高效旋风除尘器设计和实现 机电工程专业.docx

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1、高效旋风除尘器设计和实现机电工程专业摘要论文主要介绍了旋风除尘器各部分结构尺寸的确定以及旋风除尘器性能的计算。以普通旋风除尘器设计为基础，结合现代此类相关课题的研究方法，设计出符合一定压力损失和除尘效率要求的除尘器，在CAD/CAM软件辅助设计的基础上，绘制旋风除尘器装配图、零件图、以及除尘系统原理图。本文分以下几部分对以上内容进行了讨论：首先，通过查阅资料计算出旋风除尘器各部分尺寸；其次，绘制出旋风除尘器装配图及旋风除尘器各零部件图；最后，整理资料，选取与论文相关的英文文献进行翻译完成设计说明书。关键词：旋风除尘器压力损失除尘效率Thedesignofefficient1ywhir1er-t

2、ypedustcatcherAbstractThispapermain1yintroducesthedeterminationofthewhir1er-typedustcatcherssizeofstructureforeverypartandtheca1cu1ationoftheperformanceforthewhir1er-typedustcatcher.Itisbasedonthedesignofordinarycyc1oneandcombinedwithmodernresearchmethodsofsuchre1atedtopics.Thenthewhir1er-typedustca

3、tcherwhichisinaccordancewiththerequirementsofpressuredropandtheefficiencyofdustremova1isdesigned.Thedrawingoftheassemb1ydrawing,partdrawinganddustcontro1systemschematicisbasedontheCADCAM,asoftwareforaideddesign.Thisartic1eisdividedintosevera1partsoffo11owingtobeta1kedover：atfirst,ca1cu1atingthewhir1

4、er-typedustcatcherssizeofeverypartbysearchingmateria1s,thendrawingtheassemb1ydrawingandpartdrawingofthewhir1er-typedustcatcher.at1ast,co11atinginformationandse1ectingapieceofEng1ish1iteraturewhichisre1atedtothepapersandtrans1atingittocomp1etethesynopsisforthedesign.Keywords:Whir1er-typedustcatcherEf

5、fieieneyofdustremova1Pressuredrop1弓I言12 .旋风除尘器的除尘机理及性能22.1 旋风除尘器的基本工作原理22.1.1 旋风除尘器的结构22.1.2 旋风除尘器内的流场22.1.3 旋风除尘器内的压力分布52.2 旋风除尘器的性能及其影响因素52.2.1 旋风除尘器的技术性能52.2.2 影响旋风除尘器性能的主要因素62.2.3 旋风除尘器选型原则103 .旋风除尘器的设计123.1 旋风除尘器各部分尺寸的确定123.1.1 形式的选择123.1.2 确定进口风速123.1.3 确定旋风除尘器的尺寸123.2 旋风除尘器强度的校核143.2.1 筒体和锥体壁

6、厚S和气压试验强度校核143.2.2 排气管尺寸的确定153.2.3 座的选择计算173.2.4 支腿的设计计算及校核183.3 旋风除尘器压力损失及除尘效率203.3.1 计算压力损失203.3.2 除尘效率的计算203.4 风机的选择213.5 排尘阀的选择223.6 连接方式的选择22结论23致谢错误!未定义书签。参考文献25外文资料261引言旋风除尘器设计是我通过学习全部基础课、专业课和以往的课程设计的基础上进行的一次综合性的设计。这次毕业设计更充分的体现了理论联系实际的宗旨，通过这次毕业设计，我不仅加深了对专业基础知识的理解，而且认识到作为一名工作人员我们应该具有良好的技术水平、严谨

7、务实的工作态度，这次设计锻炼了我查阅资料自我设计的能力。我希望通过本次毕业设计对我三年来所学课程有更深入的理解，熟练掌握AUtoCAD制图，运用所学的知识设计出符合要求的除尘器。随着人类社会的发展与进步，人们对生活质量和自身的健康越来越重视，对空气质量也越来越关注。然而人们在生产和生活中，不断的向大气中排放各种各样的污染物质，使大气遭到了严重的污染，有些地域环境质量不断恶化，甚至影响人类生存。在大气污染物中粉尘的污染占重要部分，可吸入颗粒物过多的进入人体，会威胁人们的健康。所以防治粉尘污染、保护大气环境是刻不容缓的重要任务除尘器是大气污染控制应用最多的设备，其设计制造是否优良，应用维护是否得当

8、直接影响投资费用、除尘效果、运行作业率。所以掌握除尘器工作机理，精心设计、制造和维护管理除尘器，对搞好环保工作具有重要作用。工业中目前常用的除尘器可分为：机械式除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等。机械式除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等。重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置,主要用于高效除尘的预除尘装置，除去大于40m以上的粒子。惯性除尘器是借助尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离，主要用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘。旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置，多用作小型燃煤锅炉消烟除尘和多级除尘、预除尘的设备”文本次设计为旋风

9、除尘器设计,设计的目的在于设计出符合要求的能够净化指定环境空气的除尘设备，为环保工作贡献一份力量。设计时力求层次分明、图文结合、内容详细。此设计主要由筒体、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，在获得符合条件的性能的同时力求达到加工工艺简单、经济美观、维护方便等特点。本次设计参考和引用了一些关于除尘器设计的论著、教材、手册等，由于学识、经验、和水平有限，设计中缺点乃至不当之处在所难免，殷切希望各位老师批评指正，提出宝贵意见。2旋风除尘器的除尘机理及性能2.1 旋风除尘器的基本工作原理2.1.1 旋风除尘器的结构旋风除尘器的结构如图21所示，当含尘气体由进气管进入旋风除

10、尘器时，气流将由直线运动转变为圆周运动，旋转气流的绝大部分延器壁呈螺旋形向下，朝椎体流动。通常称为外旋气流，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将重度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力延壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流在到达椎体时，因椎体形状的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断增加。当气流到达椎体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，由下反转而上，继续做螺旋运动，即内旋气流。最后净化气体经排气管排除旋风除尘器外，一部分未被捕集的尘粒也由此遗失。1一排气管2顶盖3一排灰管4一圆锥体5圆筒体6一进气管

11、图21旋风除尘器2.1.2 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。气体在旋风器内作旋转运动时，任一点的速度均可分解为切向速度Vn轴向速度VZ和径向速度Vr。(1)旋风除尘器的各向速度切向速度Vt切向速度对于粉尘颗粒的捕集与分离起着主导作用，含尘气体在切向速度的作用下，由里向外离心沉降，排气管以下任一截面上的切向速度V1沿半径的变化规律为：在旋风除尘器中心部分的旋转气流，其切向速度Vt随着半径的增大而增大，是类似与刚体旋转运动的强制涡旋，称为“内涡旋”；除尘器外部的旋转气流，其切向速度Vt则随着半径的增加而减少，称为“外涡旋”。在内外涡旋的交界面上，切向速度达到最大值。各

12、种不同结构的旋风除尘器，其切向速度分布规律基本相同。表达通式为：匕产=常数式中r为气流质点的旋转半径；n为速度分布指数一般为0.50.9之间。若忽略旋风除尘器内气流所存在的内摩擦力，根据能量守恒定律，在理想情况下n=1,此时，Vtr=常数，称为自由旋流。因此，n和1的差值就是旋流和自由旋流的差异，该n值可由下式计算=1(10.668)瑞“严式中D一旋风除尘器的直径(m)；T热力学温度(K)；n一速度分布指数。最大切向速度的位置rm称为强制旋流的半径，实验证明m=23e式中re出口管半径出口宜径d半径方向圆筒直径Do桂余-R田%出口平均压力强自涡,圆筒壁一自由涡图2-2旋风除尘器内的流场分布径向

13、速度Vr径向速度Vr是影响旋风除尘器分离性能的重要因素，因为它可以使尘粒沿半径由外向内推向漩涡中心，阻碍尘粒的沉降。但是该径向速度和切向速度之比较小，通常Vr在15ms范围内。轴向速度Vz轴向速度Vz分布构成了旋风除尘器的外层下行、内层上行的气体双层旋转流动结构。实验表明，有一个零轴向速度面始终和器壁平行，即使在椎体部分，也能保持外层气流厚度不变。除了上述三种流速外还由于轴向流速和径向流速的作用引起涡流。他们都将引起除尘效率的降低。(2)旋风除尘器的涡流旋风除尘器内，除了主旋转气流外，还存在着由轴向速度和径向速度相互作用而形成的涡流。涡流对旋风除尘器的分离效率和压力损失影响较大。常见的涡流有以

14、下几种：短路流即旋风除尘器顶盖、排气管外面与筒体内壁之间，由于径向速度与轴向速度的存在，将形成局部涡流(上涡流)，夹带着相当数量的尘粒向中心流动，并沿排气管外表面下降，最后随中心上升气流逸出排气管，影响了除尘效率。纵向旋涡流纵向旋涡流是以旋风除尘器内、外旋流分界面为中心的器内再循环而形成的纵向流动。由于排气管内的有效通流截面小于排气管管端以下内旋流的有效通流截面，因此在排气管管端处产生节流效应，从而使气体对大颗粒的甩力超过颗粒所受的离心力，而造成“短路”，影响了分离性能。外层涡流中的局部涡流由于旋风除尘器壁面不光滑，如突起、焊缝等等，可产生与主流方向垂直的涡流，其量虽只约为主流的五分之一，但这

15、种流动会使壁面附近，或者已被分离到壁面的粒子重新甩到内层旋流，使较大的尘粒在净化气中出现，降低了旋风除尘器的分离能力。这种湍流对分离5Um以下的颗粒尤为不利。底部夹带外层旋流在锥体顶部向上返转时可产生局部涡流，将粉尘重新卷起，假使旋流一直延伸到灰斗，也同样会把灰斗中粉尘，特别是细粉尘搅起，被上升气流带走。底部夹带的粉尘量占从排气管带出粉尘总量的2030%.因此，合理的结构设计，减少底部夹带是改善旋风除尘器捕集效率的重要方面。2.1.3 旋风除尘器内的压力分布一般旋风除尘器内的压力分布如图2-2所示。依据对旋风除尘器的工作原理、结构形式、尺寸以及气体的温度、湿度和压力等分析和试验测试，其压力损失的主要影响因素可归纳如下：(1)结构形式的影响旋风除尘器的构造形式相同或几何图形相似，则旋风除尘器的阻力系数相同。若进口的流速相同，压力损失基本不变。(2)进口风量的影响压力损失与进口速度的平方成正比，因而进口风量较大时，压力损失随之增大。(3)除尘器尺寸的影响除尘器的尺寸对压力损失影响较大，表现为进口面积增大，排气管直径减小，而压力损失随之增大，随圆筒与椎体部分长度的增加而减小。(4)气体密度变化的影响压力损失随气体密度增大而增大。由于气体密度变