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1、旋風筒分離效率淺論楊沛浩，程峰(西安建筑科技大學粉體工程研究所，陜西西安710055)摘要：本文論述了旋風筒分離效率、切割粒徑和臨界粒徑的定義、計算公式及其表示方法，結構尺寸和操作參數(shù)對分離效率的影響。關鍵詞：旋風筒；分離效率；切割粒徑；臨界粒徑中圖分類號：T1344文獻標識碼：A文章編號：1672—4011(2010)03一0015一04ShalowllyDiscussesSeparationEfficiencyofCycloneYANGPeihao，CHENGFeng(InstituteofPowderEngineer
2、ing，XianUniversityofArchitecture&Technology，Xian710055，China)Abstract：Thispaperdiscussesthedefinition，representa-tionandformulaofcycloneseparatione伍ciency，cutpoimdiana-eterandcriticalparticlesize；theeffectofstructuresizeandop-eratingparametersoncycloneseparationef
3、ficiency．Keywords：cyclone；separationefficiency；cutpointdi-ameter；criticalparticlesize0前言旋風筒自1885年o．M．Morse申請發(fā)明專利以來，因其結構簡單、造價低、維護管理方便、分離效率高、固體顆粒負載適應性強、可在高溫下使用等特點，廣泛地應用于石油、化工、冶金、煤炭、電力、醫(yī)藥和水泥等行業(yè)。雖然他結構簡單，但是內部流動卻很復雜，它的三維幾何尺寸和操作參數(shù)對它性能的影響，至今某些機理還未搞清楚。做為旋風筒最重要的性能指標之一，分離效率有
4、著舉足輕重的作用。1分離效率的定義旋風筒的分離效率是旋風筒的重要性能指標，常用總效率和分級效率兩種方法來表示。1．1總效率總效率的表達式為：11總=So／Si×100％=(1一Sb／Si)×100％式中S。一旋風筒捕集到的粉體顆粒質量；S；～進入旋風筒的粉體顆粒質量；s。—氣體從內筒(排氣管)帶走的粉體顆粒質量。總效率是對特定的粉體顆粒、旋風筒及其操作條件而言的，缺乏一般性?。1．2分級效率分級效率用Tk來表示，能展現(xiàn)出旋風筒的捕集規(guī)律及特點，它是按不同粒徑分別表示捕集效率的，分級效率的表達式為：-i1。=S椎／Sh×10
5、0％=(1一Sh／SiI)×100％式中S。一旋風筒捕集到的平均粒徑為x，粒徑范圍在△】【內的粉體顆粒質量；si一進入旋風筒的平均粒徑為x，粒徑范圍在△】【內的粉體顆粒質量；Sh—氣體從內筒(排氣管)帶走的平均粒徑為x，粒徑范圍在△x內的粉體顆粒質量?。1．3總效率和分級效率的關系旋風筒的總分離效率與分級分離效率的關系如下u1：，蕾—二町總=【nx(x)f(x)d(x)或叩總=∑可J△咖j式中f(x)—粉體顆粒質量分散密度；△巾。_粉體顆粒粒徑分布頻率。2切割粒徑和臨界粒徑2．1切割粒徑工程上多采用分級分離效率為50％的粉
6、體顆粒直徑d踟來設計計算旋風筒，并稱這種粒徑為切割粒徑。日本學者小川明於1977年推導了一個切割粒徑d棚的公式，他假定作用在任意半徑r處的粉體顆粒上的離心力等于向內的徑向氣流所產生的斯托克斯阻力，則在任意半徑r處，處于力平衡狀態(tài)的粉體顆粒以切向速度u。穩(wěn)定地旋轉。切割粒徑d鋤可以定義為在半徑r=a的一個假想圓柱面上，處于力平衡狀態(tài)的粉體顆粒直徑。這種處于平衡狀態(tài)的粉體顆粒，有時離心力大于阻力，有時則相反，兩者出現(xiàn)的概率相等。故切割粒徑的表達式為：dm=(18kap。；U。／p。UJ)拋式中u。和U。一分別為半徑r=a處的氣
7、流的切向速度和徑向速度；h一為氣體黏度；p．為粉體顆粒密度；k一為常數(shù)。西安交通大學刁永發(fā)、沈恒根等人推薦的切割粒徑計算式為¨J：氐觀62(鋯)¨【端r式中斗?！獨怏w黏度oDo一旋風筒簡體直徑5p．一粉體顆粒密度5U；—人口氣流速度5卜旋風筒半錐角；K．，Kc，K。，KH—旋風簡無量綱結構參數(shù)，K．=Ao／Do，Kc=Dc／Do，KB=B／Do，KH=(H—S)／Do；氏一旋風筒進氣12面積。參數(shù)尺寸見圖1。2．2臨界粒徑通常把分離效率等于100％的粉體顆粒的最小直徑稱為“臨界粒徑”，并用dcloo表示。．止i札4j旁。卜
8、、f。向圖1旋風筒結構尺寸圖圖2多級旋風預熱器和分解爐系統(tǒng)內的料流分析Rosin得出理論臨界粒徑計算公式為：J一匾“e100一N霄Np．U；式中斗。—氣體黏度；卜旋風筒人口寬度；N一氣流在旋風筒內的旋轉圈數(shù)；p．一粉體顆粒密度；ui一入口氣流速度。四川建材學院薛勇H1通過理論計算得出：在蝸殼環(huán)形空間內某
