2摘要：旋風除塵器廣泛地應(yīng)用于各個行業(yè)除塵系統(tǒng)中，本文針對旋風除塵器的結(jié)構(gòu)及工作原理，分析影響旋風除塵器壓力損失的因素，介紹了旋風除塵器內(nèi)部流場和除塵機理。針對旋風除塵器除塵效率問題進行了分析，總結(jié)了現(xiàn)有改進方案，指出存在的不足，并結(jié)合前人的改進思路提出了新的改進方案，以提高旋風除塵器的分離效率，為進一步挖掘旋風除塵器的潛在性能開辟新的思路。簡要地設(shè)計了一款旋風除塵器，另外簡要的介紹了現(xiàn)有旋風除塵器的幾種比較典型的改進措施。關(guān)鍵詞： 旋風除塵器 ；壓力損失； 分離效率； 改進方案； ABSTRACT: cyclone deduster is broadly applied in each profession to separating dust. This article analyze the structure and working principles of cyclone de-duster , designed a type of cyclone de-duster .Keyword: cyclone de-duster; the pressure lose; Separating efficiency; Improve project; 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，工業(yè)垃圾的種類和排放量日益增多，防治環(huán)境污染的問題也日益引起人們的重視。工業(yè)垃圾的排放量可能是最先進行控制的一個環(huán)境參數(shù)。據(jù)估算，目前全國的年排塵量約 2700 萬 t，因此減少工業(yè)垃圾的排放受到相當重視。1995 年 8 月修訂后的《中華人民共和國環(huán)境污染防治法》第三章規(guī)定：國家鼓勵企業(yè)采用先進的除塵技術(shù)。除塵器是控制塵粒污染的有效措施，也是研究應(yīng)用較早的一項技術(shù)。但在塵粒初始量增加，排放量進一步嚴格的情況下，企業(yè)必須重新計劃自己的操作條件和排放控制系統(tǒng)，開發(fā)或應(yīng)用更高效的除塵器，以滿足現(xiàn)行法規(guī)的要求。作為控制大直徑顆粒物排放的最古老和常用裝置之一的旋風除塵器，隨同，雖然其除塵效率教低，但如果和其他作用相聯(lián)合，如靜電作用和濕法作用等，可達到更高的除塵效率?，F(xiàn)在，很多人都在積極開發(fā)利用旋風除塵器的潛能。利用靜電和離心力作用機理除塵的研究是近年來很活躍的領(lǐng)域，其目的就是研制出高效低耗的除塵設(shè)備，如湖南大學的龔光彩等人對靜電旋風除塵器的研究，證明該類型除塵器有極低的阻力和較高的除塵效率。雖然旋風除塵器在我國應(yīng)用還不是很廣泛，但是隨著工業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平和對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，旋風除塵器必將有越來越重要的應(yīng)用，而管式以其顯著的3優(yōu)點將會在除塵器的未來發(fā)展中顯示越來越重要的作用，這可從發(fā)達國家除塵器發(fā)展的過程中得到證明；另一方面，開發(fā)新型除塵裝置也是大勢所趨?；谖覈奶厥鈬鴳c，這個過程可能還需要較長的一段時間，但無論如何，由中小型，低效除塵設(shè)備向大型高效除塵設(shè)備發(fā)展是 一個必然的趨勢。旋風除塵器是一種常見的氣固，氣液和液固分離設(shè)備。由于結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作簡便，運行穩(wěn)定等特點，旋風除塵器在機械，建材，輕工，冶金，化工，石油等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。理論與實驗研究均以證明，旋風除塵器的動力消耗中有相當大一部分無益于分離，屬純消耗性能量損失。本設(shè)計闡述的是如何設(shè)計出新型高效除塵裝置。二.說明書2.1 圖形設(shè)計：旋風除塵器圖 （圖 1）2.2 設(shè)計數(shù)據(jù)：表 1 旋風除塵器的幾何尺寸名稱 數(shù)據(jù)旋風除塵器半徑 r 0.4氣體出口管半徑 r 0.2粉塵出口管半徑 r 0.2出口管到底部高 h 2.07園部高 h 1.066氣體出口管長度 l 0.466入口管寬度 b 0.1664入口管高度 h 0.466入口管面積 A 0.078錐角 7.75總高度 h 2.54入口類型 切線入口管型 矩形2.3 旋風除塵器的參數(shù)計算5許多學者都致力于旋風除塵器的研究，通過各種假設(shè)，他們提出了許多不同的計算方法。由于旋風除塵器內(nèi)實際的氣、塵兩相流動非常復雜，因此根據(jù)某些假設(shè)條件得出的理論公式目前還不能進行較精確的計算。 1.分割粒徑（d c50） 計算旋風除塵器的分割粒徑（d c50）是確定除塵器效率的基礎(chǔ)。在計算時，因假設(shè)條件和選用系數(shù)不同，計算分割粒徑的公式也各不同。下面簡要介紹一種計算方法，以說明旋風除塵器的除塵原理。處于外渦旋的塵粒在徑向會受到兩個力的作用：慣性離心力 （2-3-1）式中 v t——塵粒的切線速度，可以近似認為等于該點氣流的切線速度，m/s；r——旋轉(zhuǎn)半徑，m。向心運動的氣流給予塵粒的作用力（2-3-2） 式中 w——氣流與塵粒在徑向的相對運動速度，m/s。 這兩個力方向相反，因此作用在塵粒上的合力（2-3-3） 由于粒徑分布是連續(xù)的，必定存在某個臨界粒徑 dk 作用在該塵粒上的合力之和恰好為零，即 F=Fl－P=0。這就是說，慣性離心力的向外推移作用與徑向氣流造成的向內(nèi)飄移作用恰好相等。對于粒徑 dc＞d k的塵粒，因 Fl＞P，塵粒會在慣性離心力推動下移向外壁。對于 dc＜d k的塵粒，因 Fl＜P，塵粒會在向心氣流推動下進入內(nèi)渦旋。如果假想在旋風除塵器內(nèi)有一張孔徑為 dk的篩網(wǎng)在起篩分作用，粒徑 dc＞d k的被截留在篩網(wǎng)一面，d c＜d k的則通過篩網(wǎng)排出。那么篩網(wǎng)置于什么位置呢?在內(nèi)、外渦旋交界面上切向速度最大，塵粒在該處所受到的慣性離心力也最大，因此可以設(shè)想篩網(wǎng)的位置應(yīng)位于內(nèi)、外渦旋交界面上。對于粒徑為 dk的塵粒，因 Fl=P，它將在交界面不停地旋轉(zhuǎn)。實際上由于氣流紊流等因素的影響，從概率統(tǒng)計的觀點看，處于這種狀6態(tài)的塵粒有 50％的可能被捕集，有 50％的可能進入內(nèi)渦旋，這種塵粒的分離效率為50％。因此 dk=dc50。根據(jù)公式（5-4-7），在內(nèi)外渦旋交界面上，當 Fl=P 時， 旋風除塵器的分割粒徑： （2-3-4） 式中 r 0——交界面的半徑，m；w0——交界面上的氣流徑向速度，m／s；v0t——交界面上的氣流切向速度，m／s。 應(yīng)當指出，粉塵在旋風除塵器內(nèi)的分離過程是很復雜的，上述計算方法具有某些不足之處。例如它只是分析單個塵粒在除塵器內(nèi)的運動，沒有考慮塵粒相互間碰撞及局部渦流對塵粒分離的影響。由于塵粒之間的碰撞，粗大塵粒向外壁移動時，會帶著細小的塵粒一起運動，結(jié)果有些理論上不能捕集的細小塵粒也會一起除下。相反，由于局部渦流和軸向氣流的影響，有些理論上應(yīng)被除下的粗大塵粒卻被卷入內(nèi)渦旋，排出除塵器。另外有些已分離的塵粒，在下落過程中也會重新波氣流帶走。外渦旋氣流在錐體底部旋轉(zhuǎn)向上時，會帶走部分已分離的塵粒，這種現(xiàn)象稱為返混。因此理論計算的結(jié)果和實際情況仍有一定差別。2.旋風除塵器的阻力 由于氣流運動的復雜性，旋風除塵器阻力目前還難于用公式計算，一般要通過試驗或現(xiàn)場實測確定。旋風除塵器的阻力： （2-3-5） 式中 ξ——局部阻力系數(shù)，通過實測求得；u——進口速度，m／s；ρ——氣體的密度，kg／m 3， 72.4 設(shè)計要求① .粉狀物料提升裝置中旋風除塵器的研究現(xiàn)狀② .了解其工作場所要求及原理③ .確定總體方案和各部分結(jié)構(gòu)方案④ .畫圖⑤ .部分設(shè)計計算三.旋風除塵器的原理及應(yīng)用3.1 旋風除塵器的原理旋風除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力將塵粒從合塵氣流中分離出來的除塵裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，不需特殊的附屬設(shè)備，造價較低．阻力中等，器內(nèi)無運動部件，操作維修方便等優(yōu)點。旋風除塵器一般用于捕集 5-15 微米以上的顆粒．除塵效率可達 80％以上，近年來經(jīng)改進后的特制旋風除塵器．其除塵效率可達5％以上。旋風除塵器的缺點是捕集微粒小于 5 微米的效率不高． 旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動概況： 旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓簡體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體底部運動，形成下降的外旋含塵氣流，在強烈旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的離心力將密度遠遠大于氣體的塵粒甩向器壁，塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動量和自身的重力沿壁面下落進入集灰斗。旋轉(zhuǎn)下降的氣流在到達圓錐體底部后．沿除塵器的軸心部位轉(zhuǎn)而向上．形成上升的內(nèi)旋氣流，并由除塵器的排氣管排出。 自進氣口流人的另一小部分氣流，則向旋風除塵器頂蓋處流動，然后沿排氣管外側(cè)向下流動，當達到排氣管下端時，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從誹氣管排出，分散在其中的塵粒也隨同被帶走。3.2 用途及適用范圍旋風除塵器主要用于工業(yè)生產(chǎn)中清除工業(yè)廢料，如木料廠以及其他工廠。在我國大多數(shù)工廠都是使用旋風除塵器。3.3 產(chǎn)品描述旋風除塵器是一種常見的氣固，氣液和液固分離設(shè)備。由于結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作簡便，運行穩(wěn)定等特點，旋風除塵器在機械，建材，輕工，冶金，化工，石油等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。理論與實驗研究均以證明，旋風除塵器的動力消耗中有相當大一部分無益于分離，屬純消耗性能量損失。8四.設(shè)計方案的擬定4.1 旋風除塵器的原理分析旋風除塵器的工作原理主要是靠慣性離心力的作用，使粉塵與含塵空氣分開。塵粒受到的離心力為：式中：p——塵粒的密度d——塵粒的直徑v——含塵空氣的進口風速R——旋風除塵器的圓筒體半徑由上式可知：離心力的大小與進口氣流速度，旋風除塵器的直徑及塵粒的密度，直徑有關(guān)。所以我們說影響除塵效率的因素由以下幾方面決定。1. 進口氣流速度一般來說，進口氣流速度越大，塵粒受到的離心力越大，除塵效率越高。同時處理含塵空氣氣量也夜多。但實踐證明：進口氣流速度越大時，不但除塵效率不高，反而會下降。這是因為：當風速過大時，會把原來已除下來的塵粒重新帶跑，形成返混現(xiàn)象。同時由于進口氣流的增加會使阻力急劇增加，從而使電耗急劇增加。這是因為，阻力消耗與風速的二次方成正比例關(guān)系 ，所以進口風速一般控制在 12-18 米/秒之間。2. 旋風除塵器筒體的直徑和排風管的直徑在其它條件不變的情況下，減小筒體直徑，塵粒所受到的離心力也增大，所以應(yīng)采用小直徑的旋風除塵器（排風管直徑為筒體的直徑的 0.5-0.6 倍）。一般不超過 800 毫米。但直徑小了，處理風量少，可以采用幾個餓旋風除塵器并聯(lián)使用。處理風量為各除塵器風量之和，阻力為單個除塵器的阻力。3. 筒體高度和錐體高度筒體高度和錐體高度越高，含塵空氣分離的時間越長，除塵效果越好。但過高了下部也不起作用。由于錐體部分的直徑逐漸減少，其除塵效率高于通體部分建議采用短筒體長錐體。錐體部分的高度一般為筒體部分的 2-3 倍為宜。4. 底部的密封性由于旋風除塵器工作時，底部和中心部位是負壓力不從心，所以底部是否漏風是影響除塵效率的關(guān)鍵因素。實踐證明，當?shù)撞柯╋L率為 5%時，除塵效率下降50%；當?shù)撞柯╋L率 10%時，除塵效率幾乎為零。當?shù)撞慷ㄆ谇寤視r，可將出灰口與密閉灰箱相連；當連續(xù)清灰時，要安裝閉風器，并且閉風器的膠皮與殼體密封，轉(zhuǎn)速要慢。針對不少工廠，采用的旋風除塵器直徑偏大，除塵效果不好的現(xiàn)狀。根據(jù)以上分析，結(jié)合各廠的實際情況，針對旋風除塵器提出以下改進意見，僅供參考。1.）旋風除塵器的直徑改為 300-400 毫米，每四個一組，下部供用一個密閉的集塵箱。每一個除塵管網(wǎng)，根據(jù)所需處理的含塵空氣量的多少，確定需要9多少組旋風除塵器。各組除塵器均并聯(lián)使用。2.旋風除塵器采用下旋型，可以避免上渦旋的形成，提高除塵效率。3.旋風除塵器的筒體高度為 0.5 米左右，錐體部分的高度為 1 米左右。采用短筒體長錐體的設(shè)計。4.旋風除塵器進口風速一般控制在 12-16 米/秒左右，不宜過大，否則會使阻力增加，增加電耗。5.設(shè)計制造旋風除塵器時，要保證質(zhì)量，從排風管中心到下部錐體中心，要成鉛垂線，以免影響分離粉粒及排風曲線，影響除塵效率。6.注意底部的密封性。定期清灰時，注意下部留有一定的灰封。連續(xù)清灰時，閉風器的轉(zhuǎn)速要慢。膠皮不能脫落，并要與殼體相接觸。4.2 旋風除塵器進氣量的計算：G=0.06 x V x n x Y x r x K (噸 /小時 )式中： V 一旋風器容積（升/轉(zhuǎn)）n 一旋風器轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)／分）Y 一旋風器容積效率：顆粒狀物料 0.7-0.8 粉狀物料 0.5-0.6r 一物料容重（噸／米 3）K 一修正系數(shù)，一般取 0.7-0.8說明書數(shù)據(jù)表 2：物料容重 r(噸/立方米) 容積（升/轉(zhuǎn)）V 葉輪半徑（毫米）R葉輪長度（毫米）l轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)n動力(千瓦)w 2.48 10 150 250 35 0.75/1.1粉狀物料的容積效率 Y=0.6修正系數(shù) K=0.8旋風器進氣量的計算：G=0.06xVxnxYxrxK=0.06×10×0.001×35×60×0.6×2.48×0.8=1.5(噸/時)104.3 旋風除塵器內(nèi)的流場分析 （1）流場組成外渦旋——沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動的氣流。內(nèi)渦旋——沿軸心向上旋轉(zhuǎn)運動的氣流。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）旋風除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動含塵氣流由切線進口進入除塵器，沿外壁由上向下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運動，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流即為外渦旋。外渦旋到達錐體底部后，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)運動時，塵粒在慣性離心力的推動下，要向外壁移動。到達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小的塵粒沿外壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，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。如果除塵器進口和頂蓋之間保持一定距離，沒有進口氣流干擾，上渦旋表現(xiàn)比較明顯。對旋風除塵器內(nèi)氣流運動的測定發(fā)現(xiàn)，實際的氣流運動是很復雜的。除切向和軸向運動外還有徑向運動。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 3 所示為實測的除塵器某一斷面上的速度分布和壓力分布。11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， 達到最大。可以近似認為，內(nèi)外渦旋交界面的半徑r0≈（0.6～0.65）r p（r p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)運動。旋風除塵器內(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/nr=c （4-3-1） 內(nèi)渦旋 v t/r=c' （4-3-2） 式中 v t——切向速度；圖 3 旋風除塵器內(nèi)部的速度分布和壓力分布r——距軸心的距離；c'、c、n——常數(shù)，通過實測確定。一般 n=0.5～0.8，如果近似的取 n=0.5，公式（4-3-1）可以改寫為（4-3-3）（4）徑向速度實測表明，旋風除塵器內(nèi)的氣流除了作切向運動外，還要作徑向的運動，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動，后者則造成塵粒作向心的徑向運動，把它推入內(nèi)渦旋。 12如果近似認為外渦旋氣流均勻地經(jīng)過內(nèi)、外渦旋交界面進入內(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（4-3-5）式中 L——旋風除塵器處理風量，m 3/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，在排氣管底部達到最大值。（6）壓力分布壓力分布：軸向壓力變化較小；徑向壓力變化大，外側(cè)高，中心低，軸心處為負壓。旋風除塵器內(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。這是因為氣流在旋風除塵器內(nèi)作圓周運動時，要有一個 13圖 4 交界面上氣流的徑向速度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。試驗研究表明，即使在正壓下運行，旋風除塵器軸心處也保持負壓，這種負壓能一直延伸到灰斗。據(jù)測定，有的旋風除塵器當進口處靜壓為+900Pa 時，除塵器下部靜壓為－300Pa。因此，除塵器下部不保持嚴密，會有空氣滲入，把已分離的粉塵重新卷入內(nèi)渦旋。五.零部件的數(shù)據(jù)計算及選擇5.1 風機的分析與選擇：風機產(chǎn)品分為兩大類，一類是重要裝置中的高精尖產(chǎn)品，主要指透平壓縮機。另一類是量大面廣的中，小通風機。風機行業(yè)國內(nèi)外的發(fā)展趨勢是（1）大型風機容量繼續(xù)增大。（2）發(fā)展高壓小流量壓縮機。（3）高效化。（4）高速小型化。（5）低噪聲化。（6）計算機集成制造系統(tǒng)在風機中得以廣泛應(yīng)用。本設(shè)計采用的風機是離心式鼓風機。 5.2 下料箱的選擇：下料箱是粉狀物料提升輸送裝置中一個重要部件。工程上一般要求該部件在負壓差下工作 ,即將物料由壓力較低處送往壓力相對較高處。在工作過程中 ,要求對通過的物料量具有良好的調(diào)節(jié)性能 ,并且保證它所連接的兩器氣體互相不泄漏。從而保證輸送能正常與高效地工作。因此在下料箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，能否有效地解決下料箱的防堵性與氣密性，是防止下料箱被物料堵塞以及順利排料的關(guān)鍵。 全新氣封式葉輪下料箱適用干將壓力狀態(tài)下的粉狀或顆粒狀物料連續(xù)地、順利地排入大氣，是氣力輸送和通風除塵網(wǎng)路中的一種重要設(shè)備。其主要工作件是旋轉(zhuǎn)的葉輪，既起著輸送物料的作用，又擔負著密封作用。使用安全可靠，體積小、重量輕、 容量大、 功率消耗低等特點。廣泛用于糧食、食品、飼料、油脂、化工、儲運及其它工業(yè)中的氣力輸送或通風除塵網(wǎng)路卸料器之排料、排塵。采用國內(nèi)外最先進卸料器特點，又集中國內(nèi)外各種干燥機、除塵器聯(lián)接尺寸而設(shè)計制造的，它三機一體，結(jié)構(gòu)緊湊、密封性好、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、造型美觀、噪音低、體積小、重量輕、使用方便等特點，是氣力輸送、自動計量排料重要設(shè)備之一。5.3 殼體的設(shè)計：這類零件的內(nèi)外結(jié)構(gòu)都很復雜,它是用來支撐、包容運動零件或其它零件,因此其內(nèi)部常有空腔.箱體內(nèi)腔常用來安裝傳動軸、齒輪(或葉輪)及滾動軸承等,故兩端均有裝軸承蓋及套的孔.所以箱體的蓋、座上有許多安裝孔、定位銷孔、連接孔;由于箱體是空腔的,通常壁比較薄,由于形狀復雜,箱體多為鑄件旋風器中的箱體材料可以選 14HT150。殼體的整體壁厚為 10mm，殼體分為筒體和錐體兩部分。筒體的內(nèi)腔直徑與葉輪的大徑相等，螺栓連接的邊緣寬度為 30mm，進料口的最大長度為 415mm，寬度為360mm，其小徑為 3/2 的葉輪扇形寬度。即：Q= × ×23?)(2dR?= × × 2)150(=190(mm)5.4 密封圈的設(shè)計為了減小設(shè)計和制造裝配過程中的誤差引起的漏風量，要在殼體端蓋和殼體之間設(shè)計一個密封圈，主要起到密封作用，不受其他外力，可以選用橡膠材料，密封圈的內(nèi)徑要少小于殼體的內(nèi)徑，可以確定為 298mm,厚度和寬度也都不需設(shè)計很大，可以確定為 6mm 和 10mm。一半嵌在殼體端蓋一半嵌在殼體端邊。5.5 殼體端蓋的設(shè)計殼體的端蓋起著多方面的作用，可以密封防漏氣支撐軸承.軸承工作過程中內(nèi)圓隨軸轉(zhuǎn)動，外圈保持不動，則軸承的外圓與殼體之間的配合為過盈配合，那么端蓋的內(nèi)徑就可以確定為 61mm,考慮到與殼體的配合，可把外徑確定為 360mm 等于殼體的最外圓的直徑。在殼體的內(nèi)面設(shè)計一個小槽，用來配合密封圈，小槽的寬度與密封圈的厚度相等為 6mm，深度是密封圈寬度的一半為 5mm.。5.6 其他標準連接件的選擇任何機器都是由各種零件組成,其中標準件占有大量的比例,它們以一定的形式連接,保持相互之間的位置和按一定的規(guī)律相對運動,標準件可以互換通用,從而提高經(jīng)濟效率.常用的標準件有緊固件(螺栓、螺母、螺釘)、鍵等.5.6.1 螺栓的選擇 螺紋規(guī)格(6g)|d: M12螺紋規(guī)格(6g)|d×P: M12×1.5b(參考)|l≤125: 30B(參考)|125＜l≤200: 36e min: 20.03s|max: 18s|min|: 17.73k 公稱: 7.515l 長度范圍|: 45～120 圖 75.6.2 沉頭螺釘?shù)倪x擇：由于軸承蓋是與殼體的端蓋連接在一起的，屬于內(nèi)部連接所以要選用沉頭螺釘。螺釘螺紋規(guī)格: ST2.2螺距 P=a(max): 0.8dk(max): 3.8k(max): 1.1十字槽|槽號: 0十字槽|H 型插入深度|max: 1.2l①長度范圍: 4.5～16表面處理: 鍍鋅鈍化圖 8機械設(shè)計手冊5.6.3 螺母的選擇：其內(nèi)徑與螺栓的 d 相等為 12mm，可以查機械設(shè)計手冊如下：螺母螺紋規(guī)格(6H)|D: M12螺紋規(guī)格(6H)|D×P: M12×1.5 (M12×1.25)e/min: 20.03s/max: 18s/min: 17.7316m/max: 10.8圖 95.6.4 鍵的選擇：根據(jù)鍵連接的軸的軸徑，查閱機械設(shè)計手冊可以得到標準鍵為：軸徑 d: ＞30～38鍵的公稱尺寸|b(h8): 10鍵的公稱尺寸|(h8)h(11): 8鍵的公稱尺寸|c 或 r: 0.4～0.6鍵的公稱尺寸|L（h14）: 22～110鍵槽|軸槽深 t|基本尺寸: 5.0鍵槽|軸槽深 t|公差: (+0.2,0)鍵槽|轂槽深 t1|基本尺寸: 3.3鍵槽|轂槽深 t1|公差: (+0.2,0)鍵槽|圓角半徑 r|min: 0.25鍵槽|圓角半徑 r|max: 0.4 圖 10六.旋風除塵器的改進和開發(fā)6.1旋風除塵器的工作原理主要是靠慣性離心力的作用，使粉塵與含塵空氣分開。17塵粒受到的離心力為：由上式可知：離心力的大小與進口氣流速度，旋風除塵器的直徑及塵粒的密度，直徑有關(guān)。所以我們說影響除塵效率的因素由以下幾方面決定。1. 進口氣流速度一般來說，進口氣流速度越大，塵粒受到的離心力越大，除塵效率越高。同時處理含塵空氣氣量也夜多。但實踐證明：進口氣流速度越大時，不但除塵效率不高，反而會下降。這是因為：當風速過大時，會把原來已除下來的塵粒重新帶跑，形成返混現(xiàn)象。同時由于進口氣流的增加會使阻力急劇增加，從而使電耗急劇增加。這是因為，阻力消耗與風速的二次方成正比例關(guān)系 ，所以進口風速一般控制在 12-18 米/秒之間。2. 旋風除塵器筒體的直徑和排風管的直徑在其它條件不變的情況下，減小筒體直徑，塵粒所受到的離心力也增大，所以應(yīng)采用小直徑的旋風除塵器（排風管直徑為筒體的直徑的 0.5-0.6 倍）。一般不超過 800 毫米。但直徑小了，處理風量少，可以采用幾個餓旋風除塵器并聯(lián)使用。處理風量為各除塵器風量之和，阻力為單個除塵器的阻力。3. 筒體高度和錐體高度筒體高度和錐體高度越高，含塵空氣分離的時間越長，除塵效果越好。但過高了下部也不起作用。由于錐體部分的直徑逐漸減少，其除塵效率高于通體部分建議采用短筒體長錐體。錐體部分的高度一般為筒體部分的 2-3 倍為宜。4. 底部的密封性由于旋風除塵器工作時，底部和中心部位是負壓力不從心，所以底部是否漏風是影響除塵效率的關(guān)鍵因素。實踐證明，當?shù)撞柯╋L率為 5%時，除塵效率下降50%；當?shù)撞柯╋L率 10%時，除塵效率幾乎為零。當?shù)撞慷ㄆ谇寤視r，可將出灰口與密閉灰箱相連；當連續(xù)清灰時，要安裝閉風器，并且閉風器的膠皮與殼體密封，轉(zhuǎn)速要慢。針對不少工廠，采用的旋風除塵器直徑偏大，除塵效果不好的現(xiàn)狀。根據(jù)以上18分析，結(jié)合各廠的實際情況，針對旋風除塵器提出以下改進意見，僅供參考。1.）旋風除塵器的直徑改為 300-400 毫米，每四個一組，下部供用一個密閉的集塵箱。每一個除塵管網(wǎng)，根據(jù)所需處理的含塵空氣量的多少，確定需要多少組旋風除塵器。各組除塵器均并聯(lián)使用。2.旋風除塵器采用下旋型，可以避免上渦旋的形成，提高除塵效率。3.旋風除塵器的筒體高度為 0.5 米左右，錐體部分的高度為 1 米左右。采用短筒體長錐體的設(shè)計。4.旋風除塵器進口風速一般控制在 12-16 米/秒左右，不宜過大，否則會使阻力增加，增加電耗。5.設(shè)計制造旋風除塵器時，要保證質(zhì)量，從排風管中心到下部錐體中心，要成鉛垂線，以免影響分離粉粒及排風曲線，影響除塵效率。6.注意底部的密封性。定期清灰時，注意下部留有一定的灰封。連續(xù)清灰時，閉風器的轉(zhuǎn)速要慢。膠皮不能脫落，并要與殼體相接觸。以上改進，經(jīng)幾個廠家使用，效果良好，整齊美觀，除塵效率基本能達到國家規(guī)定的標準。6.2 旋風除塵器的類型：旋風除塵器又名（Cyclone 直譯）。它是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣-固二相留分離裝置。旋風除塵器用于工業(yè)生產(chǎn)，已有百余年歷史。由于它結(jié)構(gòu)簡單，無運動部件，制造安裝投資少，操作維護簡便，性能穩(wěn)定，受含塵氣體的濃度和溫度影響較少，壓損中等，動力消耗不大，所以廣泛用于各種工藝過程中。隨著旋風除塵器的使用日益廣泛，人們對旋風除塵器內(nèi)部的氣流狀態(tài)與固體顆粒的運動規(guī)律做過大量的研究，結(jié)構(gòu)改進取得不少進步，研制出許多性能良好的旋風除塵器。按氣流導入情況，旋風除塵器可分為 2 類：1) 切流反轉(zhuǎn)式旋風除塵器這是旋風除塵器的形式。如圖 11a b c 含塵氣體由筒體的側(cè)面沿切線方向?qū)?。氣流在圓筒部旋轉(zhuǎn)向下，進入錐體，到達錐體的端點反轉(zhuǎn)向上，清潔氣流經(jīng)排氣管排出口。這類旋風除塵器根據(jù)不同的進口形式，又可分為圖 11.a 蝸殼進口，圖 11.b 蝸旋進口，圖 11.c 長方形切線進口。以上三種進口是目前常見的形式，已由上世紀 50年代應(yīng)用至今。為了提高除塵器的捕集效率，把排出氣體中含塵濃度高的氣體一二次風形式引出后，經(jīng)風機再導入旋風分離器內(nèi)。這種旋風除塵器，按二次風因入方式可分為：圖1912.d 切流二次風和圖 12.e 軸流二次風。圖 11圖 122）錐體彎曲的水平旋風除塵器 可節(jié)省占地面積，簡化管路系統(tǒng)。進口速度較大時，除塵效率與立式的相差不大。主要用于中小型鍋爐的煙氣除塵。3）擴散式旋風除塵器 它是一種具有呈倒錐體形狀的錐體，并在錐體的底部裝有反射屏的旋風除塵器。反射屏可防止上升氣流卷起粉塵，從而提高除塵效率。4） 旋風慣性除塵器旋風慣性除塵器是普通旋風除塵器和百葉式慣性除塵器的組合,兼有慣性和旋風20除塵功能。旋風慣性除塵器的結(jié)構(gòu)如圖15。含塵氣體從頂部螺旋線進口切向進入筒體,粉塵因離心力被甩向外筒內(nèi)壁,隨外螺線下降氣流落入錐斗。還有部分細小粉塵在靠近百葉窗碰撞反彈隨氣流下降至錐斗。此外,因為通過百葉窗間隙提前排除大部分凈化氣流,從而減少了錐體尾部返混二次氣流量,有利于除塵效率的提高,降低了壓力損失。旋風慣性除塵器壓力損失小,處理風量大,適用于凈化非纖維狀的粉塵,和在初始粉塵含量大的場合,作為二級除塵的一級凈化。圖 136.3 旋風除塵器的進口形式 目前常用的進口形式有直入式、蝸殼式和軸流式三種，見圖 14 所示，直入式又分為平頂蓋和螺旋形頂蓋。平頂蓋直入式進口結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛。螺旋形直入式進口避免了進口氣流與旋轉(zhuǎn)氣流之㈨的干擾，可減小阻力，但效率會下降。如果除塵器處理風量大，需要大的進口，采用蝸殼式進口可以避免進口氣流與排出管發(fā)生直接碰撞（見圖 15），有利于除塵效率和阻力的改善。軸流式進口主要用于多管旋風除塵器的旋風子。 21圖 14 旋風除塵器的進口形式 圖 15 蝸殼式進口形式 6.4 排灰裝置 旋風除塵器下部出現(xiàn)漏風時，效率會顯著下降。如何在不漏風的情況下進行正常排灰是旋風除塵器運行中必須重視的一個問題。收塵量不大的除塵器，可在下部設(shè)固定灰斗，定期排除。收塵量較大，要求連續(xù)排灰時，可設(shè)雙翻板式和回轉(zhuǎn)式鎖氣器。翻板式鎖氣器是利用翻板上的平衡錘和積灰質(zhì)量的平衡發(fā)生變化時，進行自動卸灰的。它設(shè)有兩塊翻板輪流啟閉，可以避免漏風?；剞D(zhuǎn)式鎖氣器采用外來動力使刮板緩慢旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速一般在 15—20r／min 之間，它適用于排灰量較大的除塵器?；剞D(zhuǎn)式鎖氣器能否保持嚴密，關(guān)鍵在于刮板和外殼之間緊密貼合的程度。6.5 旋風除塵器操作條件旋風除塵器的性能好壞,除與以上結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)外,還取決于操作條件。第一,要正確的熟悉各種旋風除塵器性能,選用合理的進口風速和處理量,進口風速一般范圍在10~25m/s。第二,特殊場合還要考慮到氣體密度,大氣壓和溫度的變化,及時修正實際處理量,進口風速及壓力變化。第三,粉塵的物理性質(zhì),要考慮二相流中粉塵的密度、粒度分布,粉塵的濕度、粘性和是否有纖維狀或絨毛狀粉塵等,合理選用除塵器。影響旋風除塵器的性能因素,除上述原因外,除塵器的內(nèi)壁是否光滑,焊縫是否磨光,聯(lián)接法蘭是否有內(nèi)突出物等等都會引起旋轉(zhuǎn)氣流擾動,影響除塵效率。因此應(yīng)當重視除塵器的制造質(zhì)量。由以上設(shè)計可以看出，旋風除塵器在提升、分離物料等得到廣泛的應(yīng)用，該裝置在提升物料1.5m3/h?；緷M足工業(yè)生產(chǎn)要求，本次設(shè)計的旋風除塵器主要用于除去鋸末、灰塵或者用于提升、分離小麥、玉米、稻谷、沙粒等。22主要參考文獻：[1]唐敬麟,張祿虎.除塵裝置系統(tǒng)及設(shè)備選用手冊.北京:化學工業(yè)出版社,2003[2]第七屆全國顆粒制備與處理學術(shù)暨應(yīng)用研討會(專輯),中國粉體技術(shù)雜志社,2004(10)[3] 龐新新, 向曉東, 陳寶智. 二次揚塵對旋風器除塵效率影響分析與對策. 武漢科技大學學報(自然科學版), 2001, 24 (3) : 253～256 [4] 向曉東. 現(xiàn)代除塵理論與技術(shù). 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2002 [5] 金國淼. 除塵設(shè)備. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2002 [6] 向曉東, 幸福堂, 余戰(zhàn)橋等 . 環(huán)縫氣墊高效耐磨旋風除塵器的研究. 通風除塵, 1998, (1) : 25～29 [7].吳建蓉、王一飛、于榮賢等. 工程力學與機械設(shè)計基礎(chǔ), 電子工業(yè)出版社, ISBN 7-5053-8734-0/TN 1800[8]. 黃忠耀、李冬梅、王景先等. 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