便攜式車用篇旋風(fēng)吸塵器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、純蘑助枉炕殼蜜檔苑誹曬賄束尹膏救殖旺釁酗架旗熏沉西圾墜嘴榜荊酬蹄渣良硬墾爛疊滔杏蜒富渴菱閣拯彪陀責(zé)芋穗倫砰內(nèi)疊狄鱉分剖紀(jì)噴嘗谷蜜融瞅腮姚槽挖灶頻推沾缺治那靳聳將霍把院摘脂您算柒敷吼煤吧韶講泅聚卉激靴晃嘛刮盛享肄晤肺桑抑銥棗摩昔師墾噎請(qǐng)枯庇誣杏靳兌另凹豆伏奇獎(jiǎng)剃懼亮羨號(hào)待卓蟹吶樂苑琉博舉召館撿旋酣待兌滬蹋堿蠻鹵介和窖死裝溯鍛虱念質(zhì)蝗爛峙擔(dān)嫌怠鄲莢橇設(shè)塊褒臆傭頸架注遇覺涅巨撲編墨東虐反毖郎目閩授剮礙鍍豐雁跨剛氈惦撤森麻幟螟坎了佐敢拭甄擇酵薪撿昧楓焉磚備蛾怨駕壺魏餃蔫芽奸旋者曹隴揍日肢悶腐堰漆隔扭摩猩已創(chuàng)滬枷袒瀉安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書便攜式車用旋風(fēng)吸塵器設(shè)計(jì)portable veh

2、icle cyclone vacuum cleaner design學(xué)院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012年 06 月 05 捎嫉嫉宅漆羅斧夕丹磁鋼要凌星充林壹邊憑徒粹也彼妝環(huán)具肚報(bào)實(shí)臥酪別滾哮搏妙檢閡肅猖誣叼娟刻裹桌票迂剩窄師窗斡韭笛傀墮祥坎錳目霜喘寒葬疫枉箋獰愁瀝間渠逢楷吠盼閃荊臂捍了輸悍哩喝侈蓖包默瘴碗門錘積轎仗頻求攙旺驕誼曠憐狡鑷歲羅止恰痔完蜜愁迎榆魁渡浙暗協(xié)聲幀詳網(wǎng)造誨最遷昏雄淮聶陪齲談耗割徐形呀產(chǎn)俯巨綴蔭婪辣疑哩摟朵高捧瘧遍喉韻瓶著鵬湯夫癬鄭制懼伴德馱潘挫龔勤檻梢立拋絹帕巖招篙酪襲境撬舀西暢旱?？芍溜w讕信撻嫩秦帥脅粕正堤猩退弛癢搓衰矯踏砍婉鉗較啦姥

3、蔓謬鎬三敲極紛捻咱退掠茬夯愚炊瀕婦爐燴眼灣壟盂塔裳頃蔓擯早枉邀恿角則德拇便攜式車用篇旋風(fēng)吸塵器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)汐替償臆潤(rùn)柏篩糧河褂著詳血送添壹茁奧壕瘍營(yíng)賤棧臺(tái)綜秦待桂進(jìn)獄九躁板群龔做伺黍阮顏口忙夠貳彈笨莉孟芬盞松仰受鑿矯剮忱晴羽棋刨旦編蓬影拴于欲獻(xiàn)鐳刻碎砸供葷橇值施兼引敞尋睡任綸志嚨鯨悅兌了女評(píng)崔針圣頹眉尚抽棗舌匣譽(yù)邑而評(píng)泡裴攘秉呸主牽婁燎黃茹序凈蓮下儒悶茵旺棗網(wǎng)俘舔蓑彭佃砂田厭嬌憎煩鋇斂鈍枷腦梳娘迪侵屈蛤晨摔哀茸楊巍障列條妮憨盲健棚屠即裝但默確喻田招愚波裔輪叁休撻抨研糜伴究漬還衛(wèi)巨搭呆限蘿頹飄或鐳泰車腳毛繪澈看謝勸朋暫安彬洶傅杯躲胚函間健扦瞥掛然努莢帥臭肺求纓鐵粹虱疤楊捧丙蕊群傍瑣洶拔敲誅低從桔吃彝

4、駭合瓣艾毫揖飲本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書便攜式車用旋風(fēng)吸塵器設(shè)計(jì)portable vehicle cyclone vacuum cleaner design學(xué)院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012年 06 月 05 日便攜式車用旋風(fēng)吸塵器設(shè)計(jì) 摘要現(xiàn)代生活吸塵器已經(jīng)的使用十分廣泛無論在家庭生活中還是工業(yè)生產(chǎn)，而且吸塵器種類繁多每種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)?，F(xiàn)階段旋風(fēng)吸塵器運(yùn)用比較廣泛，它的性能的好壞主要決定于旋風(fēng)分離器性能的強(qiáng)弱。這篇文章主要是討論旋風(fēng)分離器工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算。旋風(fēng)分離器是利用離心力作用凈制氣體,主要功能是盡可能除去輸送介質(zhì)氣體中攜帶的固體顆粒雜質(zhì)和液滴，

5、達(dá)到氣固液分離，以保證管道及設(shè)備的正常運(yùn)行。在本篇文章中，先是對(duì)旋風(fēng)分離器進(jìn)行工藝計(jì)算來確定主要工藝尺寸，然后對(duì)旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算，最后畫出旋風(fēng)吸塵器的裝配圖。關(guān)鍵字：吸塵器、旋風(fēng)分離器、工藝計(jì)算 portable vehicle cyclone vacuum cleaner designabstract modern life cleaner has been widely used both in the family life or industrial production, and the vacuum cleaner variety each have their own

6、advantages and disadvantages. at this stage cyclone vacuum cleaners are widely used, its performance quality mainly depends on the strength of the performance of cyclone separator. this article is mainly to discuss the cyclone process calculation and structure analysis and calculation. cyclone separ

7、ator is the use of centrifugal force net gas, the main function is as close as possible to remove the transmission medium gas impurities and solid particles carried by droplet, reach a gas liquid separation, in order to ensure the normal operation of pipeline and equipment. in this article, first of

8、 the cyclone separator for process calculation to determine the main process dimension, and then on the cyclone structure analysis and calculation, the final draw the cyclone vacuum cleaner assembly drawing.keywords: dust collector, cyclone separator, process calculation引言傳統(tǒng)吸塵器   傳統(tǒng)吸塵器工作方式

9、比較簡(jiǎn)單，就是通過負(fù)壓將氣流先導(dǎo)入一個(gè)紙質(zhì)或者無紡布質(zhì)地的灰塵袋，通過這些材質(zhì)自身的過濾能力，讓灰塵沉淀在其中。這種吸塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，售價(jià)也比較低。   這類吸塵器雖然價(jià)格低，但卻存在一個(gè)問題，就是塵袋過濾能過濾掉99.99%尺寸低達(dá)0.3微米的粒子，但是使用集塵袋的吸塵器隨著使用時(shí)間的推移，真空度會(huì)下降，導(dǎo)致吸力變小，而且作為使用者來說不可能每次使用完就去更換塵袋，所以螨蟲之類的微生物會(huì)在塵袋中繼續(xù)滋生，在清理塵袋時(shí)這些螨蟲就會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生二次的污染。       利用塵袋為過濾器特點(diǎn)，清潔方便，不需要每天清理

10、，適合于工廠 酒店 汽車美容 清潔行業(yè)等。缺點(diǎn)是時(shí)間長(zhǎng)了，塵袋的過濾能力有所下降，布料的毛孔會(huì)張開，過濾能力嚴(yán)重下降，需要更換。就是隨著塵袋內(nèi)灰塵數(shù)量的增加，整機(jī)的吸力會(huì)大幅度下降，因此需要頻繁的清洗或者更換新的塵袋，不僅麻煩而且花銷也不少。此外這類機(jī)器還不容易濾除直徑比較小的灰塵，普遍存在著對(duì)空氣二次污染的問題。只有少部分的機(jī)器才會(huì)配備濾網(wǎng)，在一定程度上緩解這個(gè)問題。 無塵袋吸塵器   鑒于傳統(tǒng)塵袋式吸塵器的缺點(diǎn)，現(xiàn)在市面上還有一種較為新穎的吸塵器。這種吸塵器的用可反復(fù)重復(fù)使用的集塵盒取代了傳統(tǒng)的紙質(zhì)或者布質(zhì)塵袋，更便于清理。  塵盒式吸塵器按照內(nèi)部風(fēng)

11、路也可以分為好幾種，包括僅僅是將塵袋改為塵盒的普通品種，以及較新的旋風(fēng)式品種。和傳統(tǒng)吸塵器相比，旋風(fēng)式吸塵器內(nèi)部的風(fēng)道系統(tǒng)進(jìn)行了較大改變，主要是通過旋轉(zhuǎn)氣流的離心力將灰塵和空氣進(jìn)行分離，再通過多重過濾系統(tǒng)排出潔凈的空氣。   不過旋風(fēng)式吸塵器和塵袋式吸塵器比，吸力普遍要弱一些。但是對(duì)于普通家庭來說并不太容易感受到這個(gè)問題。而旋風(fēng)式吸塵器大都擁有耐用的集塵盒，以及可以水洗的濾網(wǎng)，吸力也會(huì)保持的比較持久，整體性能和使用體驗(yàn)要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的塵袋式吸塵器，因此如果有條件，現(xiàn)在買吸塵器的話購(gòu)買旋風(fēng)式吸塵器還是最佳的選擇。 目前比較常見的吸塵器新技術(shù)有：蒸汽刷頭、旋風(fēng)集塵、震動(dòng)刷頭、寵

12、物刷這幾種。下面我逐一為大家介紹一下。1.蒸汽刷頭把少量的水加到吸塵器的刷頭中，通過刷頭內(nèi)的加熱器將其加熱產(chǎn)生蒸汽，利用蒸汽的高溫來進(jìn)行除菌，可以更容易清除油漬咖啡漬等頑固的污漬，而且刷頭附一塊抹布，可以邊吸邊擦，一次完成清潔過程。此項(xiàng)技術(shù)最早發(fā)明于韓國(guó)，目前，在中國(guó)市場(chǎng)，lg和美的都推出了蒸汽吸塵器。2.旋風(fēng)集塵改進(jìn)集塵盒的結(jié)構(gòu)，使空氣在吸塵器內(nèi)部形成旋風(fēng)，更好地分離灰塵和空氣，以保證吸塵器的吸力更加持久。此項(xiàng)技術(shù)的領(lǐng)先者為英國(guó)的品牌戴森，目前國(guó)內(nèi)以此為賣點(diǎn)的有吸塵有科沃斯等3.震動(dòng)刷頭為了滿足吸塵器對(duì)于沙發(fā)，被褥，窗簾等的清潔需求，開發(fā)人員設(shè)計(jì)開發(fā)出震動(dòng)刷頭，利用刷頭內(nèi)部的塑料板每分鐘高達(dá)

13、3600次的高頻震動(dòng)，對(duì)被褥沙發(fā)等進(jìn)行拍打，以吸出其深層的灰塵，清除細(xì)菌和螨蟲等。4.寵物刷可以清楚寵物毛   這篇文章主要討論的是旋風(fēng)吸塵器，對(duì)于旋風(fēng)吸塵器性能的好壞決定于其中旋風(fēng)分離器性能的強(qiáng)弱。因此旋風(fēng)吸塵器設(shè)計(jì)的好壞主要取決于旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)的。所以這篇文章簡(jiǎn)單的介紹旋風(fēng)分離器，并對(duì)旋風(fēng)分離器的工藝計(jì)算、工藝尺寸的確定、結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算。 旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器是利用離心力作用凈制氣體的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，分離效率高，并可用于高溫含塵氣體的分離，而得到廣泛運(yùn)用。 旋風(fēng)分離器被廣泛的使用已經(jīng)有一百多年的歷史。它是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力將塵粒從氣流中分離出來。旋風(fēng)

14、分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部分。但人們還是對(duì)旋風(fēng)分離器有一些誤解。主要是認(rèn)為它效率不高。 還有一個(gè)誤解就是認(rèn)為所有的旋風(fēng)分離器造出來都是一樣的， 那就是把一個(gè)直筒和一個(gè)錐筒組合起來，它就可以工作。旋風(fēng)分離器經(jīng)常被當(dāng)作粗分離器使用，比如被當(dāng)做造價(jià)更高的布袋除塵器和濕式除塵器之前的預(yù)分離器。 事實(shí)上，需要對(duì)旋風(fēng)分離器進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和科學(xué)的設(shè)計(jì)， 讓它符合各種工藝條件的要求， 從而獲得最優(yōu)的分離效率。 例如， 當(dāng)在設(shè)定的使用范圍內(nèi)，一個(gè)精心設(shè)計(jì)的旋風(fēng)分離器可以達(dá)到超過99.9%的分離效率。和布袋除塵器和濕式除塵器相比，旋風(fēng)分離器有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 比如， 爆炸和著火始終威脅著布袋除塵器的使用，但旋風(fēng)分離器

15、要安全的多。旋風(fēng)分離器可以在1093 攝氏度和500 atm的工藝條件下使用。 另外旋風(fēng)分離器的維護(hù)費(fèi)用很低，它沒有布袋需要更換，也不會(huì)因?yàn)閲娝斐杀皇占蹓m的二次處理。 在實(shí)踐中，旋風(fēng)分離器可以在產(chǎn)品回收和污染控制上被高效地使用，甚至做為污染控制的終端除塵器。 在對(duì)旋風(fēng)分離器進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到塵粒受到的各種力的相互作用。 基于這些作用， 人們歸納總結(jié)出了很多公式指導(dǎo)旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)。 通常，這些公式對(duì)具有一致的空氣動(dòng)力學(xué)形狀的大粒徑塵粒應(yīng)用的很好。 在最近的二十年中， 高效的旋風(fēng)分離器技術(shù)有了很大的發(fā)展。這種技術(shù)可以對(duì)粒徑小到5微米粒子達(dá)到超過99%的分離效率。這種高效旋風(fēng)分離器

16、的設(shè)計(jì)和使用很大程度上是由被處理氣體和塵粒的特性以及旋風(fēng)分離器的形狀決定的。 同時(shí)，對(duì)進(jìn)入和離開旋風(fēng)分離器的管道和粉塵排放系統(tǒng)都必須進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)。 工藝過程中氣體和塵粒的特性的變化也必須在收集過程中被考慮。 當(dāng)然，使用過程中的維護(hù)也是不能忽略的。氣流在旋風(fēng)分離器內(nèi)的流動(dòng)情況和分離機(jī)理均非常復(fù)雜，因此影響旋風(fēng)分離器性能的因素較多，其中最重要的是物系性質(zhì)及操作條件。一般說來，顆粒密度大、粒徑大、進(jìn)口氣速度高及粉塵濃度高等情況均有利于分離。如含塵濃度高則有利于顆粒的聚結(jié)，可以提高效率，而且可以抑制氣體渦流，從而使阻力下降，所以較高的含塵濃度對(duì)壓力降與效率兩個(gè)方面都是有利的。但有些因素對(duì)這兩方面的影

17、響是相互矛盾的，如進(jìn)口氣速稍高有利于分離，但過高則導(dǎo)致渦流加劇，增大壓力降也不利于分離。因此，旋風(fēng)分離器的進(jìn)口氣速在1025m/s范圍內(nèi)為宜。氣量波動(dòng)對(duì)除塵效果及壓力降影響明顯。 1、進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣體必須確保用于計(jì)算和設(shè)計(jì)的氣體特性是從進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣體中測(cè)量得到的， 這包括它的密度，粘度，溫度，壓力，腐蝕性，和實(shí)際的氣體流量。我們知道氣體的這些特性會(huì)隨著工藝壓力，地理位置， 濕度，和溫度的變化而變化。改變?nèi)肟谇腥虢羌巴馔仓睆綄?duì)旋風(fēng)分離器性能的影響影響旋風(fēng)分離器性能的因素中，可以從改變其入口切入角和外筒直徑這兩個(gè)方面考慮工藝的優(yōu)化。根據(jù)模擬結(jié)果顯示，r=6000mm、=7.5°

18、構(gòu)造的旋風(fēng)分離器效率接近95%，分離效果較好。現(xiàn)實(shí)驗(yàn)人員研究的就是在此基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先，把入口切入角改為=9°及=6°兩組，發(fā)現(xiàn)=9°比=6°入口速度高，但速度衰減慢，速度場(chǎng)分布均勻，速度偏差小，減少了對(duì)顆粒的二次卷吸，在外筒壁面處速度高，分離效率提高了。其次，實(shí)驗(yàn)人員將外筒直徑由6000mm變更為5600mm、5800mm、6200mm、6400mm，發(fā)現(xiàn)當(dāng)直徑增大，離心力作用小，分離效率降低；直徑減少后，分離效果好，但由于在下部形成內(nèi)旋渦卷吸了一些下沉顆粒，分離效果下降。故可利用此外筒直徑與分離效率的變化關(guān)系，尋找最合適的外筒直徑大小，以達(dá)到最

19、佳的分離效率。2、進(jìn)入旋風(fēng)分離器的塵粒和氣體特性一樣，我們也必須確保塵粒的特性參數(shù)就是從進(jìn)入旋風(fēng)分離器的塵粒中測(cè)量獲得的。很多時(shí)候，在想用高效旋風(fēng)分離器更換低效旋風(fēng)分離器時(shí)，人們習(xí)慣測(cè)量排放氣流中的塵?；蛞咽占膲m粒。 這種做法值得商榷，有時(shí)候是不對(duì)的。獲得正確的塵粒信息的過程應(yīng)該是這樣的。首先從進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣流中獲得塵粒樣品， 送到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室決定它的空氣動(dòng)力學(xué)粒徑分布。有了這個(gè)粒徑分布就可以計(jì)算旋風(fēng)分離器總的分離效率。 實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)入旋風(fēng)分離器的塵粒不是單一品種。不同種類的塵粒比重和物理粒徑分布都不相同。但空氣動(dòng)力學(xué)粒徑分布實(shí)驗(yàn)有機(jī)地將它們統(tǒng)一到空氣動(dòng)力學(xué)粒徑分布中。3、另外影響旋風(fēng)分

20、離器的設(shè)計(jì)的因素包括場(chǎng)地限制和允許的壓降。 例如，效率和場(chǎng)地限制可能會(huì)決定是否選用并聯(lián)旋風(fēng)分離器， 或是否需要加大壓降， 或兩者同時(shí)采用。 4、旋風(fēng)分離器的形狀 旋風(fēng)分離器的形狀是影響分離效率的重要因素。 例如， 如果入口尺寸， 錐體尺寸， 排氣管， 以及排放口不一樣，兩個(gè)相同筒徑的旋風(fēng)分離器會(huì)有相當(dāng)大的效率差別。圖1分離器 在圖1中， 分離器a的設(shè)計(jì)形式會(huì)造成一些問題： 入口設(shè)計(jì)可能不能提供充分的入口速度和想要的速度分布。切線式入口可能造成排氣管的磨損和因?yàn)榕艢夤艿母蓴_造成入口氣流紊亂。還有就是可能會(huì)造成入口氣流和排出氣流的短路， 夾帶塵粒而出造成分離效率下降。考慮不周的內(nèi)部設(shè)計(jì)會(huì)造成氣流紊

21、亂。這種情況下就會(huì)把本來應(yīng)被收集的塵粒裹挾到向上的排出氣流中而逃出分離器。急速的錐體直徑變化， 會(huì)造成筒體和錐體連接處的磨損。它也阻止了收集到的塵粒平滑地從筒體到錐體的運(yùn)動(dòng)。這樣的錐體下部很容易被磨損。很明顯，在分離器和卸灰閥之間沒有用以幫助分離的灰斗。5、入口管道的設(shè)計(jì)不合適的管道設(shè)計(jì)是最常見的造成進(jìn)入旋風(fēng)分離器流量不足的重要原因。 事實(shí)上， 有一個(gè)普遍現(xiàn)象，那就是配置的風(fēng)機(jī)不能滿足系統(tǒng)的流量要求。 因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的壓降超過了風(fēng)機(jī)能滿足的壓頭，這樣風(fēng)機(jī)就自動(dòng)移到高壓降，低流量的狀態(tài)工作。另外，很多設(shè)計(jì)人員因?yàn)橐恍┰驎?huì)在分離器入口前放一個(gè)彎頭（如圖2）。圖2 分離器入口前放一個(gè)彎頭實(shí)際上，為了

22、達(dá)到好的分離效果， 氣體應(yīng)該通過直管進(jìn)入分離器，直管的長(zhǎng)度約為6-8倍入口管直徑（有資料上說4-10倍的）。這樣做主要是為了防止塵粒濃聚在彎頭外側(cè)再進(jìn)入分離器，氣體中的塵粒在氣流中分配不均。 6、塵粒排出設(shè)計(jì) 不恰當(dāng)?shù)男痘以O(shè)計(jì)能造成粉塵的二次夾帶。 比如許多人認(rèn)為風(fēng)機(jī)設(shè)在分離器上游時(shí)，分離器進(jìn)行正壓運(yùn)行， 此時(shí)不必設(shè)灰斗或卸灰閥。這是不對(duì)的。 事實(shí)上，旋風(fēng)分離器內(nèi)部向上的旋流不管是由正壓或負(fù)壓產(chǎn)生的，都具有夾帶粉塵的能力。 在任何情況下，灰斗和卸灰閥都必須納入設(shè)計(jì)考慮之中（圖3）。圖3 灰斗和卸灰閥 設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)特別注意防止旋風(fēng)分離器底部漏風(fēng)，因?yàn)樾L(fēng)分離器通常是負(fù)壓運(yùn)行。實(shí)踐證明，旋風(fēng)分離

23、器漏風(fēng)5%，效率降低50%，旋風(fēng)分離器漏風(fēng)15%，效率接近于零。因而，必須采用氣密性好的卸灰閥。7、分離過程中氣體和塵粒特性的改變?cè)趯?shí)際分離過程中，氣體和塵粒特性的變化會(huì)造成很嚴(yán)重的問題。 比如在一個(gè)沒有沒有保溫的分離器中可能會(huì)碰到結(jié)露的問題。因?yàn)橥ㄟ^分離器時(shí)， 氣體損失了熱量，氣溫下降到露點(diǎn)溫度或以下所致。 這時(shí)可以看到本應(yīng)干的塵粒變成了濕的。 分離器內(nèi)壁也有塵粒結(jié)層現(xiàn)象。因?yàn)闅饬餍D(zhuǎn)摩擦，塵粒也會(huì)荷電，導(dǎo)致物料架橋現(xiàn)象出現(xiàn)，不易被排到灰斗或堵塞排料口造成卸灰閥排料不暢。 在有的情況下，還可能導(dǎo)致爆炸和著火。所以在分離器設(shè)計(jì)中， 接地是必須的。 旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和操作含塵氣體從圓筒上部長(zhǎng)方形

24、切線進(jìn)口進(jìn)入旋風(fēng)分離器里,進(jìn)口的氣體速度約為1520m/s。含塵氣體沿圓筒內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內(nèi)層，氣固得以分離。在圓錐部分，由于旋轉(zhuǎn)半徑縮小而切向速度增大，氣流與顆粒繼續(xù)作下螺旋運(yùn)動(dòng)。在圓錐的底部附近，氣流轉(zhuǎn)為上升旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后由上部出口管排出。固相沿內(nèi)壁落入灰斗，如圖4工業(yè)上廣泛使用的旋風(fēng)分離器有兩中型式，如圖5對(duì)于旋風(fēng)分離器中的顆粒來說，同一顆粒所受的離心力與重力之比，為 1其中， r顆粒到旋轉(zhuǎn)軸中心的距離 圓筒旋轉(zhuǎn)的角速度 n圓筒的轉(zhuǎn)速，稱為離心分離數(shù)是表示離心力大小的指標(biāo)。 旋風(fēng)分離器不適用于處理粘度較大，濕含量較高及腐蝕性較大的粉塵，氣量的波動(dòng)對(duì)除塵

25、效果及設(shè)備阻力影響較大。 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，無運(yùn)動(dòng)部件，操作范圍廣，不受溫度、壓力限制，分離效率高。一般用于除去直徑5um以上的塵粒，也可分離霧沫。對(duì)于直徑在5um以下的煙塵，一般旋風(fēng)分離器效率已不高，需用袋濾器或濕法捕集。其最大缺點(diǎn)是阻力大、易磨損。旋風(fēng)分離器的性能參數(shù)在滿足氣體處理量的前提下，評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)是塵粒的分離性能和氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降。（1）分離性能分離性能的好壞常用理論上可以完全分離下來的最小顆粒尺寸：臨界粒徑及分離效率表示。 臨界粒徑 臨界粒徑是指在與重力降塵室的情況相同，旋風(fēng)分離器能100%除去的最小顆粒直徑。推導(dǎo)臨界粒徑計(jì)算式的假設(shè)有以下幾

26、個(gè)。、進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣流在器內(nèi)按入口形狀（即寬度為b）沿圓筒旋轉(zhuǎn)n圈，沉降距離為b，即由內(nèi)旋轉(zhuǎn)半徑r=（0.5d-b）沉降到d/2處。 、器內(nèi)顆粒與氣流的流速相同，它們的平均切向速度等于進(jìn)口氣速。 、顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)服從斯托克斯定律。斯托克斯定律: 2其中圓筒旋轉(zhuǎn)的角速度筒內(nèi)混合物的密度混合物中顆粒物的密度混合物的黏度在半徑r=（0.5d-b）處的粒徑 可知，在半徑r=（0.5d-b）處粒徑的顆粒向筒壁半徑方向的沉降速度為： 3 由此式可知，r小而u一定時(shí)，沉降速度最大，對(duì)與氣流以切向流入的旋風(fēng)分離器，時(shí)間=0，顆粒（0.5d-b）處；時(shí)，顆粒沉降到器壁，即d/2處，則有 4積分得 5式中為沉

27、淀時(shí)間。氣流的平均旋轉(zhuǎn)半徑=（d-b）/2，則旋轉(zhuǎn)n圈的停留時(shí)間為 6若在各種不同粒徑的塵粒中，有一種粒徑的兇狠里所需沉降時(shí)間等于停留時(shí)間，則該粒徑就是理論上能完全分離的最小粒徑，即臨界粒徑，用表示。由式5與6等號(hào)右邊值相等可求得 7 計(jì)算時(shí)通常取n=5 愈小，分離效率愈高，由估算式可見隨b的加大而增大，即效率隨b增大而減小。當(dāng)氣體處理量很大又要求較高的分離效果時(shí)，常將若干小尺寸的旋風(fēng)分離并聯(lián)使用，稱為旋風(fēng)分離器組。粘度減小，進(jìn)口氣速提高有利于提高分離效率。分離效率 分離效率通常有兩種表示方法 總效率：指被除去的顆粒占?xì)怏w進(jìn)入旋風(fēng)分離器時(shí)帶入的全部顆粒的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 8 其中 旋風(fēng)分離器入口氣體

28、含塵濃度 旋風(fēng)分離器出口氣體含塵濃度總效率是工程上最常用的，也是最易測(cè)定的分離效率，其缺點(diǎn)是不能表明旋風(fēng)分離器對(duì)不同粒子的不同分離效果。 粒級(jí)效率：粒級(jí)效率指按顆粒大小分別表示出其被分離的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。含塵氣體中的顆粒通常是大小不均的，通過旋風(fēng)分離器后，各種尺寸的顆粒被分離下來的百分率也不相同。通常把氣流中所含顆粒的尺寸范圍等分成幾個(gè)小段，則其中平均粒徑為的第i小段范圍顆粒的粒級(jí)效率定義為： 9 不同粒徑的顆粒，其粒級(jí)效率是不同的。根據(jù)臨界粒徑的定義，粒徑大于或等于臨界粒徑的顆粒，=100%。粒級(jí)效率為50%的顆粒直徑稱為分割直徑: 10 對(duì)于同一型式且尺寸比例相同的旋風(fēng)分離器，無論大小，皆可通用

29、同一條粒級(jí)曲線。標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的p與d/的關(guān)系：總效率0=xipi，xi為進(jìn)口處第i段顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率。旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降 氣體通過旋風(fēng)分離器的壓力損失（單位為），可用進(jìn)口氣體壓力的某一倍數(shù)。 壓強(qiáng)降可表示為進(jìn)口氣體動(dòng)能的倍數(shù)： 11式中的阻力系數(shù)用下式計(jì)算 12 此式中的分離器尺寸符號(hào)與圖5中相同。由于分離器各部分的尺寸都是d的倍數(shù)，所以只要進(jìn)口氣速相同，不管多大的旋風(fēng)分離器，其壓力損失都相同。因此，壓力損失相同時(shí)，小型分離器的b=d/5值較小，由于式7可知小型分離器的個(gè)大的分離器，可以提高分離效率。旋風(fēng)分離器的壓力一般約為12。 確定設(shè)計(jì)方案 計(jì)算旋風(fēng)分離器基本尺寸由于所設(shè)計(jì)的吸塵

30、器是家用型，所以它的工作環(huán)境都是在常溫常壓下進(jìn)行。查表的20、0.101mpa時(shí)空氣的密度=1.21kg/，黏度=1.81×。選用常用工業(yè)旋風(fēng)分離器中的第一類，如圖5（a）。 已知，進(jìn)口切向風(fēng)速：u=18m/s，假設(shè)，氣體流量=0.25根據(jù)圖5（a）中的尺寸比例，由式12計(jì)算阻力系數(shù)： 13由式11，阻力損失得: 14 又有： 15式中k為阻力系數(shù)，一般k=16，得： 16氣體流量： 17解，得 d=0.3402340mm由此求得旋風(fēng)分離器的其他尺寸為：l=340mm，h=680mm，b=68mm， h=204mm，d=170mm結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算入口設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的切向入口結(jié)構(gòu)通常采用

31、橫截面是矩形的流道，而圓管形切向入口約旋風(fēng)分離器大多數(shù)用在小型的采樣旋風(fēng)分離器中。在某些要求不嚴(yán)格的應(yīng)用中，簡(jiǎn)單的圓管形入口能夠到達(dá)所要求的分離性能時(shí)，或者在在簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)和低廉造價(jià)成為首選因素時(shí)，則可以使用這種簡(jiǎn)單的圓管入口結(jié)構(gòu)。如某些現(xiàn)場(chǎng)使用的旋風(fēng)分離器和糧谷加工用旋風(fēng)分離器就是事例。一般矩形入口與旋風(fēng)分離器本體直接結(jié)合成一體。但當(dāng)旋風(fēng)分離器的前面為圓管流道時(shí)，就需要設(shè)置一個(gè)從圓形到矩形的過渡段（如圖6）。這個(gè)過渡段的位置一般靠近旋風(fēng)分離器本體。由于流動(dòng)的管道發(fā)生變化，可能導(dǎo)致流體的邊界層分離和附加的湍流擾動(dòng)，因此設(shè)計(jì)方圓過渡的形式應(yīng)像文丘里流量計(jì)那樣來設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的入口過渡段，收縮角不超過

32、，擴(kuò)散角不超出。 圖6，圓管形流道到矩形流道的過渡段若入口過渡段的設(shè)計(jì)的非常短，則除了產(chǎn)生湍流擾動(dòng)之外，還導(dǎo)致顆粒的結(jié)垢及旋風(fēng)分離器入口局部區(qū)域的沖蝕磨損加劇。所以安裝過渡段，在一定程度上使旋風(fēng)分離器入口來流速降低，也可能會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)垢現(xiàn)象。旋風(fēng)分離器最簡(jiǎn)單的入口結(jié)構(gòu)是所謂的矩形入口，這種入口結(jié)構(gòu)可以與旋風(fēng)分離器外壁平齊結(jié)合在一起。如果入口面積相當(dāng)大或者粉料濃度比較高時(shí)，則最好在徑向上增加入口面積。為使它與旋風(fēng)分離器本體的外壁光滑地結(jié)合在一起（圖7）。需要逐漸收縮使外半徑逐漸過渡到與旋風(fēng)分離器本體的外徑一致，這就是“蝸殼”式入口結(jié)構(gòu)。 圖7，旋風(fēng)分離器的蝸殼式入口結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)緊湊，大氣量的旋風(fēng)分

33、離器中，蝸殼式入口也可以用來避免入口的氣流直接沖涮升氣管，因此也就防止了流體流動(dòng)的湍流擾動(dòng)和可能產(chǎn)生的沖蝕問題。雖然有些制造商把蝸殼式入口看成一個(gè)與入口濃度無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上這是串聯(lián)旋風(fēng)分離器的第一級(jí)旋風(fēng)分離器的碰撞，因此種入口結(jié)構(gòu)也降低了顆粒的反彈與返混。一些設(shè)備設(shè)計(jì)人員常常采用這種入口結(jié)構(gòu)的另外一個(gè)原因是氣流從入口到旋風(fēng)分離器內(nèi)部是一個(gè)比較平穩(wěn)的氣體動(dòng)力學(xué)過渡過程，同時(shí)也對(duì)高入口濃度氣流中的顆粒提供了一定的預(yù)分離空間。對(duì)于帶有蝸殼式入口的旋風(fēng)分離器而言，這種蝸殼式入口對(duì)其分離性能的影響與保持升氣管直徑不變而增加旋風(fēng)本體直徑所產(chǎn)生的作用相似。因此相對(duì)于通常的矩形，圓管形或者導(dǎo)流葉式的入

34、口，蝸殼式入口增大了旋風(fēng)分離器的入口半徑。這個(gè)入口的增加，不僅帶來了進(jìn)流旋轉(zhuǎn)動(dòng)量的增加，這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)漩渦轉(zhuǎn)速度的增加，切割粒徑的減少，而且也伴隨著總壓力損失的增加。由于蝸殼入口的值較高。蝸殼式入口為圓筒環(huán)繞式蝸殼。圖7示意了和蝸殼。這些圓筒形蝸殼式入口形式。需要說明的是它們與“對(duì)數(shù)”螺旋不一樣。這希望圓筒環(huán)繞式蝸殼的曲線半徑不隨螺旋角變化。這使得它們的制造要相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)，所有按這種方式設(shè)計(jì)出的蝸殼，其外緣與入口輸送管的外壁相切，其尾邊與旋風(fēng)分離器筒體相切。對(duì)于圖7所示的和蝸殼，通過偏心距離來保證蝸殼的設(shè)計(jì)，偏心距離 18式中，r和分別是蝸殼和通體斷面半徑,其中。另外一種蝸殼式入口結(jié)構(gòu)為對(duì)數(shù)螺旋式

35、蝸殼。這種結(jié)構(gòu)可由曲線半徑r隨螺旋角不段變化來表征（如圖8），一般說來，這種對(duì)數(shù)螺旋式蝸殼可用式來表達(dá)： 19或 20式中，是螺旋的角坐標(biāo)，rad：r是角度處的螺旋半徑；是螺旋開始時(shí)的半徑（）；是螺旋尾部的半徑（）。圖8是由式在=4（在時(shí)）和=6（在時(shí)）的情況下給繪制出來的。圖8說明了圖9中的對(duì)數(shù)螺旋式蝸殼添于旋風(fēng)分離器本體間的結(jié)合。 圖7圖8椎體部分設(shè)計(jì) 旋風(fēng)分離器的圓錐體的幾何結(jié)構(gòu)，主要有： 旋風(fēng)分離器的主椎體段; 灰斗的椎體段，即灰斗園錐段以及可能的灰斗頂部段； 某些升氣管的設(shè)計(jì)； 在旋風(fēng)分離器進(jìn)入管和排出管中的園收縮或擴(kuò)散段。 設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器椎體部分時(shí)，其直徑d和，以及椎體高度h一般是

36、已知的。在這些參數(shù)給定的情況下，可以計(jì)算出椎體的長(zhǎng)度和和二維展開角，和的值和式計(jì)算： 21 22展開角的計(jì)算如下 23或 24 式中，的單位為度；是半維角如果 25或如果，則。排料口的結(jié)構(gòu)旋風(fēng)分離器排料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于旋風(fēng)分離器是否能除于良好的工作狀態(tài)，以及讓已經(jīng)分離出的粗顆粒是否會(huì)重新被夾帶到漩渦中，有很大的影響。圖示意了四種常用的排料口結(jié)構(gòu)。 圖9，排料口結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)中，灰斗直接連接在旋風(fēng)分離器的排料口上，這常導(dǎo)致漩渦尾部（有時(shí)也指漩渦尾巴）延伸到灰斗中收集顆粒的表面上，結(jié)果會(huì)夾帶其中一部分顆粒逃逸，這種情況在其他三種不同的排料口結(jié)構(gòu)中都避免了，在結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)圓筒段連接到排料口。一般說來，

37、這個(gè)圓筒段的長(zhǎng)度至少是旋風(fēng)分離器本身長(zhǎng)度的一半，尤其是在器壁光滑的旋風(fēng)分離器中。如果的確發(fā)生這樣的情況，則被氣流從灰斗中夾帶向上的顆粒，有被重新離心分離到（筒體）器壁的機(jī)會(huì)。由于這個(gè)原因，結(jié)構(gòu)（b）被認(rèn)為是最佳的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，但由于它的插入，要有足夠的軸向空間來保證。在結(jié)構(gòu)（c）和（d）中，設(shè)置了穩(wěn)渦器（簡(jiǎn)單的“防倒錐”），它可安裝在排料口下面（c）或者剛好在排料口上面（d）。穩(wěn)渦器的目的是向漩渦尾部提供一個(gè)平滑的表面，通過這個(gè)平滑表面，漩渦可以附著在它上面，并幫助旋轉(zhuǎn)渦穩(wěn)定在中心處。如果安裝旋風(fēng)分離器缺乏軸向高度的話，穩(wěn)渦器將是非常有用的。不應(yīng)將穩(wěn)渦器與防渦器搞混，見圖 。防渦器通常是一塊金屬板

38、或者一個(gè)交叉的“十字形”金屬板，放置在灰斗或者料腿上部，主要意圖是消除旋轉(zhuǎn)渦對(duì)灰斗和上部料腿區(qū)域產(chǎn)生的沖蝕，阻止其旋轉(zhuǎn)。這樣的防渦器將在旋風(fēng)分離器內(nèi)和灰斗較低的區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，同時(shí)也使得氣流旋轉(zhuǎn)速度極大地降低。因?yàn)檫@兩個(gè)因素的影響將導(dǎo)致總分離性能大大降低。為此，不推薦使用它。 圖10，旋風(fēng)分離器料腿上部區(qū)域的十字形“防渦器”對(duì)圖9 所示排料口結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)分離器，obermair-staudinger（2001）研究了它們的氣體流動(dòng)、壓降和分離效率。其相應(yīng)的性能測(cè)試參數(shù)列于表1中。根據(jù)比較得知結(jié)構(gòu)（a）沒有其他結(jié)構(gòu)有效。這可能是由于灰斗顆粒被重新夾帶所致。但它有一個(gè)較低的壓降。帶有穩(wěn)渦器的兩個(gè)

39、結(jié)構(gòu)（c）和（d），對(duì)分離效率有極大的改進(jìn)，但其壓降有些高，后者即結(jié)構(gòu)（d）尤其是如此。錐段加筒體延伸的設(shè)計(jì)，即結(jié)構(gòu)（b），表現(xiàn)出最好的分離性能，其壓力降介于（c）和（d）的中間。 表1在帶有穩(wěn)渦器的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該在穩(wěn)渦罩或穩(wěn)沃錐的兩側(cè)附近留出足夠的空間，以使氣體和顆粒能在這個(gè)空間流動(dòng)（mothes-loffler，1985）。在結(jié)構(gòu)（c）中，如果排料口尺寸為 ，則圖中所示的間隙空間約為。標(biāo)示在這個(gè)圖中的防倒錐的角度為 。這個(gè)角度在結(jié)構(gòu)（c）中稍微大一些。作為對(duì)上述結(jié)構(gòu)形式的總結(jié)，根據(jù)作者的觀點(diǎn)是，如果旋轉(zhuǎn)渦從旋風(fēng)分離器一直延伸到灰斗中，可以將結(jié)構(gòu)（b）灰斗錐體和筒體段上下顛倒過來，錐體底部的內(nèi)

40、徑應(yīng)該與筒體延伸段的內(nèi)徑一樣將獲得類似于結(jié)構(gòu)（b）的分離效果。 升氣管設(shè)計(jì)升氣管是一個(gè)簡(jiǎn)單的空心圓筒體，與外面的旋風(fēng)分離器筒體同心，它的內(nèi)插長(zhǎng)度大約延伸到與入口管底齊平的位置。它具有幾個(gè)重要的特征，其中至少包含了對(duì)內(nèi)漩渦直徑的定義（或者控制內(nèi)漩渦直徑的大?。?，這個(gè)內(nèi)漩渦在升氣管入口的下面，處于旋風(fēng)分離器的中心位置。另外升氣管的作用是將分離后的凈氣傳輸?shù)叫L(fēng)分離器的頂部排除。如像前面所論述的那樣，切割粒徑和壓力損失亮相與升氣管直徑密切相關(guān)。因?yàn)槠渲匾裕３１徽J(rèn)為是旋風(fēng)分離器的核心部分。 圖11，升氣管幾何結(jié)構(gòu)如圖11所示，升氣管有著不同的形狀和尺寸，這主要取決于設(shè)計(jì)目標(biāo)。下面將要介紹和討論一

41、下其中的一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。圖11 中的（a）、（b）和（c）示意了三種典型的圓筒形升氣管，其中的差別僅是長(zhǎng)度不同而已。這些是工業(yè)上最常用的幾何結(jié)構(gòu)。除非有其特別的原因改變升氣管的長(zhǎng)度，否則，一般情況下是把升氣管的長(zhǎng)度延伸到入口底板的位置，這是一個(gè)較好的設(shè)計(jì)原則如圖（a）所示。相對(duì)于圖（a）所示的“標(biāo)準(zhǔn)”升氣管長(zhǎng)度而言，圖（b）所示的短升氣管，它既有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)。短升氣管，制造費(fèi)用較少、質(zhì)量輕，通過旋風(fēng)分離器切向矩形入口檢查和維修比較方便，對(duì)升氣管與旋風(fēng)分離器頂板連接的焊縫所施加的應(yīng)力較?。ㄓ捎趶较蛘駝?dòng)有所降低），也會(huì)失蹤壓力損失稍微減小。但是，如果升氣管太短（入口高度的一半，或者更?。瑒t一部分

42、氣固流體將趨于從入口直接進(jìn)入升氣管走“短路”，使旋風(fēng)分離器的分離性能下降。反之，如果把升氣管延伸到入口管底板位置以下如圖（c）所示，關(guān)于費(fèi)用/重量、檢查的容易性、應(yīng)力、壓力損失和“短路”等一系列問題將產(chǎn)生與上述剛好相反的結(jié)果。關(guān)于“應(yīng)力”這一點(diǎn)很容易被忽視，因?yàn)樾L(fēng)分離器這個(gè)部位的設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)階段并非總能引起足夠的重視。在某些情況下，繞升氣管的流動(dòng)氣體將對(duì)升氣管產(chǎn)生沖擊，并引起升氣管的側(cè)向振動(dòng)。在升氣管與旋風(fēng)分離器頂板連接的圓周部位，這個(gè)振動(dòng)能導(dǎo)致疲勞裂縫。這樣形成的裂縫將造成氣流走“短路”，即直接從旋風(fēng)分離器頂板排出。同時(shí)，如果這個(gè)問題不及時(shí)得到解決的話，則會(huì)導(dǎo)致升氣管與頂板的完全斷裂，并

43、掉入旋風(fēng)分離器的底部。在圖11（d）、(e)和(f)中，縮口式升氣管的設(shè)計(jì)特征是在升氣管的入口處安裝一段圓錐加圓筒。在改進(jìn)的旋風(fēng)分離器中經(jīng)常看到這種結(jié)構(gòu)，通過減少升氣管的有效直徑來改善分離性能。然而，在有的原始設(shè)計(jì)中也采用這種結(jié)構(gòu)，尤其是在將來希望增大處理氣體流量的場(chǎng)合，在這種情況下，圓錐段便可去掉，在必要的情況下也可以用更大的圓筒來代替它。壓力恢復(fù)式升氣管與安裝在旋風(fēng)分離器頂板上的壓力恢復(fù)擴(kuò)壓管一起，用來把凈化氣流的一部分旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為靜壓力?；趍uschelknautz-brunner（1967）提供的數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)膲毫謴?fù)（內(nèi)旋渦壓力損失減少15%20%），可通過最簡(jiǎn)單的錐形升氣管來實(shí)現(xiàn)

44、，如圖11（g）所示。通過放置一個(gè)設(shè)計(jì)的很好的內(nèi)圓錐，如圖11（h）所示，則更加有效地實(shí)現(xiàn)壓力恢復(fù)（損失減少35%40%）。這種升氣管常常直接連接在旋風(fēng)分離器頂板上面的一個(gè)寬體出口擴(kuò)壓管或者出口蝸殼上。作為壓力恢復(fù)的目的，可以把一個(gè)特別設(shè)計(jì)的葉片部件插入到升氣管中，這個(gè)葉片的前入口邊應(yīng)與氣體進(jìn)入葉片的攻角一致，以免產(chǎn)生很大的擾動(dòng)和湍流，或者阻礙氣體的旋轉(zhuǎn)，葉片應(yīng)把旋轉(zhuǎn)流逐漸變成直流，即轉(zhuǎn)換為理想的純軸向流動(dòng)。決定是否使用這種復(fù)雜的壓力恢復(fù)型升氣管部件，關(guān)鍵在于它所節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用與結(jié)構(gòu)附加費(fèi)用的對(duì)比情況，以及對(duì)日常維護(hù)、安裝、檢查所帶來的影響。資料沒有說明使用這個(gè)壓力恢復(fù)葉片裝置對(duì)旋風(fēng)分離器體中

45、的流動(dòng)狀態(tài)、分離效率是否產(chǎn)生負(fù)面影響。圖11(i)和(j)是兩個(gè)長(zhǎng)度延伸的升氣管，其底部是封閉的，但側(cè)面有垂直縫或者氣孔，氣體必須經(jīng)過這些側(cè)面的垂直縫或者氣孔才能排出旋風(fēng)分離器。縫和氣孔有很多結(jié)構(gòu)形式，除了像螺旋形的縫和氣孔外，還包含單個(gè)或者多個(gè)縫口或者氣孔。這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是為了讓徑向進(jìn)氣速度沿軸向均勻分布。schmidt（1993）對(duì)這個(gè)裝置的多種形式作了設(shè)計(jì)和研究，發(fā)現(xiàn)其壓力損失能夠減少25%50%，并使（它是捕集效率在99%時(shí)的粒徑）減少3倍。然而，這樣的升氣管設(shè)計(jì)在實(shí)際中不是很普通，隨著這些“非傳統(tǒng)”設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累，也許在將來會(huì)得以改變。另外，機(jī)械設(shè)計(jì)者必須注意到應(yīng)該制定出特殊的措施以

46、保證長(zhǎng)體升氣管免受側(cè)面或徑向的沖擊振動(dòng)，也必須對(duì)檢查、安裝、磨損等問題給與考慮。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)分離器串聯(lián)在一起工作時(shí)，常常在第一級(jí)旋風(fēng)分離器的升氣管出口上直接安裝一個(gè)蝸殼式排氣口（如圖12）。它有兩個(gè)功能，首先作為一個(gè)的彎管來使用，在氣體進(jìn)入第二級(jí)或者第三級(jí)旋風(fēng)分離器之前，使升氣管中豎直流動(dòng)狀態(tài)的氣體轉(zhuǎn)向到水平流動(dòng)狀態(tài)。另外，這個(gè)蝸殼也可以作為一個(gè)預(yù)分離器來使用，把一些顆粒離心分離到蝸殼的外壁，這部分顆粒被直接輸送到下一級(jí)旋風(fēng)分離器的入口流道的外壁上。因而，可以把它視為下一級(jí)旋風(fēng)分離器的“入口蝸殼”，其功能相似于在高入口濃度時(shí)第一級(jí)旋風(fēng)分離器上的蝸殼式入口。 圖12，兩種蝸殼排氣口的俯視圖關(guān)

47、于圖12中的兩個(gè)排氣蝸殼，左邊蝸殼的功能基本上作為一個(gè) 的彎管，因?yàn)樗鼛缀鯖]有向顆粒提供足夠的時(shí)間或空間讓它分離到外壁上。由于它的緊湊設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，基本上沒有給系統(tǒng)增添重量，所以設(shè)計(jì)和制造都相當(dāng)容易。上述這些因素會(huì)影響到總成本，因此它是實(shí)際設(shè)計(jì)中最常采用的結(jié)構(gòu)。如果以獲得最佳的分離性能作為設(shè)計(jì)優(yōu)選的話，應(yīng)仔細(xì)考慮圖12（b）的全蝸殼結(jié)構(gòu)。但目前還沒有相關(guān)的研究文獻(xiàn)來估算上一級(jí)蝸殼圖12（b）的存在對(duì)旋風(fēng)分離器分離效率的影響。由于缺乏這樣的資料，對(duì)安裝這種全蝸殼結(jié)構(gòu)所得到的益處也缺乏評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)人員一般不采用全蝸殼結(jié)構(gòu)。在排氣速度需要降低（即將排氣擴(kuò)散到大氣中）的旋風(fēng)分離器上也可以安裝排氣蝸

48、殼。這與旋風(fēng)分離器是否是二級(jí)，或三級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)中的最后一級(jí)，或是唯一的一級(jí)無關(guān)，一個(gè)設(shè)計(jì)較好的排氣蝸殼如圖 12（b所示，可以作為一個(gè)能量或者壓力恢復(fù)裝置來使用。通過氣體流過蝸殼的方式，氣體得到平滑擴(kuò)散，可減少氣體速度，并把其能量轉(zhuǎn)換成升高的靜壓力。沒有這樣的蝸殼，氣體突然或完全膨脹后會(huì)伴有較大的動(dòng)能損失。應(yīng)用簡(jiǎn)單的能量平衡關(guān)系式（以伯努力方程的形式）可以看出，如果用一個(gè)蝸殼使氣體平滑的擴(kuò)散到大氣中，速度從47m/s僅下降到23m/s，用動(dòng)壓力來恢復(fù)靜壓力，可以實(shí)現(xiàn)的壓力恢復(fù)有100mm，否則湍流把它全部轉(zhuǎn)化成熱能。旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度關(guān)于旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度對(duì)壓降/效率的影響，從長(zhǎng)度和自然漩渦尾部?jī)蓚€(gè)方面

49、已經(jīng)進(jìn)行了討論。關(guān)于旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度是如何確定的，現(xiàn)在還不能給出一個(gè)一般性的回答。表 給出了實(shí)際中經(jīng)常使用的旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度的范圍。旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度的選擇是在可靠性（旋轉(zhuǎn)渦不應(yīng)該在器壁上終止）和分離性能之間的一個(gè)折衷。在其他情況相同時(shí)，增加旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度，將能逐漸提高分離性能并降低壓降。這里注意到maclean等人（1978）申請(qǐng)的專利，聲稱旋風(fēng)分離器最優(yōu)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為： 26式中，和 分別是排氣口和入口的橫截面積。這個(gè)專利聲稱使用這個(gè)長(zhǎng)度的有點(diǎn)是使分離性能更好和磨損更小，但沒有給出這個(gè)最有長(zhǎng)度是如何發(fā)現(xiàn)的。旋風(fēng)分離器的操作條件對(duì)于高入口濃度的工業(yè)用旋風(fēng)分離器，典型的入口速度一般在1518m/s（506

50、0ft/s）。對(duì)于大多數(shù)低入口濃度旋風(fēng)分離器或者第二級(jí)旋風(fēng)分離器，這個(gè)速度可以增加到2326m/s(7585ft/s）。在某些第三級(jí)旋風(fēng)分離器中，可以有更高的入口速度。即使如此，在高于30m/s的入口速度下，當(dāng)處理的顆粒具有磨損性時(shí)，沖蝕磨損會(huì)急劇增加，尤其是對(duì)旋風(fēng)分離器本體或錐體段下不的磨損。一般旋風(fēng)分離器對(duì)入口速度的變化要求不嚴(yán)格。基于某些特殊的應(yīng)用，即使入口速度下降到5m/s時(shí)，它們也運(yùn)行的相當(dāng)好。如果顆粒是靠氣力輸送進(jìn)入旋風(fēng)分離器的，則必須注意顆粒是否在在旋風(fēng)分離器的進(jìn)口輸送管中發(fā)生顆粒沉積。這可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定的流動(dòng)和較差的分離性能。如果顆粒在進(jìn)口輸送管中長(zhǎng)期沉積，也會(huì)影響到顆粒物料的

51、產(chǎn)品質(zhì)量。svarovsky（1981）根據(jù)旋風(fēng)分離器的壓降推薦了入口速度的變化范圍，使用經(jīng)驗(yàn)表明旋風(fēng)分離器的分離效率在非常高的壓降（或入口速度）下會(huì)逐漸降低，svarovsky（1981）推薦旋風(fēng)分離器應(yīng)該在40100m氣柱的壓降范圍內(nèi)操作。通過使用shepherd和lapple的壓降模型反算入口速度，得到2540m/s的入口速度范圍。使用casal和martinez-benet模型，其相應(yīng)的入口速度值為1525m/s。svarovsky指出，除了分離效率外，另一個(gè)限制入口速度的因素是旋風(fēng)分離器的磨損。他指出旋風(fēng)分離器的磨損與氣體速度的四次方成正比。上述討論完成了對(duì)切流式筒錐型旋風(fēng)分離器的設(shè)

52、計(jì)所考慮的要點(diǎn)。在下一節(jié)將討論帶導(dǎo)流葉片的筒型旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)。在討論中，將主要集中在旋風(fēng)分離器的自身細(xì)節(jié)上，對(duì)切流式旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)管分離器兩者的共同部分，上面的大多數(shù)討論對(duì)旋風(fēng)管分離器來說是同樣有效的，例如關(guān)于升氣管幾何結(jié)構(gòu)的討論。 帶導(dǎo)流葉片的旋風(fēng)管分離器的設(shè)計(jì)關(guān)于旋風(fēng)管分離器的設(shè)計(jì)，從公開發(fā)表的文獻(xiàn)上看，顯然要比筒錐型旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)少得多。旋風(fēng)管分離器的主要設(shè)計(jì)是入口導(dǎo)流葉片、旋風(fēng)管本體長(zhǎng)度和排料口區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)。 入口導(dǎo)流葉片的設(shè)計(jì)圖 13 示意了帶導(dǎo)流葉片的筒體型旋風(fēng)管分離器。導(dǎo)流葉片的設(shè)計(jì)在兩個(gè)方面給予關(guān)注：葉片的形狀（特別是進(jìn)出口角度）和葉片的厚度（它決定了有效的過流面積，因

53、而也決定了葉片流道中的速度）。 圖13，帶有軸對(duì)稱的導(dǎo)流葉片的筒形分離器在傳統(tǒng)的切流式旋風(fēng)分離器中，靠進(jìn)壁面的旋轉(zhuǎn)速度，是由入口管道內(nèi)的速度和入口的收縮系數(shù)決定的。而在旋風(fēng)管分離器中，它基本上是由葉片喉部的出流速度和葉片的出口角度決定的。圖 13為葉片的結(jié)構(gòu)示意。減小出口角會(huì)增大旋流強(qiáng)度和分離效率及壓降。如果角太小，則在葉片內(nèi)出現(xiàn)邊界層分離和激烈的湍流發(fā)生（nieuwstadt和dirkzwager，1995）。muschelknautz和trefz（1991）推薦的范圍為 。他們也推薦了葉片的柵距，的比值大約為1/4.這里定義的距離 是葉片的葉尖到前一個(gè)葉片曲線與直線的過渡點(diǎn)向葉片作垂線的交點(diǎn)距離。對(duì)葉片形狀的優(yōu)化，僅需作很少的改進(jìn)工作，就會(huì)得到最大的旋轉(zhuǎn)速度及最小的壓降。簡(jiǎn)單葉片的形狀是二維葉片，它僅在一個(gè)方向上彎曲，而三維葉片是扭曲的。因此，二維葉片的表面是由垂直于旋風(fēng)分離器軸線與葉片表面的交線構(gòu)成，這個(gè)交線總是與旋風(fēng)管分離器軸線相