旋风除尘器的设计

1、分类号 编号烟 台 大 学毕 业 论 文（设 计）闪速炉用旋风除尘器设计The design of cyclone dust collector used by flash furnace 申请学位： 工学学士学位 院 系： 机电汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 2013年5月31日烟台大学 闪速炉用旋风除尘器设计姓 名： 指导教师： 2013年5月31日烟台大学烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：机电汽车工程学院姓名学号200923501213毕业届别2013专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目闪速炉用旋风除尘器设计指导教师学历本科

2、职称副教授所学专业机械设计具体要求(主要内容、基本要求、主要参考资料等)：1 阅读与设计相关的文献5-10篇。2 熟练使用UG等软件建模，熟练使用AUTOCAD软件绘制二维图。3 绘制零件图。装配图。4 认真完成毕业论文，字数不少于一万五千字，格式按学院要求，主张图文并茂，条理清晰。阐述设计过程，完成设计体会。进度安排：1.2013-03-10-2013-03-31: 查阅资料，熟悉UG,掌握旋风除尘器的原理与设计。2.2013-04-01-2013-04-30: 完成旋风除尘器的零件参数设计。3.2013-05-01-2013-05-10: 完成受力分析计算，改进相应零件，完成建模。4.20

3、13-05-11-2013-05-25: 完成旋风除尘器零件图和装配图。5.2013-05-26-2013-06-05: 撰写毕业论文及指导教师审查。指导教师（签字）：年 月 日院（系）意见：同意教学院长（主任）（签字）： 年 月 日备注：摘要旋风除尘器是现在社会中一种常用的除尘装置，它的优点是结构简单，加工方便，可以设计成不同使用性能的种类，。它还具有易于维修，价格低廉的优点，所以在现代化的工厂中，旋风除尘器是一种必不可少的除尘装置。本次毕业设计的目的是通过自己的努力设计出符合要求的能够净化指定空气的除尘设备。设计中应该具有设计的详细内容，设计完成的图纸和指定的计算分析。并且把设计内容完善成

4、册。各部件设计内容设计主要包括筒体、锥体、进气管、排气管、排灰口的设计计算以及风机的选择计算等组成，筒体与锥体的法兰密封连接方式。设计成型之后需要进行强度校核等一系列强度计算。在获得规定的性能的同时设计力求结构简单，维护方便。设计完成之后，尽量参考文献进行优化设计。关键词：旋风除尘器 各部件设计 法兰密封连接 强度校核ABSTRACTIn the modern world，Cyclone dust collector is a common device。It has some advantages，like simple structure，easy to process，and it ha

5、s mand kinds of the machine。It has other advantages，like ease of maintenance，inexpensive。So，in the modern factory，it is a essential Equipment。The purpose of curriculum design is through their own efforts design products that meet removal equipment，who can specified the air。Design should have the det

6、ails of computational analysis，then put them into a book.The parts of my design should has barrel,cone,into the trachea,exhaust pipe,hopper and so on.After the design we should carry on the calculate of the cyclone dust collectors strength.If we Guarantee the performance,so we should find ways to ma

7、ke it simple and inexpensive.Key words: Cyclone dust collector Each component design Flange connection Strength check目录第一章 绪论1第二章 旋风除尘器的工作原理与性能指标32.1闪速炉的简介32.2旋风除尘器的工作原理32.3旋风除尘器的分类42.4旋风除尘器的特点42.5旋风除尘器内的流场42.6旋风除尘器内的压力分布72.7旋风除尘器的性能及其影响因素7第三章旋风除尘器各部分尺寸的确定133.1形式的选择133.2确定旋风除尘器的尺寸133.3筒体尺寸的确定133.4压力

8、试验及其强度校核17第四章 各个零部件的设计204.1筒体的设计204.2锥体的设计224.3排尘阀的设计234.4支座的选择计算244.5 其他部分的设计274.6支架的设计计算27第五章 典型零件的建模过程325.1 筒体的建模325.2 锥体的建模345.3除尘阀的建模34第六章 计算压力损失36后记39致谢40参考文献41 烟台大学毕业论文(设计) 第一章 绪论毕业设计是每位大学生毕业之前的一次综合性的检测。毕业设计需要每位学生通过大学四年里面所学的专业课、公共课的理论知识，然后通过查阅资料等实际方式，理论结合实际从而设计出符合要求的产品。毕业设计锻炼了我们作为大学生应当具备的发现问题

9、，解决问题的能力，为我们以后走上工作岗位打下了一个良好的基础。我的毕业设计是旋风除尘器，在拿到毕业设计题目之前，我对于旋风除尘器知之甚少。所以不断地搜集资料，最终拿出设计方案。通过这次的毕业设计，我加深了专业课所学的知识，又学习了专业软件的使用。我相信这次毕业设计对我以后的工作是很有帮助的。随着人类发展和社会进步，我们越来越感激现代科技带给我们的便利，同时我们也面临着越来越严重的污染问题。水污染，大气污染等已经严重影响到了我们的健康。前段时间，全国持久不散的雾霾天气现在依然让人们感到大气污染的严峻形势。环境污染的原因是多方面的，有一些生活垃圾的污染，还有一些工业生产带来的污染。对我们影响最大的

10、其实是工业生产中一些企业排放不达标所致。在一些工厂，我们随处可见飘散的微尘，高耸的烟囱。可想而知，这些污染物，特别是PM2.5以下的可吸入污染物对我们身体的健康有着很大的影响。经济发展应当以人为本，可持续发展，所以，环境污染的防止是迫在眉睫的。现在在工业生产上常用的除尘方式是使用除尘器除尘。主要的除尘器的除尘方式有湿式除尘装置、机械式除尘、电除尘和袋式除尘器等。我毕业设计所做的课题是旋风除尘器的设计。旋风除尘器是机械式除尘装置的一种，机械式除尘还有重力沉降等几种常见的除尘方式。旋风除尘器对于除去直径较大的尘粒效果显著，而在处理一些污染物尘粒较小的情况下，效果不好。旋风除尘器是一种在大气污染防治

11、中使用最多的设备。由于旋风除尘器结构简单，没有运动部件，设备成本低廉，维修保养方便。所以旋风除尘器是除尘设备中应用最多，使用最广的设备。旋风除尘器的设备费用，维护保养成为旋风除尘器的主要参考指标。旋风除尘器的设计主要包括：旋风除尘器的结构设计，各个零件的设计以及风机的选择。同时，需要对旋风除尘器进行受力计算分析，以保证可靠性达到理想水平。旋风除尘器的设计在结构上力求简单、经济。在使用上力求效率高、维护方便，外观美观等。首先明确旋风除尘器的工作原理，根据查阅到的文献对旋风除尘器内部流场惊醒了而一些概括的介绍。这样做的目的是能够宏观的了解到整个旋风除尘器内部每个位置的气流的运动规律，如各点的运动方

12、向，运动速度等一些参数。了解了旋风除尘器内部的流场分布之后，有利于设计出一个合理的除尘器。其次，根据除尘要求，及选出旋风除尘器所需要的能够满足要求的整体尺寸，一些附件的尺寸在整体要求尺寸的基础上进行分析，这样做的好处在于能够使整个设计过程有条不紊，一目了然。第三，我便是对旋风除尘器的各个部件的结构尺寸进行设计。由于尺寸的设计实在已经计算好的参数上进行的，所以设计过程变得很简单。在确定了各个零部件尺寸的基础上，对设计好的部件进行受力分析，强度校核，以确保他们满足实际生产使用要求，如果不满足就进行修改，直到满足为止。本次毕业设计的目的是通过自己的努力设计出符合要求的能够净化指定空气的除尘设备。设计

13、中应该具有设计的详细内容，设计完成的图纸和指定的计算分析。并且把设计内容完善成册。设计主要包括筒体、锥体、进气管、排气管、排灰口的设计计算以及风机的选择计算等组成，在获得规定的性能的同时设计力求结构简单，维护方便。设计完成之后，尽量参考文献进行优化设计。由于学识水平有限，设计错误之处难免，衷心感谢希望各位老师和同学能够给予指导。第二章 旋风除尘器的工作原理与性能指标2.1闪速炉的简介 闪速炉是在现在铜火法炼金生产中最常用的冶金炉之一，通过控制氧的浓度、总氧气量可以实现反应精确、可控的强化熔炼。闪速炉还具有节能环保的优点，它的原理是巨大表面面积的铜精矿的粉状物料，在炉内与氧充分接触，在高温的条件

14、下，以极快的速度完成硫化物的可控氧化反应。反应可以释放出大量的热能，供给冶金过程，通过使用含硫高的一些物料，有可能实现自热熔炼。闪速炉具有生产率很高、能耗较低、排放的烟气废物中含有很高浓度的二氧化硫的特点 。由于二氧化硫的浓度高，所以如果直接排放到大气中，会造成大气污染，针对这一情况，我这次设计用于为闪速炉除尘的旋风除尘器。利用此旋风除尘器可以实现二氧化硫的除尘。2.2旋风除尘器的工作原理 旋风除尘器的结构如图所示，旋风除尘器在工作时，首先含尘气流由进气管进入到旋风除尘器的内部，含尘气流的运动由直线运动转变成圆周运动。含尘气流在做圆周运动的过程中，会呈螺旋向下，称为外旋气流。气流在做圆周运动的

15、过程中，不难分析，无论是气体韩式尘粒都会由于圆周运动而产生离心力。由于尘粒的密度比空气大很多，所以收到的离心力也会大很多，尘粒将会被甩向筒壁，当尘粒接触到筒壁时，由于自身重力的作用，将会向下运动，一致落到最下部的灰斗处，然后被收集起来。而气流在做螺旋向下的过程中，在接触到锥体的时候，由于锥体的形状，所以，气流不断地收缩，根据旋转矩不变的原理，气流的切向速度会不断地增加，当达到锥体的某一个部位时，将会做螺旋向上运动，一直到排气口，排出除尘器。图2-12.3旋风除尘器的分类旋风除尘器经历了一百多年的发展历程，由于科技的不断发展，旋风除尘器才会不断的改进，现在旋风除尘器整体的设计比较成熟，但是随着旋

16、风除尘器的应用的日益广泛，旋风除尘器仍然有很大的改进空间和发展方向。旋风除尘器在各种场合的使用不尽相同，所以很有必要对旋风除尘器进行分类。下面根据不同的特点和要求来进行分类。按照旋风除尘器自身的内部构造，可以分为普通型旋风除尘器、异形旋风除尘器、双旋旋风除尘器和组合式旋风除尘器。按照旋风除尘器的效率不同，可以分为通用旋风除尘器（包括普通旋风除尘器和大流量旋风除尘器）和高效旋风除尘器。 按清灰方式可以分为干式旋风除尘器和湿式旋风除尘器两种。按进气方式和排灰方式，旋风除尘器可以分为以下四类：切向进气，周边排灰；轴向进气，轴向排灰；轴向进气，轴向排灰；轴向进气，周边排灰；2.4旋风除尘器的特点旋风除

17、尘器整体结构简单，全身没有运动部件，所以这就确保了旋风除尘器的耐用性和很好的维护性。由于，没有运动部件，旋风除尘器的生产制造很将简单很多，这确保了除尘器的造价低廉。旋风除尘器采用风机提供风力，自身并不采用动力装置，这样使得旋风除尘器的能耗较低，压力损失较低旋风除尘器由于自身结构的限制，所以除尘效率不高，对于流量大的含尘气体的处理能力不强，同时处理直径小于6以下的尘粒的能力不强。2.5旋风除尘器内的流场旋风除尘器内的流场是一个相当复杂的三维流场。气体在旋风器内作螺旋运动时，任一点的速度均可分解为切向速度、轴向速度和径向速度。 （1）旋风除尘器筒体内不同方向的速度的分析。切向速度对含尘气流内粉尘颗

18、粒的收集和分离起着主导作用的是切向速度，含尘气体在切向速度的作用下发生沉降的过程是由内部向外部在离心力的作用下发生了沉降，除尘器筒体内部在排气管下方的任何一个平行截面上的切向速度变化规律和直径的关系可以总结如下： 气流在旋风除尘器内部发生旋转的时候，它的切向速度的变化过程是随着半径不断地增大而将会不断增大，可以比喻成一个和是刚体旋转运动变化有些类似的强制涡旋，在此称其为“内涡旋”，旋转气流在除尘器外部的变化过程可以如下分析，它的切向速度的变化分析为随着半径的的不断增加而在不断地减少，在此可以称为“外涡旋”。在内涡旋和外涡旋的的相交界的交界面上，他们的综合的切向速度会达到峰值。旋风除尘器虽然大小

19、不一，样式不一，用途不一，但是他们的切向速度的变化规律却是惊人的相似。下面是表达的公式:n为常数公式中r是指把气流看成一个质点，它的的旋转半径；n是指气流质点速度分布指数，它的值一般在0.5-0.9。如果忽略了旋风除尘器内部含尘气流所存在的内摩擦力的情况，根据能量守恒定律，理想情况下n=1，此时，=n，称之为自由旋转流。所以可以得出，1与n相减的差值便是普通旋转流和自由旋转流的差别，下面的公式可以计算n的取值 上式中 D 除尘器筒壁的直径，单位m； T 热力学温度，单位K； n 速度分布指数。 切向速度最大所在的位置称之为强制旋流的半径，查阅相关资料得到 上式中 排气管半径图2-2 压力分布图

20、 径向速度能够影响旋风除尘器分离含尘气流的关键性因素是径向速度，因为它将会使含尘气流中的尘粒由外部向内侧沿着除尘器内壁直径的方向向漩涡中心靠拢，进而会影响尘粒的沿着筒壁的沉降。但是径向速度与切向速度相比实在太小，通常情况下在1-5m/s范围内。轴向速度由于轴向速度的存在才构成了旋风除尘器内部的外面的气流向下旋转运动，内部的气流向上旋转运动的双向的旋转流动。实验表明，在某一个位置始终存在一个和除尘器筒壁平行的轴向速度为零的面，即使这个面存在于除尘器的锥体的部分，同样能够使外层气流的厚度保持不变。除了上述三种已经叙述的流速外，还存在由于轴向速度和径向速度的的共同作用下而引起的涡流。他们最终都会影响

21、到除尘效率，而使除尘效率降低。（2）旋风除尘器内的涡流变化情况分析根据上文叙述已知，在除尘器的内部，除了主旋转气流外，还存在由于轴向速度和径向速度的的共同作用下而引起的涡流。能够对旋风除尘器内部的压力损失和分离效率产生较大影响的是涡流。下面是除尘器内部常见的集中涡流情况： 纵向旋涡流是一种由再循环纵向流动，它的中心是以旋风除尘器内部的内旋流和外旋流的分界面。节流效应是在排气管的下端的位置产生的，这是因为排气管由于厚度的影响到排气管的有效通流截面，从而使在排气管下部的内旋流的通流截面大于排气管垫额通流截面。纵向旋涡流对于除尘器分离性能的影响主要在于他会使气流中大尘粒的甩力远远大于尘粒自身所受到的

22、离心力，这样的结果就是造成了分离性能指标的降低。 短路流，是在旋风除尘器上盖、排气管与上盖连接部位与筒体内壁之间，在径向速度与轴向速度的共同作用下，会形成一种局部涡流，这部分涡流中的气体都是未经净化的含尘气流，当气流接触到排气管外壁时，会在重力的作用下沿着排气管内表面向下运动，直到滑落到排气管的下方入口处，在此，尘粒将会结合净化的空气一起进入排气管，进而排除除尘器，这样就会造成旋风除尘器效率的降低。 外层涡流中的局部涡流旋风除尘器由于加工制造的方便和从经济性上考虑，可能会造成旋风除尘器加工成型之后，其内壁存在不光滑的情况，通常这些情况的原因是由于焊缝的存在或者内壁的突起等。正是由于这些情况的存

23、在，有可能造成与主要气流方向垂直的一些不规则涡流，这种涡流的总量在整个涡流中很少，一般情况下只在整个涡流中占1/5，但是这种涡流在筒壁表面流动，会使同比表面附近的尘粒，或者使经过分离的一些尘粒又一次的带到了内层旋流中，于是，一些尘粒就会跟着内涡流进入排气管进而随着净化后的空气排放到大气中，导致旋风除尘器的分离能力的降低。受这一涡流影响最严重的尘粒是直径为5以下的尘粒。底部夹带 在一些情况下，涡流会延伸到灰斗中，会将灰斗里面已经收集的尘粒重新扬起，特别是一些细小的尘粒受此影响最大。底部夹带是影响除尘器除尘效率的最主要的原因，底部夹带过程中带出的粉尘占整个粉尘的20%-30%。因此，要首先减少底部

24、夹带，减少底部夹带的措施主要是合理的设计除尘器的结构，比如底部装除尘阀装置，这样可以有效的减少底部夹带，进而提高除尘效率。2.6旋风除尘器内的压力分布旋风除尘器的压力损失主要由旋风除尘器的结构形式、工作原理、压力与温度、旋风除尘器自身的尺寸设计以及含尘气流的性质等一些方面影响。（1） 结构形式的影响 压力损失受结构形式的影响主要在于旋风除尘器的自身的构造的不同而不同。如果旋风除尘器的自身构造相同或者相似则旋风除尘器的压力损失情况基本一致。（2） 温度和压力的影响 温度可以直接影响到气体的密度，根据热胀冷缩原理，随着温度的升高，气体的密度是不断减小的，气体随着压力的增大，其密度是不断增大的。所以

25、压力损失随着温度升高或者压力增大而在不断地增大。（3） 除尘器尺寸的影响 对于压力损失影响最大的因素是旋风除尘器的尺寸设计。进气口的面积增大就会造成气流在很短的时间内急剧扩张，造成能量损失。排气管的直径越小，也会使气流在短时间内压缩，同样造成了能量损失。但是圆筒和锥体的长度增加却增加了气流在旋风除尘器内的时间，会是压力损失有所减小。（4） 含尘气流的性质的影响 随着含尘气流中尘粒浓度的增加，压力损失会随之减小。造成这种结果的原因是：旋转气流在旋风除尘器内部会与尘粒发生摩擦，使他的速度下降。2.7旋风除尘器的性能及其影响因素2.7.1旋风除尘器的技术性能旋风除尘器的主要技术特性包括处理气体流量，

26、压力损失，除尘效率，耗钢量，使用寿命的几个方面。（1）处理气体流量Q处理气体流量Q指的是单位时间内通过除尘设备的含尘气体流量，除尘器处理气体流量一般为给定值，用体积流量来表示。必须是标准状态下的体积流量，如果是高温气体或者不在一个标准大气压下的的气体必须进行换算到标准状态，单位是m3/h或m3/min表示。（2）压力损失旋风除尘器的压力损失p是指含尘气流在旋风除尘器内部受到的压力的损失情况，即含尘气体通过除尘器受到的总体阻力情况，是进气口与出气口的压力之差，压力损失是除尘器的最重要参考指标之一。压力损失越小则旋风除尘器的效率越高。因为压力损失与风机的功率是呈现一种正比例的关系。所以在选择风机的

27、时候首先想要考虑到的是管道、风罩的压力损失和除尘器的处理气体流量，特别是除尘器的压力损失。压力损失主要包含以下几个方面：进气管的压力损失；气体在进入进气管后，会由于膨胀或者收缩引起能量损失，气体在近期和关内也会与进气管发生摩擦从而乘胜压力损失。与旋风除尘器筒壁发生摩擦而造成能量损失；气体因在除尘器内部发生旋转运动旋转而消耗的能量损失；（4）耗钢量旋风除尘器的耗钢量是每小时处理1000m3气体除尘器本身所需要的钢材数量。在保证除尘效率的情况下要尽量的减少钢材的使用量，这样可以节约能源，节约材料，降低成本。下面列举一些典型的例子处理风量与耗钢量的关系图标处理风量（kg/）耗钢量（kg）3000-1

28、200035-50小于3000m3/h大于100大于等于20000多筒式旋风除尘器90-160双极旋风除尘器40-60（5） 使用寿命旋风除尘器的使用寿命与其自身的设计结构，处理气体的性质，是否有耐磨防磨措施的有很大的关系。在现在的社会实际操作中一般采用在旋风除尘器内部增加抗磨内衬来延长使用寿命。2.7.2 影响旋风除尘器性能的主要因素（1） 旋风除尘器几何尺寸的影响旋风除尘器的直径，进气口的形状，排气管的形状是在旋风除尘器的集合方面对于旋风除尘器性能影响最大的几个因素。旋风除尘器的直径不能过小，因为如果旋风除尘器的直径过小，含尘气流在筒壁内可以活动的半径也越小，他受到的离心力越大。尘粒的运动

29、速度就会越高，在这一个方面，是对于提高旋风除尘器的除尘效率有帮助的额，但是从整体的角度考虑，由于筒壁直径过小，气流的额速度过快，会导致一些直径较大的尘粒有可能在接触到筒壁的时候，由于离心力过大，而反弹至气流中，这就会降低了除尘器的效率。另外，如果旋风除尘器的筒壁直径过小，也会是尘粒比较容易堵塞一些细微结构。如果想要旋风除尘器能够有一个较高的除尘效率，则应该保证旋风除尘器的各个部分的结构设计的合理性，特别是保证筒体和锥体的长度比例要合适。这样有利于提高尘粒在旋风除尘器内停留的时间，从来可以分理处一些细小的尘粒。使尘粒有充足的时间能够从旋风除尘器内部分离出来，提高了旋风除尘器的分离效率。锥体的角度

30、对于提高旋风除尘器的分离效率也有很大的关系。因为如果锥体的角度过大，则气流的半径变化就会变得突然，是气流的速度急剧增加，这样就会带来二次夹带，降低了除尘效率。反之，锥体采用小角度，含尘气流的半径变化时一个循序渐进的过程，这样有利于提高旋风除尘器的效率。所以，在实际生产中，旋风除尘器锥体的角度一般不能大于20度。旋风除尘器的进气口主要有切向进口和轴向进口这两种形式。切向进口是一般旋风除尘器的最常用、最普通的形式。它的优点就是制造简单，所以在实际生产中采用最为广泛。切向进口的旋风除尘器外形紧凑，切向进口有利于气流产生螺旋向下运动。还有一种切向进口方式是渐开线进口。进气口呈现渐开线的方式，这种进气口

31、的优点就是能够使气流在进气管中就增加了运动速度，同时减少了气流之间的相互干扰，有利于提高除尘效率。渐开线方式的进气口是一种比较理想的进气口方式，但是渐开线进气口的加工成本比普通的进气口要高。这就限制了这种进气口在一字儿追求成本的旋风除尘器上的应用。轴向进气口能够在最大程度上保证进气口的气体和螺旋气流不相互产生干扰，能够很大程度上提高旋风除尘器的效率。所以他是一种很理想的方式。但是这种进气口能够在多大程度上保证气流分布均匀主要在于叶片的形状和数量好友他的分布是否合理。否则，就会适可而反，有画虎不成反类犬的嫌疑。所以这红进气口的加工是很困难的，所以限制了它的而应用。进气管的形状一般采用矩形而不是采

32、用圆形。这是因为矩形能够使进气管的整个高度和旋风除尘器筒壁保持一致，而不像圆形进气管那样只能保证相切。矩形进气管的优点就在于此。采用矩形进气管要考虑到矩形的长宽比保证合适。一般取长宽比为2:1，不能使矩形进气管过于狭长。排气管的下端进气口通常也有两种方式。一种为下端不收缩的直筒式，还有一种下端收缩的收缩式。一般情况下采用普通式，有利于加工，有利于降低成本，只有在分离一些较细的尘粒时才会采用下端收缩式。排气管的直径和旋风除尘器的除尘效率也有很大的关系。排气管的直径越小。旋风除尘器的效率越高，压力损失随之增大。所以要保证排气管的直径有宇哥合适的范围。灰斗也是旋风除尘器中一个重要的考虑因素。如果灰斗

33、的设计不合理就会影响到整个旋风除尘器的除尘效率。所以在本次设计的过程中，我参考了一些文献，给旋风除尘器加上了一个阀，这样可以有效地避免旋风除尘器的除尘效率的降低。（2）气体参数对除尘器性能的影响 气体参数对于旋风除尘器除尘性能有以下几个因素的影响：气体流量的影响，气体含尘浓度的影响，气体含湿量的影响。气体流量的影响。气体流量对除尘器性能的压力损失、除尘效率等方面都有很大程度的的影响。在理想情况下，气体流量的平方与旋风除尘器的压力损失成正比。旋风除尘器的进气口的风速也要保证在一个合适范围内。气体的流量越大，即使即其进气管的风速越大，风速变大提高尘粒运动的的能量，能够使尘粒产生较大的离心力，有利于

34、提高分离效率。但是风速过大就会使气流产生紊乱，因为气流在旋风除尘器内需要一定的时间来净化。风速过大就会导致除尘效率的减少。根据相关数据一般选取风速在18-23m/s之间。气体的含尘浓度越高则旋风除尘器的除尘效率和压力损失越小。这是因为尘粒浓度越大意味着含尘气流中所含有的尘粒越多。尘粒在向外运动的过程中与空气分离所需要的能量越少，所以才会造成这种现象。尘粒的浓度越高尘粒的凝聚就会越多，所以除尘效率也会增加。但是，浓度越大，需要除尘的时间越多，相比浓度低的含尘气流来说，除尘速度较慢。气体含湿量同样对旋风除尘器的除尘效率有着很大的影响。对于一些直径很小的尘粒来说，在适度很低的情况下，他就会很难被旋风

35、除尘器净化，但是对着适度增加到一定的程度，尘粒就会相互粘合形成较大直径的尘粒，这样就会使尘粒有利于被分离出来。当然，如果含尘气流的湿度过大，就会使尘粒不能自由的向筒壁运动，甚至会粘合在筒壁上，这样子就会大大的降低了旋风除尘器的效率。（3） 粉尘的物理性质对除尘器的影响粉尘的物理性质也会对除尘器的除尘性能，产生重要的的影响，它的影响方面主要在于尘粒的直径和和粉尘的密度。尘粒直径越大越有利于提高除尘效率，这是因为旋风除尘器的直径越大，则尘粒在筒壁内部运动产生的离心力越大，所以尘粒更有利于分离出来。这样就有利于提高旋风除尘器的除尘效率。粉尘密度同样会对除尘器的除尘效率产生重要的影响。粉尘密度越大越有

36、利于提高旋风除尘器的除尘效率。但粉尘密度对压力损失影响很小，设计计算中可以忽略不计。出了上述影响旋风除尘器的因素外。旋风除尘器的结构和表面粗糙度也会对整个效率产生影响。筒壁越粗糙，除尘效率就会越低，因为一些粗糙的表面会在气流运动的过程中产生不稳定的旋流，使已经分离了的尘粒重新被带到了气流中，降低了除尘效率。下面列出旋风除尘器的性能和各个影响因素之间的关系。表21旋风除尘器性能与各影响因素的关系变化因素性能趋向投资趋向流体阻力除尘效率烟尘性质烟尘密度增大几乎不变提高（磨损）增加烟尘密度增大几乎不变提高（磨损）增加烟气含尘浓度增加几乎不变略提高（磨损）增加烟气温度增高减少提高增加结构尺寸圆筒体直径

37、增大降低降低增加圆筒体加长稍降低提高增加圆锥体加长降低提高增加入口面积增大降低降低排气管直径增加降低降低排气管插入长度增加增大提高增加运行状况入口气流速度增大增大提高减少灰斗气密性降低稍增大大大降低内壁粗糙度增加增大降低旋风除尘器选型原则在选择旋风除尘器的过程中主要考虑到的因素有以下几个方面：（1） 在同样的情况下应该首先选用直径较小的旋风除尘器，有利于降低成本，在选择旋风除尘器的时候要保证旋风除尘器的设计风量和实际生产中使用的风量相吻合。如果实际中风量较大，尽量选择多个旋风除尘器并联或者是采用多管旋风除尘器。旋（2）旋风除尘器的入口风速务必要保持1823m/s。进口风速低于18m/s时，旋风

38、除尘器的除尘效率降低很明显而能量损失却不见得有很多的减少；进口风速在高于23m/s时，除尘效率提高不明显，但压力损失增加，能量损失增高很多。（3）旋风除尘器选用时需要考虑他耐用性，以及使用寿命和结构形式等。甚至要考虑后续的厂房改建的方面，同时要保证旋风除尘器便于维修。（4）选择旋风除尘器时要考虑到含尘气流的粉尘密度。旋风除尘器能捕集到的最小尘粒应等于或稍小于含尘气流的粉尘密度。（5）旋风除尘器在处理一些高温气体的时候需要保温，如果保温措施不到位水分便会在除尘器内部凝结。如果除尘气体不能够有效的吸收水分的话。露点为30-50时，除尘器得到温度最少应高出30左右；假如粉尘吸水性较强（如水泥、石膏和

39、含碱粉尘等）、露点为20-50时，除尘器的温度应高出露点温度40-50.（6）旋风除尘器结构的密闭要好，确保不漏风。尤其是负压操作，更应注意卸料锁风装置的可能性。（7）易燃易爆粉尘（如煤粉）应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口管道上加一个安全防爆阀门。（8）当粉尘浓度减小时，最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关，即直径越大其允许含尘质量浓度也越大。具体的关系如表22所列表22直径与允许含尘质量浓度关系旋风除尘器直径/mm8006004002001006040允许含尘质量浓度（g/m3）400300200150604020第三章旋风除尘器各部分尺寸的确定3.1形式的选择 根据国家规定的粉尘

40、排放标准、粉尘的性质、允许的阻力和制造条件、经济性合理选择旋风除尘器的形式。本次设计的是闪速炉除尘设备，除尘气体是。选择标准高风量型旋风除尘器。确定进风口风速 根据推荐选取3.2确定旋风除尘器的尺寸进气口面积的确定进气口截面一般为长方形，尺寸为a和b，根据处理气量Q和进气速度可得= =0.221取a=2b,则a=0.665m，b=0.332m。3.3筒体尺寸的确定 在选取筒体尺寸时，一般需要考虑的是需要保证除尘效率同时需要尽量节约材料。圆筒尺寸越小，则含尘气流进入到筒体内部的时候，所受到的离心力越大，所以除尘效率越高。但是筒体过小，距离排气管过近，则会引起大直径的颗粒反弹至中心被气流带走，使除

41、尘效率降低，另外还可能引起筒体内堵塞。因此，一般筒体直径不宜小于5075mm。因为旋风除尘器的标准是以筒体的直径为标准的，所以通体直径一般需要取整数。取b=0.2D，计算得D=1660mm，取D=1700mm。筒体长度h=1.5D =1.51700 =2550mm旋风除尘器高度的确定 为了使旋风除尘器能够有较高的除尘效率，需要使旋风除尘器具有较高的长度比，这样含尘气流在除尘器内部的滞留时间长，有利于尘粒的分离，且能够使尚未到达排气管的尘粒有更多的机会从旋流中心分离出来。有利于减少二次夹带，进而提高除尘效率。但由于过高的长度增加了钢材的使用量，同时在生产中旋风除尘器的使用受到场地的限制和旋风除尘

42、器本身内部空间的限制，所以不可能是旋风除尘器的长度过大。根据现代机械设备设计手册.非标准机械设备设计式23.1-75可以确定旋风除尘器自然长度L即从排气管下端至旋风除尘器自然旋转顶端的距离的计算公式如下 =2.30.24 =2.80m 旋风除尘器的锥体部分可以在较短的距离内将外旋气流转变成为内旋气流，从而节约了旋风除尘器自身的空间和刚才的使用量。含尘气流在锥体部分运动时，其切向速度不断增加，离心力不断加大，所以有利于提高除尘效率。锥体同时还具有收集尘粒的作用，所以，锥体的锥角和锥体的高度应该保证尘粒能够顺利的落入灰斗。另外，锥体的锥角不能设计过大，这样可以避免由于气流旋转半径变化太大，而引起尘

43、粒撞击锥体造成除尘效率的损失。在设计中一般取在旋风除尘器气流中，自由旋流的轴线是偏的，偏心度大约为de4，因此，为了防止核心旋流与锥壁接触时将分离下来的粉尘重新卷入核心旋流，而造成二次夹带，要求排灰口直径不得小于4。圆锥高度（）=（2 2.5）D =0.251700 =425mm。取450mm =2D100 =21700+100 =3500mm确定筒壁厚度材料的选择选择材料碳素结构钢 Q235。Q235具有良好的焊接性。厚度的计算选取，。根据化工设备机械基础附录9-1，选取。因为采取单面焊的对接接头，即沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板。采取局部无损探测，由化工原理机械基础表4-8查出，焊接接

44、头系数=0.8.焊接接头示意图 根据化工设备机械基础表4-1，得到圆筒壳的计算公式如下：计算壁厚公式 筒壁应力校核公式 允许最大工作压力公式 上述各公式中-计算压力，MPa；-圆筒的内径，mm；-圆筒的最大允许工作压力，MPa；-圆筒的计算厚度，mm；-圆筒的设计厚度，mm，它是厚度与腐蚀裕量之和；-圆筒的名义厚度，mm；它是将设计厚度加上钢板厚度的负偏差，并向上圆整到钢板标准规格的厚度，即图纸上标注的厚度；-圆筒的有效厚度，mm，它是名义厚度与厚度附加量C之差； -圆筒在设计温度下的许用应力，M； -焊接接头系数； -腐蚀裕量，mm； -钢板厚度负偏差，mm； C-厚度附加量，mm，C=.上

45、述公式的适用范围为。计算壁厚 = =9.5mm圆筒的设计厚度 =+ =0.0095+1=1.0095mm由化工设备机械基础表7-9得，=0.25mm，圆筒的名义厚度 =+=1.2595mm在容器设计中，对于计算压力很低的容器，按照强度计算公式计算出的厚度很小，不能满足制造、运输、安装的刚度要求。因此，对容器规定一个最小的厚度。最小厚度是指壳体加工成型候补包括腐蚀裕量的最小厚度。GB150-1998钢制压力容器中对容器的最小厚度规定是：对碳素钢和低合金钢制容器，取3mm，对高合金钢制容器，取2mm。所以取厚度为3mm。筒体和锥体可用3mm厚度的Q235碳素钢板制作。3.4压力试验及其强度校核 容

46、器制成以后（或检修后投入生产之前），必须做压力试验或增加气密性试验，其目的在于检验容器的宏观强度和有无渗漏情况，即全面考察容器的密封性，以保证设备的安全运行。压力试验的种类。要求和试验压力值应在图样上说明。压力试验一般采用液压试验。对于不适合做液压实验的容器，可采用起亚试验。旋风除尘器由于自身结构，无法充满液体，采用气压试验。内压容器气压试验的试验压力的计算公式为 式中-试验压力，MPa。-设计压力，MPa。-容器元件材料在试验温度下的许用应力mMPa。-容器元件材料在设计温度下的许用应力mMPa。 =1.151000 =1119.5Pa压力试验的应力校核=-C=3-1.26=1.74mm式中

47、 -圆筒壁在试验压力下的计算应力，MPa； Di-圆筒内直径，mm； -试验压力，MPa； -圆筒的有效厚度，mm -圆筒材料在试验温度下的屈服点（或0.2%屈服轻度），MPa； -圆筒的焊接接头系数 = =0.55MPa =0.80.826235 =39MPa 由上面的计算得知，。所以符合要求。对已有设备进行强度校核的公式是 = =0.55MPa =1130.8 =90.4 M由上述计算得，所以，旋风除尘器强度符合要求。排气管尺寸的确定在一定范围内，排气管的直径越小，则除尘效率越高，但压力损失越大，反之，则除尘效率越低，压力损失越小。D=2.53时，除尘效率达到最高点，如果再增加D，则除尘器

48、效率会缓慢增加，而压力损失却急剧增加。通常取=（0.30.5）D。=0.3D =0.31700 =510mm 排气管深度的确定排风管的插入深度和直径会对旋风除尘器的除尘效率产生很大的影响。要合适的选择排气管的直径。排气管直径减小，内旋气流的旋转范围也会随之减小，尘粒从排气管内排出的困难程度将会增加，这是对于除尘效率的提高有所裨益的。但随之而来的是出口风速增加，进而导致了压力损失增加，反而不利于提高除尘效率。采用增加排气管直径的方法可以有效减小压力损失，但是如果排气管直径过大，以方面会降低内旋气流的旋转范围，另一方面会增城外旋气流范围减小，导致尘粒不能被横好的出去，导致了除尘效率的降低。最适宜的

49、选择情况是选择排气管的直径为旋风除尘器筒体直径的0.5-0.6倍。排气管不能插入过浅，不然含尘气流容易进去到排气管，造成除尘效率的降低。排气管也不能插入深，不然将会导致气流的摩擦增大，阻力损失增大。如果排气管和锥体底部的距离不够，那么灰尘进行二次尘扬带到排气管的可能性大大增加。最适宜的插入深度是排风管深度比进气管底部的位置略低。所以选取排气管的直径=0.5D=850mm；选取排气管的深度=2m。 排气管厚度的确定对于/20的圆筒假设=-C；首先试取最薄圆筒厚度=3mm； =-C=3-2=1mm =2.35 =850 由化工设备机械基础图5-5查得A=0.00027；查取碳素钢的弹性模量为0.1

50、94MPa根据图5-7可得系数B为115MPa； 根据化工设备机械基础 的计算公式5-11 =014 MPa 因为，所以设计符合要求。故排气管采取3mm的碳素钢制造。第四章 各个零部件的设计4.1筒体的设计筒体的尺寸已经由前面的文章说过，在此总结如下：筒体的直径为1700mm，高度为2550mm。所以筒体的大体尺寸已经确定。筒体必须和排气管连接，筒体也同时需要和进气管连接。所以排气管、进气管与筒体的连接方式就显得尤为重要。在一般情况下，我们要考虑到的不仅仅是尺寸是否合适，而同样重要的是连接方式是否牢固，以及如何连接。在设计的时候必须从经济性方面进行考虑，一定要使加工方法简单、在一般现有条件下容

51、易实现，这样做的好处就是看了一降低经济成本。筒体时旋风除尘器中一个至关重要的部件，他不仅仅连接了进气管、排气管，更是连接了支架，锥体等部件。所以筒体的设计一定要符合相关要求，筒体的校核也是应该考虑的问题。本次设计的旋风除尘器的筒体与进气管连接的方式如下：进气管采用的是矩形进气口，进气口与筒壁相切。采用的进口方式为普通切向进口。之所以这样考虑，是因为考虑到了现有条件下的加工的方便。以保证旋风除尘器的经济性。 图4.1 进气管简图旋风除尘器的筒体与排气管的连接采用的而是普通平焊接，另外加上肋板加强强度。这样设计的原因是，考虑到需要保证旋风除尘器的密封性，所以采用了焊接，焊接点额好处就是可以在简略了

52、加工方式的基础上保证最大限度的气密性。旋风除尘器是一个很耐用的器具，所以，不需要拆卸排气管，这也为焊接提供了一个重要的参考。采用了加强筋板就可以保证排气管与筒体的连接是牢固的、可靠的。这样做可以节省钢材的使用量，在减轻了旋风除尘器自身重量的既基础上，保证了连接的可靠性。图4.2排气管加强肋板简图筒体与锥体的链接采用的是可拆卸结构，这样便于制造和维护。常见的可拆卸结构有法兰链接、螺纹连接和承插式链接。采用可拆卸链接之后，保证连接口密封的可靠性，成为化工装置能否正常工作的必要条件之一。筒体与锥体的链接就采用法兰连接结构。法兰连接结构式一个组合件，一般是由连接件、被连接件、密封元件组成。根据化工原理机械基础？表6-2选取直径适