，由外向里推至旋蜗中心，阻碍尘粒的沉降。这是因 为尽管由于旋转，一定存在正的圆球形颗粒径向速度 Vp，但Vp是相对于气体径 向流动的速度，即颗粒的绝对径向速度
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图4径向速递分布
1.5 离心分离理论
旋风除尘器内的气流及颗粒运动十分复杂， 对于颗粒的分离捕集机理在做出 许多简化假设后，形成各种不同的分离机理模型，土要有转圈理论、筛分理沦、 边界层分离理论、传质理论和紊流扩散理论等。
1.5.1
转圈理论（沉降分离理论）
转圈理论是由重力沉降室的沉降原理发展起来的。它主要考虑旋蜗的离心分 离作用。其原理是：粉尘颗粒受离心力作用，沉降到旋风除尘器壁面所需要的时 间和颗粒在分离区间气体停留时间的相平衡，
从而计算出粉尘完全被分离的最小
极限粒径dioo，即分离效率为100%的粉尘颗粒最小粒。如果将进入旋风除尘器 内气流假定为等速流（速度分布指数n=0），即气体严格地按照螺旋途径始终保持 与进人时相同的速度流动，而颗粒随气体以恒定的切向速度
（与位置变化无关），
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由内向外克服气流对它的阻力，穿过整个气流宽度，流经一个最大的净水平距离， 最后到达器壁被分离。
1.5.2
筛分理论（平衡轨道理论）
筛分理论的要点是：假想在旋风除尘器内排气管下方有一个柱面，含尘气流 做旋转运动时处在该假想面上粉尘在径向上同时受到方向相反的两种力的作用， 即由蜗旋流产生的离心力Fc使粉尘向外移动，由汇流场产生的向心力FD又使粉 尘向内飘移。离心力的大小与粉尘直径的大小有关，粉尘粒径越大则离心力越大， 因而必定有一临界粒径
dk，其所受的两种力的大小正好相等。 由于离心力Fc的 大小与粉尘粒径的三次方成正
比，而向心力 Fn的大小仅与粉尘粒径的一次方成 正比，显然有凡粉尘粒径dp>dk者，被推移到除尘器外壁而被分离出来；相反， 凡dp 1.5.3 边界层分离理论 筛分理论没有考虑紊流扩散等影响，而这种影响对于粉尘细颗粒是不可忽视 的。20世纪70年代有人提出横向渗混模型，认为在旋风除尘器的任一横截而上 颗粒浓度的分布是均匀的，但在近壁处的边界层内是层流流动，只要颗粒在离心 效应下浮游进人此边界层内就可以被捕集分离下来， 2 设计计算部分 这是边界层分离理论 2.1 2.1.1 单个旋风除尘器的选择计算 工作状况下的气体流量 QT' T 5000 273 120 273 m3/h Q' 7200m3/h 式中：Q ――标准状态下的烟气流量， -可编辑修改- T'――工况下的烟气温度，K -可编辑修改-
旋风除尘器设计与计算
