旋风分离器计算模型

旋风分离器计算模型Muschelknautz计算法1.Hoffmann旋风筒模型1.1、摩擦阻力总面积ArA=πD4−D4+D∙(H−H)+D2+D2∙H+D2−D2+D∙(H−H)m其中：Ht——旋风筒总高度，mHc——旋风筒锥体高度，mDd——出料口直径，mD——旋风筒直径，mDx——内筒直径，mHi——旋风筒出料口至内筒底部距离m1.2、入口收缩系数KinK=1T∙⎣⎢⎢⎢⎡1−1+4∙T4−T2∙1−1−T∙2T−T1+C⎦⎥⎥⎥⎤其中：Tη——T因子，2DbT=ηCo——固气比，aioCCρ=Ci——物料浓度，kg/m3ρa——气体密度，kg/m3b——旋风筒进口宽度，m1.3、器壁表面切向速度VowV=2∙V∙RK∙Dm/s其中：Vin——旋风筒进口风速，m/sba3600QVin⋅⋅=a——旋风筒进口高度，mb——旋风筒进口宽度，mRin——旋风筒进口中心半径，mQ——气体流量，m³/h1.4、器壁表面轴向速度VzwV=0.9∙Q3600∙π∙D4−Rm/sRm——旋风筒筒体与内筒之间的平均半径，m2D2DRxm⋅=1.5、出风管（内筒）弗劳德数FrxF=Q3600∙π∙D4∙2∙9.8∙D21.6、雷诺准数初始值ReR0Re=ρ∙V∙D2μ∙RH其中：Vzw——器壁表面轴向速度μa——气体粘度，对于空气μa=1.80×10-5Pa.s1.7、总摩擦系数ff=f+0.25∙DD.∙ε∙C∙F∙ρ0.4∙ρ其中：ρb——粉尘松散容重，kg/m³εff——旋风筒预计分离效率，一般按εff=0.95fa——筒体摩擦系数，相对粗糙度和雷诺数查表得到，一般fa=0.0058ReR0——雷诺准数初始值KSR——器壁相对粗糙度，2D1000KKSSR⋅=如果计算的相对粗糙度小于6×10-4，则取相对粗糙度为6×10-4。KS——器壁粗糙度，商用钢管的粗糙度Ks=0.046mm,而砖砌表面、防腐保护材料、耐火衬里表面的粗糙度可高达3mm。对于ReR040000，可取KS=0.046mm其中：Vin——旋风筒进口风速Rin——旋风筒进口中心半径，mKin——入口收缩系数1.8、内旋涡旋转速度VocsV=V∙DD1+f∙A∙V∙DD2∙Q3600m/s其中：Vow——器壁表面切向速度，m/sf——总摩擦系数Ar——摩擦阻力总面积，m21.9、50%切割粒径d50d=10∙18∙μ∙0.9∙Q3600∙12∙π∙(ρ−ρ)∙V∙Hμm其中：μa——气体粘度，对于空气μa=1.80*10-5Pa.Sρs——粉尘真密度，kg/m³ρa——气体密度，kg/m³Vocs——内旋涡旋转速度,m/s1.10、分级效率hiη=11+ddi其中：d50——50%切割粒径umdi——平均粒径范围(针对粒径分布)um1.11、气体平均旋转速度VomV=V∙Vm/sVow——器壁表面切向速度，m/sVocs——内旋涡旋转速度,m/s1.12、旋风分离器雷诺数ReRRe=R∙R∙V∙ρH∙μ∙1+VV1.13、旋风分离器中的阻力损失DPb∆P=f×A×ρ×(V×V).2×0.9×Q3600Pa1.14、旋转涡核与出气管阻力损失DPx∆P=0.5×ρ×V×2+VV+3×VVPa1.15、加速压力损失DPac当VxVin时，有：∆P=(1+C)×ρ×V−V2Pa当Vx≤Vin时，ΔPac=01.16、旋风筒总阻力损失DPΔP=ΔPb+ΔPx+ΔPacPa1.17、计算实例按6000t/d生产线的一级筒考虑：旋风筒直径：D=5.0m内筒直径：Dx=2.2m出料口直径：Dd=0.80m进风口宽度：b=1.5m进风口高度：a=2.575m旋风筒总高度：Ht=15.7m锥体高度：Hc=5.90m空间高度：Hi=12.0m进气平均半径：Rin=2.8m平均气体温度：t=350℃气体密度：ρa=0.60kg/m³气体粘度：μa=2.865×10-5Pa.s器壁粗糙度：Ks=2mm气体流量：Q=245000m3/h颗粒浓度：Ci=0.5kg/m³粉尘真密度：ρs=3000kg/m³粉尘堆积密度：ρb=1000kg/m³摩擦阻力总面积：A=π54−2.24+5×(15.7−5.9)+52+0.82×5.9+52−0.82+2.2×(15.7−12)=252.40mT因子：6.0255.12DbT===η固气比：833.06.05.0CCaio==ρ=旋风筒进口风速：m/s17.62575.25.13600245000Vin=××=入口收缩系数：K=10.6∙⎣⎢⎢⎢⎡1−1+4∙0.64−0.62∙1−(1−0.6)∙(2∙0.6−0.6)1+0.833⎦⎥⎥⎥⎤=0.763器壁表面切向速度：V=2×17.62×2.80.763×5=25.86m/s旋风筒筒体与内筒之间的平均半径：m1.65822.2252D2DRxm=×=⋅=器壁表面轴向速度V=0.9∙2450003600∙π∙54−1.658=5.57m/s出风管（内筒）弗劳德数：F=2450003600∙π∙2.24∙2∙9.8∙2.22=3.86雷诺准数初始值：Re=0.60∙5.57∙522.865∙10∙1.65815.7=30797器壁相对粗糙度：0008.025100022D1000KKSSR=×=⋅=查表得fa=0.0058。总摩擦系数：f=0.0058+0.25∙52.2.∙0.95∙0.833∙3.86∙0.60.4∙1000=0.016内旋涡旋转速度：V=25.86∙52.21+0.016∙252.4∙25.86∙52.22∙2450003600=27.25m/s切割粒径：d=10∙18×2.865×10×0.9×2450003600∙12∙π∙(3000−0.6)∙27.25∙12=13.7μm假设物料粒度分布如下，则分级效率为：粒径mm比例%分级效率%效率%91.00110.1103.00170.5154.00612.5205.00874.3307.00986.94015.0010014.95018.0010018.06020.0010020.07015.0010015.0806.001006.0904.001004.01002.001002.0平均/总和51.9994.2讨论：1）效率与内筒直经和深度的关系为什么内筒高度增加后，效率反而下降呢？2）压损与内筒直经和深度的关系为什么内筒高度增加后，压损反而下降呢？2.Leith和Licht旋风筒模型2.1、分级除尘效率η=1−exp−2(C∙Φ)其中：Φ——修正惯性指数，D18Vdin2is⋅μ⋅⋅ρ=Φρs——粉尘密度，kg/m³di——粉尘粒径，mμ——气体粘度，Pa.sVin——旋风筒入口风速，m/sn——旋转指数，()3.014.0283TD67.011n⎟⎠⎞⎜⎝⎛⋅--=D——旋风筒直径，mT——旋风筒内气体平均绝对温度，KC——旋风筒形状特征系数C=πDab∙21−DDhD−a2D+h+H−H3D1+DD+DD+HD−DDHD−hDa——进风口高度，mb——进风口宽度，mDx——内筒直经，mh——内筒高度，mH——旋风筒直筒高度(H=Ht–Hc)，mHc——锥体高度，mHt——旋风筒总高度，mHe——旋风自然长度，312xeabDDD3.2DH⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=mD’——当量直径，⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛--+⎟⎠⎞⎜⎝⎛--=etted'HHHHhDD11DDDd——出料口直径，m2.2、阻力损失∆P=K∙abD∙ρ∙V2Pa式中：K为阻力系数，一般K=16。