旋风预热器的工作参数有哪些

第一篇：旋风预热器的工作参数有哪些

旋风预热器的工作参数有哪些

预热器属于悬浮态传热，由于气固接触，传热面积大，传热效率高。生料粉悬浮态传热面积是堆积态传热面积的2000多倍，悬浮态的气固传热系数也比堆积态传热系数提高了12 ~ 23倍。

(1)预热器热效率η物料在预热器中所获得的热量与输入预热器热量之比。

η =(QQ2tm1)/(tg1-tg2)

式中ε——预热器升温系数，以小数表示；

tm1，tm2 ——分别表示进出预热器物料的温度（℃）；

tg1，tg2 ——分别表示进出预热器气体的温度（℃）。

(3)分解效率分解效率是预热器回收粉体的能力，一般用废气中粉尘含量来评价。预热器的分解速率，特别是1级预热器的分解效率，直接影响到水泥生产成分和大气环境。影响预热器分离效率的因素除了预热器本身的结构外，主要是操作中的漏风。

(4)压力损失ΔP预热器压力损失是指预热器进口和出口压力差，主要是由预热器结构决定的。它直接影响系统的电耗，实际生产中要尽可能降低。

公司成套生产线包括： 新型水泥生产线、活性石灰生产线、陶粒生产线、石料生产线、制砂生产线、选矿生产线、石英砂生产线、碎石生产线、加气混凝土设备，为你提供更为专业的服务。

公司视产品质量为企业的生命。公司生产的球磨机设备，包括水泥球磨机、节能球磨机、陶瓷球磨机、超细球磨机、防爆球磨机、搅拌球磨机、管式球磨机、湿式球磨机、溢流型球磨机、选矿球磨机等。我厂设备具有性能可靠、设计合理、操作方便、工作效率高等特点。产品严格按照IS09002国际质量认证体系标准生产，公司生产的水泥设备由熟料细碎机、水泥球磨机、管磨机、风扫煤磨机、冷却机、预热器和烘干机等主要设备组成，配合气箱式脉冲袋收尘器、链式输送机、提升机、水泥粉磨站可组成完整的水泥生产线。该生产线具有高效、低能、处理量高、经济合理等优点。

第二篇：旋风分离器工作原理

旋风分离器工作原理

当含尘气体由切向进气口进入旋风除尘器时，气流由直线运动变为圆周运动，旋转气流的绝大部分沿除尘器内壁呈螺旋形向下、朝向锥体流动，通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的粉尘粒子甩向除尘器内壁面。粉尘粒子一旦与除尘器壁面接触，便失去径向惯性力而依靠向下的动量和重力作用沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据旋矩不变原理，其切向速度不断提高，粉尘粒子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除尘器中部由下反转向上继续做螺旋形运动，构成内旋气流。最后净化气体经排气管排出，但仍有小部分未被捕集的粉尘粒子也随之排出。自进气管流入的另一小部分气体则向除尘器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动。当到达排气管下端时，即反转向上跟随上升的内旋气流一同从排气管排出，分散在这一部分气流中的粉尘粒子也随同被带走。

旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。由于它结构简单、无运动部件、制造安装投资较少、操作维护简便、性能稳定、受含尘气体的浓度和温度影响较少、压损中等、动力消耗不大，所以广泛用于许多领域。

第三篇：旋风除尘器工作原理

旋风除尘器工作原理

旋风式除尘器的组成及内部气流 旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5,2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80,85%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和服饰的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000?，压力达500×105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为500,2000Pa。

优点

按照前面轴向速度对流通面积积分的方法，一并计算常规旋风除尘器安装了不同类型减阻杆后下降流量的变化，并将各种情况下不同断面处下降流量占除尘器总处理流量的百分比绘入，为表明上、下行流区过流量的平均值即下降流量与实际上、下地流区过流量差别的大小。可看出各模型的短路流量及下降流量沿除尘器高度的变化。与常规旋风除尘器相比，安装全长减阻杆1#和4#后使短路流量增加但安装非全长减阻杆H1和H2后使短路流量减少。安装1#和4#后下降流量沿流程的变化规律与常规旋风除尘器基本相同，呈线性分布，三条线近科平行下降。但安装H1和H2后，分布呈折线而不是直线，其拐点恰是减阻杆从下向上插入所伸到的断面位置。由此还可以看到，非全长减阻杆使得其伸至断面以上各断面的下降流量增加，下降流量比常规除尘器还大，但接触减阻杆后，下降流量减少很快，至锥体底部达到或低于常规除尘器的量值。

短路流量的减少可提高除尘效率，增大断面的下降流量，又能使含尘空气在除尘器内的停留时间增长，为粉尘创造了更多的分离机会。因此，非全长减阻杆虽然减阻效果不如全长减阻杆，但更有利于提高旋风除尘器的除尘效率。常规旋风除尘器排气芯管入口断面附近存在高达24%的短路流量，这将严重影响整体除尘效果。如何减少这部分短路流量，将是提高效率的一个研究方向。非全长减阻杆减阻效果虽然不如全长减阻杆好，但由于其减小了常规旋风除尘器的短路流量及使断面下降流量增加、使旋风除尘器的除尘效率提高，将更具实际意义。

旋风除尘器是使含尘气流作高速旋转运动，借助离心力的作用将颗粒物从气流中分离并收集下来的除尘装置。进入旋风除尘器的含尘气流沿简体内壁边旋转边下降，同时有少量气体沿径向运动到中心区域中，当旋转气流的大部分到达锥体底部附近时，则开始转为向上运动，中心区域边旋转边上升，最后由出口管排出，同时也存在着离心的径向运动。通常将旋转向下的外圈气流称为外旋涡，而把锥体底部的区域称为回流区或者混流区。旋风除尘器烟气中所含颗粒物在旋转运动过程中，在离心力的作用下逐步沉降茁涂尘器的内壁上，并在外旋涡的推动和重力作用下，大部分颗粒物逐渐沿锥体内壁降落到灰斗中。此外，进口气流中的少部分气流沿简体内壁旋转向上，到达上顶端盖后又继续沿出口管外壁旋转下降，最后到达出口管下端附近被上升的气流带走。通常把这部分气流称为上旋涡。随着上旋涡，将有少量细颗粒物被内旋涡向上带走。同样，在混流区内也有少部分细颗粒物被内旋涡向上带起，并被部 分带走。旋风除尘器就是通过上述方式完成颗粒物的捕集的。捕集到的颗粒物位于除尘器底部的灰斗中，从除尘器排出是气体中仍会含有部分细 小颗粒物。旋风除尘器的形式多。按气流进入的方式不同，可大致分为切向进入和轴向进入两大类。轴向进入式是靠导流叶片促使气流旋转的，因此也叫导流叶片旋转式。轴向进入式又可分为逆流式和直流式。切向进入式又分为直人式和蜗壳式等形式:直人式的入口管外壁与筒体相切;而蜗壳式的入口管内壁与筒体相切。我公司采 用的是切向直入式旋风除尘器。旋风除尘器适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高(80,160毫米水柱)的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。

改进型的旋风分离器在部分装置中可以取代尾气过滤设备。

第四篇：球磨机工作参数

第2章 球磨机工作参数和效率的关系

为了全面了解球磨系统的特性，深入认识该系统，从众多错综复杂的影响因素中，找出影响球磨机内部参数的主要因素，抛弃次要因素，本章将对影响球磨机内部参数的因素进行分析，把握它们之间的相互制约关系，为过程模型的建立和球磨机内部参数的优化奠定基础。

2.1球磨机简介

通过物理方法进行的任何矿石浓缩处理均需要将矿石从脉石中分离出来，需将矿石粉碎成要求的尺寸。到目前为止，球磨机以其投资成本低、安装快速容易、使用维护费用低、磨出的物料形状好和生产能力上的优势，成为工业上应用最广泛的产品，用于将易碎、有粘性、腐蚀性较小的矿石块料磨碎成要求的尺寸，产生的细屑最少且适应处理特性在很广范围内变化的矿石。其磨矿的基本原理是当球磨机以一定的速度作旋转运动时，装入筒内的钢球在筒体衬板和钢球之间的摩擦力、钢球的重力以及由于磨机旋转而产生的离心力的作用下，将随着筒体作旋转的上升运动，被提升到一定的高度，然后当钢球的重力(实际上是重力的径向分力)大于或等于离心力时，就开始脱离筒体内壁，按照某一轨迹降落。这种周而复始的运动就产生了连续的冲击和研磨作用，从而粉碎物料，其中钢球主要的运动状态如图1所示。

（a）抛落式

（b）泻落式

图1钢球的两种主要运动形态

球磨过程是复杂而又多变的生产系统，它具有下列特点：(1)影响因素多，是选矿工业中可变参数最多的作业之一，而且各因素之间相互影响、相互制约，检测也比较困难。这些影响参数大致可以分为三大类:（1）物料性质方面有:矿石的可磨度、给料粒度、产品细度等;（2）磨机结构方面有;磨机的结构、尺寸、衬板形状等;（3）磨机操作方面有:介质添加制度(如介质尺寸配比以及材质、介质充填率)、磨机转速、磨机给料量、磨矿浓度等。

上述因素中，第一类是磨矿过程的自变量，也是磨矿过程中干扰的主要来源。第二类被确定以后一般就不改变了(理想情况下)。第三类则是球磨机的工作条件，如果设备维修以及添加钢球的材质都是正常的，则其可改变的条件就是磨机转速、加球制度(介质配比和数量)、磨机给料量和磨矿浓度。一旦磨机加球制度、磨机给料量和磨矿浓度，则只有转速固定是可以变化的。

(2)非线性：磨矿回路的参数因设备磨损程度不同是变化的，它们之间的关系是非线性的。如球磨机衬板的磨损，改变了其有效容积:钢球消耗量与添加量失调，改变了装球量和钢球的比例。又如，球磨机磨矿效率与其负荷之间的关系就是非线胜的，有最大值，它随工况变化而变化.(3)时变性：磨矿过程中的许多因素如原矿性质、装球量、磨机衬板厚度等都是时变的。(4)滞后大。(5)机理复杂。

(6)随机干扰因素多而且严重，这主要表现为：

① 来自不同采区或同一采区不同采段的矿石，可磨性存在很大的差异，人工操作己经难以识别和作出相应操作以适应矿石性质的变化，导致生产率降低，消耗增大，对于贫、难、杂矿石这一问题尤为突出。

② 相关性极强的众多过程变量，如原矿性质、给矿量、磨矿浓度等;种变量的波动会引起其它变量乃至整个作业的改变。

③ 非自动化操作时人为干扰因素多，主要起因于磨机操作者的素质和技术水平。由于操作不及时而引起的任何问题，都不仅直接影响该作业或回路，甚至影响整个选矿厂的经济技术指标。

球磨机合理的内部工作参数是取得最佳磨矿效果的必要条件。磨矿理论和实践表明:保持球磨机在最佳工作状态下运行，不仅能提高球磨机的处理能力，从而提高球磨机的工作效率，而且对提高磨矿产品乃至整个选矿厂的生产指标以及节能降耗都具有十分重要的意义。

球磨系统处于动态平衡时的工作状态为理想的稳定状态。此状态下的球磨过程属准平稳随机过程。除由于各种随机干扰所产生些波动之外，各变量的均值不随时间而变。介质在沿磨机长度上的分布和输入磨内的能量保持均匀;物料粒度分布的轴向梯度保持不变。因此，在输入(给水给料量、给料粒度、可磨性)稳定的条件下，系统将有稳定输出(产量、产品浓度、粒度分布及工作噪声).球磨系统这种自均匀和自稳定趋势可从广义热力学第二定律得到解释；作为一个独立系统不管内部如何变化，其嫡总要趋向极大，这就使系统内部变成均匀无序的状态。然而在系统外有稳定给水、给料和能量输入条件下，系统可以不断地吸取到负嫡，两者达到平衡时，使系统依其内在规律处于稳定状态。任何 不 稳 定外部输入都会造成系统状态的变化，如果系统输入波动量低于其处理能力时，系统状态波动只会造成输出的波动(产量和粒度分布的变化)，系统本身又自动达到新的动态平衡点。在外部输入的物料量大于系统处理能力能力时，介质不能及时地将物料磨细和排出，物料的积累又进一步削弱了介质的粉磨作用，使物料在磨内逐渐增加。这一自动增长的因果关系链使球磨过程进入恶性自繁殖状态而失稳。该状态标志着原有稳定状态迅速瓦解。这就是球磨作业过程中时有发生的涨肚现象。从自繁殖过程共性来看，球磨系统也存在一个临界条件，即磨机最大处理能力(最大处理量不是唯一值，而是由操作条件所决定的区域)。当系 统 输 入超出这一临界条件时，就会有自繁殖现象发生。被动地解决方法是靠停止输入来打断上述自动增长的因果链，这也将造成系统不稳定，使前后工序都受到影响。球磨系统最大处理能力这一临界条件取决于系统结构和稳程度。系统越稳定，抗扰动能力越大，相应的临界条件也就越高。在实际操作中，为了避免涨肚现象发生，系统不得不在临界低于临界条件状态下工作，这使得磨机的工作能力不能充分发挥。球磨系统在长期稳定工作过程中，介质和衬板不断的产生磨损，其粉磨处理能力不断衰减，整个系统工作状态产生漂移。对于介质磨损，在实际操作中常采用间断补加大直径介质的方法。从稳定系统工作状态观点来看，这种方法将明显的造成系统状态突变，使输出产生大的波动。理想方法是根据介质磨损速度，采用不停机短时间间隔少量补球的方案，抑制状态漂移确保系统稳定。衬板磨损则难于进行不停机补偿，所以说球磨系统的漂移虽不可避免，但可以人为的减缓这种漂移.因此及时掌握磨机工作状态、调整输入是非常必要的。由以上分析可知，动态平衡是球磨系统正常工作的先决条件，作为状态变化外因(如给料、给水和物料特性)的输入稳定是其关键，而保持系统状态稳定的内因是磨机的结构因素(如磨机构造、配球等)所决定的。对球磨系统工作进行评价的指标是系统的输出(如产量、产品细度、粒度分布特性、能耗、钢耗、状态)因素虽多但必须全面考虑问题，不从系统全局出发、忽略任何一方面都将造成结论的片面性和系统状态的不稳定。球磨 机 是 一个多输入、多输出的系统，其理想的情况是在保证磨矿产品粒度的前提下，最大限度的提高磨机处理量，同时降低能耗及钢耗，这是球磨过程优化问题的核心。影响磨机运行效果的因素可以划分为结构参数、运动参数、磨球运行参数、物料运行参数、矿浆运行参数。对于特定的球磨机，其结构参数、运动参数确定不变，其他运行参数随时间变化，从而直接或间接地影响其磨矿出力、电耗比、产品细度。

2.2球磨过程因素分析

影响球磨过程的因素很多，概括来讲主要包括以下三个方面：(1)物料性质，包括矿石可磨度、矿石密度、给料粒度、产品细度；(2)磨机结构，包括磨机规格、型式、衬板；

(3)操作因素，包括介质形状、尺寸配比及材质、介质充填率、磨机转速、分级效率、返砂比、矿浆浓度、粘度、料球比等。

这些因素本身相互影响、相互制约，因此关于磨矿过程的建模和优化到目前为止仍处于深入研究、尚未很好解决。除此之外，上述诸因素的多变性和随机性也大大增加了球磨过程建模和优化的难度。因此，在优化建模研究之前有必要对球磨过程的影响因素进行分析，抓住主要矛盾，才能使研究工作顺利进行。因此，本节以球磨机的内部参数和外部响应为中心研究球磨机各个影响因素之间的相互关系。

下边对各个参数特性进行扼要说明。

(1)磨机的结构特性:主要包括磨机的型式、直径和长度及排料方式。磨机的直径决定了介质作用能力、运动状态以及临界转速;磨机的长度决定了物料在球磨机中运行的时间。磨机的直径和长度确定了磨机的有效容积，限定了磨机容量，从而也限制了磨机的处理能力。球磨机的排料方式直接影响球磨机内部矿浆量的多少，同时对介质充填率和介质配比也有影响，因此，影响球磨机的生产率、磨矿产品的质量以及磨矿能耗。在定型磨机上，上述结构特性不再变化。

(2)衬板 ：包括衬板的材质、几何形状和厚度。球磨机筒体衬板的作用有两个方面:一是防止筒体遭受研磨介质和物料的直接打击及矿浆的腐蚀和磨损;二是提升研磨介质产生磨矿作用。因此，衬板的材质和几何形状对磨矿介质的运动状态有一定的影响;衬板厚度决定了球磨机的有效容积，随磨矿时间的延长，衬板的厚度会变薄，但变化速度很慢，在研究过程中可以忽略。

(3)介质添加制度，包括介质添加的数量和间隔(即介质添加制度)。在正常工业生产过程中，介质添加的数量和间隔，直接影响着介质的配比，而介质配比是否适宜，直接决定着磨矿过程是否能够获得满意的结果。因此，介质添加制度是磨矿过程的一个主要影响因素。在本研究中直接采用直径不同的钢球进行试验.(4)介质特性：包括介质的材质和形状。介质的材质决定了介质在磨矿过程中的消耗量和形状保持的长久性;介质的形状对磨矿的效果有一定的影响[15.16]。在本研究中，介质特性不作为变量考虑。

(5)给料量： 在磨机连续工作状态下，表示单位时间内给入磨机内部的物料量。它受物料特性和给料装置的影响，会有一定的波动，在磨机运转过程中，其值可控，是调节磨机工作状态、影响磨机生产指标的主要参数之一。本研究中以料球比的相对值表示给入磨机的物料量。

(6)物料粒度：指给入球磨机的物料粒度。物料粒度对球磨机的处理能力和粉磨过程有较大的影响，在粉磨产品细度要求一定的条件下，给料粒度减小，有利于提高磨机的处理能力、降低钢耗和电耗。本研究中物料粒度不作为参变量考虑。(7)物料可磨度：物料可磨度是衡量被磨物料抵抗外力作用的特定指标，以这种指标衡量物料在常规磨矿条件下被磨碎的能力。该指标由物料自身的特 性来决定，在球磨机系统内无可调性，是影响磨矿过程的因素之一。但是由于 矿石性质的千变万化，即使同一矿床各处的矿石性质也不一定相同，到目前为 止还不能很好地将该影响因素引入描述磨矿过程的模型中，因此，本研究将其 作为定量考虑。

(8)给水量：在磨机连续工作状态下单位时间内给入磨机内部的水量，其值在磨矿过程中可控，是调节磨机工作状态的另一主要变量，它对磨矿过程的影响取决于与给料量的相对大小，即取决于磨矿浓度的大小。

(9)闭路磨矿时分级效率、返砂量和返砂浓度:该参数对磨机内部的被磨物料量、粒度分布和磨矿浓度有直接的影响，从而影响球磨机内部的工作参数。本研究按开路考虑。

(10)介质充填率：描述介质在球磨机中的充填量，是影响球磨机吸取功率和粉磨能力的主要因素。实际生产中，在两次介质添加的间隔内，介质充填率随磨矿时间的延长会有减小的趋势。

(11)料球比：描述了球磨机内部滞留物料量与介质充填量的体积比，该参数受许多因素的影响，如球磨机结构、介质配比以及球磨机的给料量、转速和磨矿浓度。料球比决定了球磨机内部的粉磨状态，与球磨机发出的噪声声强具有直接的关系。

(12)磨矿浓度：描述了球磨机内部料浆的流动特性。该参数不但影响矿浆在球磨机中的流动速度，而且还影响钢球对物料的冲击力。当磨矿浓度大时，在钢球的四周包围着一层粘稠的矿浆，增加物料受研磨的机会，但也使钢球的冲击力减弱;当磨矿浓度小时，矿浆变稀，流动速度快，停留时间短，使排料粒度变粗。因此磨矿浓度也是决定粉磨状态的重要变量之一。另外，磨矿浓度对电耳测量信号的准确性也有直接的影响。因此，磨矿浓度既要合适，还要稳定。目前，在实际生产过程中，磨矿浓度难以在磨机运行状态下直接测定，通常由磨矿产品浓度近似代替。

(13)功率：包括球磨机的输入功率和有用功率.球磨机的输入功率反映了球磨机在单位时间内从系统外部吸取能量的多少，它受许多因素的影响;球磨机的有用功率反映了球磨机用于破碎物料所消耗的能量，同样受许多因素的影响。在保证球磨机产量和产品质量的前提下，降低球磨机的输入功率是目前主要的研究方向之一。

(14)压力：是指球磨机平稳运行状态下，球磨机对轴承座造成的压力。该参数是球磨机内部参数的综合反映，并且与球磨机筒体的重量、内部负荷以及介质的运动状态有关。

(15)磨机转速率：磨机设计转速与临界转速之比称为磨机转速率。根据戴维斯介质运动理论，磨机的临界转速是由磨机内径决定的[6.19]。磨机转速率决定了介质的运动状态，即决定了介质冲击与研磨作用的相对强弱;同时，磨机的转速率直接影响磨机输入功率的大小。在实际生产中，磨机转速因受机械传动装置的限制通常设为定值.但由于不同类型的物料对磨机转速率的适应情况是不同的，所以不同生产单位，磨机的转速率有可能不同，因此，本研究将磨机转速率作为变量考虑。

(16)传动特性：是指球磨机系统的传动方式，该因素对球磨机的输入功率有直接影响。

第五篇：操作参数对旋风分离器分离性能的影响研究

操作参数对旋风分离器分离性能的影响研究

张振伟

（东北大学，辽宁 沈阳110004）

摘要：利用FLUENT的 RSM湍流模型对旋风分离器气固两相流场进行数值模拟得出：随着入口速度的增大，旋风分离器的压降也随之增大，且增大的幅度越来越大；随着流量的增加，旋风分离器的分离效率逐渐增大，小颗粒和中等颗粒的分离效率增加幅度较大，大颗粒的增加幅度稍小；随着气体中颗粒浓度的增大，分离总效率及各分离效率都逐渐增大，当浓度达到某一定值时，各种粒径颗粒的分离效率都会趋于稳定，大颗粒的分离效率在较低浓度时就已经趋于稳定，小颗粒的分离效率在较高浓度时才能趋于稳定。

关键词：数值模拟；颗粒；分离效率

1、旋风分离器工作原理

旋风分离器的结构如图1所示，主要由直筒和圆锥形灰斗、与直筒成切线布置的长方形进风管、顶部排气管和下部排尘管等几个部分组成。

出口

入口

颗粒出口

图1 旋风分离器结构简图

Fig.1 Structure graph of cyclone separator 旋风分离器的工作原理是：含尘气体由长方形进气管进入旋风分离器，由于筒壁的约束作用，气流由直线运动变成圆周运动，旋转气流的绝大部分沿直筒壁成螺旋状向下朝圆锥形灰斗流动，通常称为外旋流。气体中的粉料颗粒在旋转过程中，在离心力的作用下，将重度大于气体的颗粒甩向器壁，颗粒一旦与器壁接触，便失去惯性力，靠入口速度的初始动量随外螺旋气流沿壁面下落，最终进入下部排尘管。旋转向下的外旋气流在到达圆锥形灰斗时，因圆锥体形状的收缩按“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高（不考虑壁面摩擦损失）。在外旋流旋转过程中周边气流压力升高，在圆锥形灰斗中心部位形成低压区，由于低压区的吸引，当气流到达锥体下端某一位置时，便向分离器中心靠拢，即以同样的旋转方向在旋风分离器内部，由下反转向上，继续作螺旋运动，称为内旋流。最后，气流经上部排气管排出分离器，少部分未被分离出来的物料颗粒随气流逃出。气体中的颗粒在气体旋转向上进入排气管前碰到器壁，即可沿器壁滑落到排尘口，从而达到气固分离的目的。

2、操作参数对分离性能的影响

2.1入口速度的影响

考虑不同入口速度对旋风分离器压降的影响，利用数值模拟的方法分别对入口速度为5m/s、10m/s、15m/s、20m/s和25m/s时的压降和具有不同粒径颗粒的分离效率分别进行数值计算，得到不同入口速度下旋风分离器的压降。如表1所示，为了便于分析，将表中压降数据绘成曲线如图2所示。

表1速度-压强表

Table 1 Table of velocity and pressure 速度（m/s）压降（pa）

250020005 132 10 345 15 723 20 1428 25 2312 压降（pa）***05101520速度（m/s）25

图2速度对压强影响

Fig.2 Influence of velocity to pressure 从图2中可以看出，随着入口速度的增大，旋风分离器的压降也随之增大，且增大的幅度越来越大。从能量角度看，增大旋风分离器入口的速度会增大能量的损失，因为旋风分离器的磨损与气体速度的四次方成正比，所以过大的入口速度会增大旋风分离器的压降。因此，应当在保证旋风分离器的分离性能的基础上尽量采用较低的入口速度，节约能量。

表2不同速度下不同粒径分离效率值

Table 2 Separation efficiency of the different size and different velocity

颗粒粒径（μm）5m/s模拟效率（%）10.2 13.5 19.6

27.8 25.3 26.8 35.2 43.0 40.5 45.2 53.4 68.3 79.1 55.6 60.5 79.6 84.1 68.2 76.3 83.5 92 86.2 90.1 92.7 98.1 15m/s模拟效率（%）13.5 20m/s模拟效率（%）15.6 25m/s模拟效率（%）19.8

***15101520微粒（μm）25305m/s15m/s20m/s25m/s效率（%）

图3速度对分离效率影响

Fig.3 Influence of velocity to separation efficiency

考虑不同入口速度对旋风分离器中颗粒的分离效率的影响。不同入口速度下的颗粒分离效率的数值计算值如表2所示，并将其绘成曲线如图3所示，便于直观地分析。

从图3中可以看出，当入口速度增大时，旋风分离器的分离效率也随之增大；当入口速度减小时，旋风分离器的分离效率也随之减小。同时从图3中看出，入口速度的变化对分离效率曲线的影响比较大。经模拟分析，当速度为25m/s时的小颗粒的分离效率比20m/s时略小。分析其可能原因，由于湍流及微粒碰撞弹跳等因素促使沉积在器壁处的微粒重新被卷扬起来；又由于入口气体速度的加大，使向心径向气速也增加；下行轴向气速也增加，微粒停留时间变短；圆锥形灰斗底部被捕集的微粒受到的返气夹带的影响更加严重，这些诸多不利因素的综合结果，使分离效率出现下降趋势。2.2颗粒直径的影响

旋风分离器的总效率是针对某一特定微粒群而言的，在不同的生产条件下，分离器的用途不同，处理的微粒性质也不同，用它作为旋风分离器的性能指标不具有通用的可比性。因而，还应该考虑分离器对于不同粒径微粒的分离效率，它是针对某一特定直径的微粒而言的，表示的是旋风分离器对特定直径微粒的分离效率，与总分离效率相比更能说明分离效率的分离性能。所以，这里讨论的是微粒的特定直径分离效率，以下简称分离效率。

颗粒随气体进入旋风分离器，在气流的带动下，由于受到方向向内的阻力和方向向外的离心力作用而沿着筒体作旋转运动。离心力正比于微粒质量，粒径大的微粒是容易被捕集的。对于小颗粒来讲，所受到的离心力较小，由于小微粒对气流的跟随性较好，有相当一部分微粒跟随气流在分离器内作旋转运动直至最后被气流带出分离器而逃逸，或最终落入圆锥形灰斗底部而被捕集。

表3不同微粒粒径下分离效率值

Table 3 Separation efficiency under different size of particle

粒径（μm）分离效率（%）15.6 5 27.8 1.0 43.2 15 72.3 20 87.6 25 92.3 从表3的数值计算值和图4中的颗粒粒径对分离效率的影响图中得出，随着微粒粒径的增加，分离效率呈现增大的趋势。分析其原因：大颗粒所受的离心力增大，因此进入分离器后随气流旋转运动的圈数要小于小颗粒，大颗粒较早就在筒体壁段碰壁，较快的落入圆锥形灰斗底部而被分离；对于小颗粒，所受的离心力较小，由于径向气流的向心作用，较容易被气流夹带出顶部排气管而逃逸。除此之外，由于小颗粒对气流的跟随性较好，有相当大一部分微粒跟随气流在分离器内作旋转运动，直至最后才被气流带出分离器而逃逸，或最终被捕集，也有的微粒在旋风分离器内作无限循环运动，此种情况被认为旋风分离器对该微粒无法分离。从数值模拟中可以看出，小粒径的颗粒被捕集的效率不高，因此旋风分离器常被用作含尘气体分离系统的一级回收。

100908070效率（%）***1015微粒（μm）2025

图4 颗粒粒径对分离效率的影响

Fig.4 Influence of particle diameter to separation efficiency 理论上讲，对任意旋风分离器都有一确定的临界粒径，小于临界粒径的颗粒是完全不能被捕集的，但在实际中，颗粒在进入分离器后，由于颗粒间的相互碰撞，颗粒的团聚夹带及静电和分子引力等因素，使颗粒的运动具有很大的随机性，一部分小于临界粒径的细颗粒也能被捕集，一部分大于临界粒径的大颗粒也会逃逸。2.3颗粒浓度的影响

入口气体颗粒浓度对旋风分离器的效率影响也较大。下面研究不同颗粒浓度下的分离效率，在相同流量下，考察气体含尘量分别为1%、3%、5%、7%下的分离效率。

表4为不同颗粒浓度总效率与分离效率的模拟计算值，为了直观绘制成曲线图。如图5所示为颗粒浓度对分离效率的影响，随着气体中颗粒浓度的增大，分离总效率及各分离效率都逐渐增大；小颗粒增大的幅度较大，而大颗粒增大的幅度较小。而且浓度越大，小颗粒分离效率提高越多，这是因为浓度较高时，气流对小颗粒的携带作用更加明显，所以效率提高较大。当浓度达到某一定值时，各种粒径颗粒的分离效率都会趋于稳定。大颗粒的分离效率在较低浓度时就已经趋于稳定，而小颗粒的分离效率将在较高浓度时才能趋于稳定。

表4不同颗粒浓度总效率与分离效率值

Table 4 The total efficiency and separation efficiency under different particle concentration 流量（m3/h）总效率（%）5μm颗粒分离效率 10μm颗粒分离效率 15μm颗粒分离效率 55 22.1 76.8 92.6

65.5 36.2 83.6 97.2

48.5 87.5 98.1

55.8 89.2 98.6

78.1 57.6 92.1 99.8 120100分离效率（%）***50流量（m3/h）55

总效率（%）5μm颗粒分离效率10μm颗粒分离效率15μm颗粒分离效率图5 颗粒浓度对分离效率的影响

Fig.5 Influence of particle concentration to separation efficiency 此外，在旋风分离器的实际应用中，当处理气体的颗粒浓度较高时，颗粒对壁面的磨损也加剧，使得分离器的使用寿命变短，而颗粒也会被粉碎变细，更加不利于分离。因此，在很多情况下，人们并不指望只经过一次分离便达到分离目的，而是经过几次分离，逐级减小颗粒群的含量和粒度，最终达到分离要求。

3结论

随着入口速度的增大，旋风分离器的压降也随之增大，且增大的幅度越来越大。随着流量的增加，旋风分离器的分离效率逐渐增大，尤其是小颗粒和中等颗粒效率的增加幅度更大，大颗粒的增加幅度稍小。虽然增大处理气量可以提高分离效率，却是以过大的能量消耗为代价的，而且当处理气量增大到某一程度时，会伴随有颗粒粉碎、器壁磨损等负面效应。相同的流量下，随着颗粒粒径的增大，其分离效率逐渐增大，但增加的幅度越来越小，最终趋向稳定。随着气体中颗粒浓度的增大，分离总效率及各分离效率都逐渐增大，气流对小颗粒的携带作用更加明显，其分离效率提高较大，而大颗粒增大的幅度较小。当浓度达到某一定值时，各种粒径颗粒的分离效率都会趋于稳定。大颗粒的分离效率在较低浓度时就已经趋于稳定，而小颗粒的分离效率在较高浓度时才能趋于稳定。

参考文献

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