1．結(jié)構(gòu)

旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣口、圓筒體、圓錐體、排氣管和排塵裝置組成，如圖5-4-1所示。

圖5-4-1旋風(fēng)除塵器組成結(jié)構(gòu)圖

2．工作原理

當(dāng)含塵氣流由切線進(jìn)口進(jìn)入除塵器后，氣流在除塵器內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，氣流中的塵粒在離心力作用下向外壁移動，到達(dá)壁面，并在氣流和重力作用下沿壁落入灰斗而達(dá)到分離的目的。

3．旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場分析

（1）流場組成

外渦旋——沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的氣流。

內(nèi)渦旋——沿軸心向上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的氣流。

渦流——由軸向速度與徑向速度相互作用形成的渦流。

包括上渦流——旋風(fēng)除塵器頂蓋，排氣管外面與筒體內(nèi)壁之間形成的局部渦流，它可降低除塵效率；

下渦流——在除塵器縱向，外層及底部形成的局部渦流。

（2）旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動

含塵氣流由切線進(jìn)口進(jìn)入除塵器，沿外壁由上向下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流即為外渦旋。外渦旋到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流即為內(nèi)渦旋。向下的外渦旋和向上的內(nèi)渦旋，兩者的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，塵粒在慣性離心力的推動下，要向外壁移動。到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。

氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，頂部的壓力發(fā)生下降，一部分氣流會帶著細(xì)小的塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，從排出管排出。這股旋轉(zhuǎn)氣流即為上渦旋。如果除塵器進(jìn)口和頂蓋之間保持一定距離，沒有進(jìn)口氣流干擾，上渦旋表現(xiàn)比較明顯。

對旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流運(yùn)動的測定發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的氣流運(yùn)動是很復(fù)雜的。除切向和軸向運(yùn)動外還有徑向運(yùn)動。特·林頓（T.Linden）在測定中發(fā)現(xiàn)，外渦旋的徑向速度是向心的，內(nèi)渦旋的徑向速度是向外的，速度分布呈對稱型。

（3）切向速度

切向速度是決定氣流速度大小的主要速度分量，也是決定氣流中質(zhì)點(diǎn)離心力大小的主要因素。

切向速度的變化規(guī)律為：

外渦旋區(qū)：r↑，切向速度ut↓；

內(nèi)渦旋區(qū)：r↑，切向速度ut↑。

圖5-4-2旋風(fēng)除塵器內(nèi)部的速度分布和壓力分布

圖5-4-2所示為實(shí)測的除塵器某一斷面上的速度分布和壓力分布

從該圖可以看出，外渦旋的切向速度是隨半徑r的減小而增加的，在內(nèi)、外渦旋交界面上，達(dá)到最大�？梢越普J(rèn)為，內(nèi)外渦旋交界面的半徑r₀≈（0.6～0.65）r_p（rp為排出管半徑）。內(nèi)渦旋的切向速度是隨r的減小而減小的，類似于剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

旋風(fēng)除塵器內(nèi)某一斷面上的切向速度分布規(guī)律可用下式表示：

外渦旋v_r1/n_r=c（5-4-1）

內(nèi)渦旋v_t/r=c‘（5-4-2）

式中

v_t——切向速度；

r——距軸心的距離；

c‘、c、n——常數(shù)，通過實(shí)測確定。

一般n=0.5～0.8，如果近似的取n=0.5

（4）徑向速度

實(shí)測表明，旋風(fēng)除塵器內(nèi)的氣流除了作切向運(yùn)動外，還要作徑向的運(yùn)動，外渦旋的徑向速度是向心的，而內(nèi)渦旋的徑向速度是向外的。氣流的切向分速度vt和徑向分速度w對塵粒的分離起著相反的影響，前者產(chǎn)生慣性離心力，使塵粒有向外的徑向運(yùn)動，后者則造成塵粒作向心的徑向運(yùn)動，把它推入內(nèi)渦旋。

如果近似認(rèn)為外渦旋氣流均勻地經(jīng)過內(nèi)、外渦旋交界面進(jìn)入內(nèi)渦旋，見圖5-4-3所示，那末在交界面上氣流的平均徑向速度

（5-4-4）

式中

L——旋風(fēng)除塵器處理風(fēng)量，m³/s；

H——假想圓柱面（交界面）面度，m；

r0——交界面的半徑，m。

（5）軸向速度

外渦旋的軸向速度向下，內(nèi)渦旋的軸向速度向上。在內(nèi)渦旋，隨氣流逐漸上升，軸向速度不斷增大，在排氣管底部達(dá)到最大值。

（6）壓力分布

壓力分布：軸向壓力變化較��；徑向壓力變化大，外側(cè)高，中心低，軸心處為負(fù)壓。

圖5-4-3交界面上氣流的徑向速度

旋風(fēng)除塵器內(nèi)軸向各斷面上的速度分布差別較小，因此軸向壓力的變化較小。從圖5-4-20可以看出，切向速度在徑向有很大變化，因此徑向的壓力變化很大（主要是靜壓），外側(cè)高中心低。這是因?yàn)闅饬髟谛L(fēng)除塵器內(nèi)作圓周運(yùn)動時，要有一個向心力與離心力相平衡，所以外側(cè)的壓力要比內(nèi)側(cè)高。在外壁附近靜壓最高，軸心處靜壓最低。試驗(yàn)研究表明，即使在正壓下運(yùn)行，旋風(fēng)除塵器軸心處也保持負(fù)壓，這種負(fù)壓能一直延伸到灰斗。據(jù)測定，有的旋風(fēng)除塵器當(dāng)進(jìn)口處靜壓為+900Pa時，除塵器下部靜壓為－300Pa。因此，除塵器下部不保持嚴(yán)密，會有空氣滲入，把已分離的粉塵重新卷入內(nèi)渦旋。
 

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