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目錄
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書.................................................................................................................Ⅰ
開題報(bào)告.............................................................................................................................Ⅱ
指導(dǎo)教師審查意見...……………………………………………………………………..Ⅲ
評(píng)閱教師評(píng)語.....................................................................................................................Ⅳ
答辯會(huì)議記錄…………………………………………………………………………….Ⅴ
中文摘要………………………………………………………………………………….Ⅵ
外文摘要………………………………………………………………………………….Ⅶ
前言 1
1 選題背景 1
1.1 國內(nèi)發(fā)展情況 2
1.2 國外發(fā)展情況 2
1.3 旋風(fēng)除塵器的主要優(yōu)缺點(diǎn) 3
2 設(shè)計(jì)方案 3
2.1 旋風(fēng)除塵器的除塵原理 3
2.2 Muschelknautz模型基本原理 4
2.3螺旋型旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 5
3 設(shè)計(jì)過程 6
3.1旋風(fēng)除塵器的基本尺寸設(shè)計(jì) 6
3.2 旋風(fēng)除塵器的基本參數(shù)計(jì)算 8
3.3 旋風(fēng)除塵器的其他附件的設(shè)計(jì)及選用 10
3.4 旋風(fēng)除塵器的安裝形式 18
3.5 焊接工藝 20
4 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本理論 21
4.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本方程 21
4.2 標(biāo)準(zhǔn) κ -ε 模型的控制方程統(tǒng)一形式 22
5 結(jié)果分析過程 23
5.1 前處理 23
5.2 結(jié)果分析 24
6 總結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 30
致謝 32
3 設(shè)計(jì)過程
螺旋型旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)
前言
一項(xiàng)最新研究表明，過去一個(gè)世紀(jì)里大氣中的粉塵與以前相比增加了兩倍以上。這種顯著變化影響了全球的氣候以及生態(tài)系統(tǒng)，因此除塵已經(jīng)迫在眉睫，并且當(dāng)前,我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展,社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，除塵設(shè)備面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。隨著環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展,僅用各種除塵器治理煙塵污染顯然是不夠的。因此需要開發(fā)新型的，高效的除塵器。
在常見的除塵器中旋風(fēng)除塵器由于有維護(hù)使用方便,結(jié)構(gòu)簡單,耐高溫,對(duì)高濃度粉塵適應(yīng)性比較好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,是治理小型鍋爐煙塵污染的主要設(shè)備,亦常用于高濃度含塵氣體的初級(jí)凈化,或在生產(chǎn)中用來作為粉 料氣體的運(yùn)輸設(shè)備。但是其缺點(diǎn)又嚴(yán)重制約其發(fā)展[1]。
本文所要討論的是旋風(fēng)除塵器。文中將主要從旋風(fēng)除塵器在國內(nèi)外的的發(fā)展現(xiàn)狀和主要發(fā)趨勢趨勢；旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論；旋風(fēng)除塵器內(nèi)部流場模擬以及旋風(fēng)除塵器性能分析幾個(gè)方面展開論述。
在設(shè)計(jì)的過程中引用和參考了大量相關(guān)文獻(xiàn)。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，敬請(qǐng)指正，以便及時(shí)修改，謝謝！
1 選題背景
當(dāng)前,我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展,人民的生活水平不斷提高,社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高,作為控制固定污染源中顆粒物對(duì)大氣污染的主要設(shè)備——除塵設(shè)備面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇. 除塵設(shè)備性能綜述除塵設(shè)備是用來控制污染源排放的顆粒物對(duì)大氣的污染,保護(hù)大氣環(huán)境的設(shè)備。
這些粉塵在空氣中依靠自身的重力幾乎不沉降,能較長時(shí)間懸浮在大氣中,影響城市的空氣質(zhì)量；它們常常吸附著其它有害氣體,被吸人人體內(nèi)后對(duì)人體呼吸系統(tǒng)危害進(jìn)一步加大；當(dāng)大氣溫度下降的時(shí)候,它們又成為水蒸氣的凝結(jié)核,使城市中濃霧增加。隨著環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展,僅用各種除塵器治理煙塵污染顯然是不夠的。因此需要開發(fā)新型的，高效的除塵器。
旋風(fēng)除塵器維護(hù)使用簡單,方便,耐高溫,對(duì)高濃度粉塵適應(yīng)性比較好,是治理小型鍋爐煙塵污染的主要設(shè)備,亦常用于高濃度含塵氣體的初級(jí)凈化,或在生產(chǎn)中用來作為粉料氣體的運(yùn)輸設(shè)備。
1.1 國內(nèi)發(fā)展情況[10]
目前我國使用旋風(fēng)除塵器主要用于解決燃煤爐窯的煙塵凈化，但仍然在研究和開發(fā)高效旋風(fēng)除塵器?，F(xiàn)在多與含堿水溶液并用組成多種形式的脫硫除塵器,成為我國環(huán)保科技界研究提高脫硫除塵效率的主攻方向之一。
目前開發(fā)的主要新品種有：帶二次風(fēng)的旋風(fēng)除塵器、切向射流旋風(fēng)除塵器、中心帶轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的旋風(fēng)除塵器。
我國對(duì)旋風(fēng)除塵器進(jìn)行了大量研究。近幾年的主要成果有：
（1）多進(jìn)口旋風(fēng)除塵器，分割粒徑小于1.0μm，在燃媒電廠鍋爐、水泥回轉(zhuǎn)窯、軋鋼加熱爐上應(yīng)用，取得很好的效果。
（2）旋流除塵器減阻桿，可保證在原除塵效率不降低的前程下，減少阻力約30%。在除塵效率降低小于3%時(shí)，減少阻力約70%，
（3）陶瓷多管旋風(fēng)除塵器。
（4）帶有二次風(fēng)的旋風(fēng)分離器。
1.2 國外發(fā)展情況[20]
國外的旋風(fēng)除塵器主要是用于氣固兩相流的分離。并有很多人進(jìn)行相關(guān)的研究并提出相關(guān)理論，為旋風(fēng)除塵器的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。
Muschelknautz（1970）提出了臨界載荷的概念，開發(fā)了一個(gè)分析模型來解釋這一現(xiàn)象的改善。在這個(gè)模型中，通過分析得到：隨著質(zhì)量負(fù)荷的增加效率也提高[12]。
Hoffmann(1992)提出旋風(fēng)分離器器壁上的靜壓等于橫截面上的靜壓加上旋轉(zhuǎn)流中的動(dòng)壓，使CFD計(jì)算結(jié)果和實(shí)際測量的結(jié)果之間的誤差減小[4]。
Obermair-Staudinger(2001)研究了排料口的氣體流動(dòng)，壓降和分離效率得出不同結(jié)構(gòu)的排風(fēng)口的分離效率和壓降數(shù)值[17]
1.3 旋風(fēng)除塵器的主要優(yōu)缺點(diǎn)
1.3.1 旋風(fēng)除塵器的優(yōu)點(diǎn)
(1)旋風(fēng)除塵器內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件。維護(hù)方便。
(2)制作、管理十分方便。
(3)處理相同風(fēng)量的情況下體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。
(4)作為預(yù)除塵器使用時(shí)，可以立式安裝，使用方便。
(5)處理大風(fēng)量時(shí)便于多臺(tái)并聯(lián)使用，效率阻力不受影響。
(6)可耐400℃高溫，如采用特殊的耐高溫材料，還可以耐受更高的溫度。
(7)除塵器內(nèi)設(shè)耐磨內(nèi)襯后，可用以凈化含高磨蝕性粉塵的煙氣。
(8)可以干法清灰，有利于回收有價(jià)值的粉塵。
1.3.2 旋風(fēng)除塵器的缺點(diǎn)
(1) 卸灰閥如果漏損會(huì)嚴(yán)重影響除塵效率。
(2)磨損嚴(yán)重，特別是處理高濃度或磨損性大的粉塵時(shí)，入口處和錐體部位都容易磨壞。
(3)除塵效率不高(對(duì)捕集粒徑小于5um的微細(xì)粉塵和塵粒密度小的粉塵，效率較低)，單獨(dú)使 用有時(shí)滿足不了含塵氣體排放濃度的要求。
(4)由于除塵效率隨筒體直徑增加而降低，因而單個(gè)除塵器的處理風(fēng)量受到一定限制。
2 設(shè)計(jì)方案
2.1 旋風(fēng)除塵器的除塵原理
旋風(fēng)除塵器由筒體、錐體、進(jìn)氣口、排氣管、和卸灰口等組成，如圖1。旋風(fēng)除塵器的工作過程是當(dāng)含塵氣體由切向進(jìn)氣口進(jìn)入旋風(fēng)除塵器時(shí)，氣流將由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體呈旋轉(zhuǎn)形向下、朝錐體流動(dòng)，形成外旋氣流。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，將密度大于氣體的塵粒甩向器壁。塵粒一旦與器壁接觸，便失去徑向慣性力而靠向下的動(dòng)量和向下的重力沿壁面下落，進(jìn)入排灰管。旋轉(zhuǎn)下降的外旋氣體到達(dá)錐體時(shí)，因圓錐形的收縮而向中心靠攏。根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變原理，其切向速度不斷提高，塵粒所受離心力也不斷加強(qiáng)。當(dāng)氣流達(dá)到錐體下端時(shí)，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)除塵器中部，由下反轉(zhuǎn)向上，繼續(xù)做螺旋流動(dòng)，即內(nèi)旋氣流。最后凈化氣體經(jīng)排器氣管排出管轉(zhuǎn)矩”不變原理，其切向速度不斷提高，塵粒所受離心力也不斷加強(qiáng)。當(dāng)氣流達(dá)到錐體下端時(shí)，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)除塵器中部，由下反轉(zhuǎn)向上，繼續(xù)做螺旋流動(dòng)，即內(nèi)旋氣流。最后凈化氣體經(jīng)排器氣管排出管外。
圖1 旋風(fēng)除塵器分離原理圖
2.2 Muschelknautz模型基本原理[20]
在過去的30多年里，斯圖加特大學(xué)Edgar Muschelknautz教授和他的同事一直致力于旋風(fēng)除塵器的分離機(jī)理模型的研究，提出了到現(xiàn)在為止最接近旋風(fēng)除塵器實(shí)際情況的模型方法。
首先，對(duì)最新的MM模型方法所包含的三個(gè)主要特征作一個(gè)簡單的概述。
1 考慮旋風(fēng)除塵器器壁材料的粗糙度和捕集顆粒對(duì)器壁粗糙度的影響。
2 考慮顆粒沉降或入口質(zhì)量濃度變化的影響。
3 考慮旋風(fēng)除塵器分離料的粒徑分布。
正是由于這些特征，才是MM模型有別于其他旋風(fēng)除塵器的模型方法，也包含它本身起源的平衡軌道模型。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，這些特征使得該模型能以合理的精度進(jìn)行可靠的模擬計(jì)算。
對(duì)于一般筒式旋風(fēng)除塵器而言，首先用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算矩形入口旋風(fēng)除塵器的入口收縮系數(shù)α
(1)
式中 ，c0是旋風(fēng)除塵器入口氣固兩相流中的顆粒質(zhì)量與氣體質(zhì)量的比值。
若已知α以及Vin，Rin，R之后，則可以計(jì)算器壁表面的切向速度和軸向速度。Trefz和Muschelknutz認(rèn)為大約入口氣量的10%走旋風(fēng)除塵器的短環(huán)路，這部分氣體沿著旋風(fēng)除塵器的頂板和升氣管的外壁以螺旋方式進(jìn)入升氣管而排出。這部分氣體量一般占入口氣量的4%-16%，平均值是10%，其余約90%的氣體沿器壁內(nèi)流動(dòng)并由外漩渦進(jìn)入內(nèi)漩渦。
2.3螺旋型旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
螺旋型旋風(fēng)分離器是一種新型的旋風(fēng)分離器, 其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。這種旋風(fēng)分離器的筒
體由若干圈螺旋形通道組成, 含塵氣體在螺旋通道中做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 顆粒受離心力作用到達(dá)邊壁被捕集。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí), 與普通旋風(fēng)分離器相比, 螺旋型旋風(fēng)分離器具有體積小、阻力低、收塵效率高、處理氣體量大等優(yōu)點(diǎn).
3 設(shè)計(jì)過程
3.1旋風(fēng)除塵器的基本尺寸設(shè)計(jì)
旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)一般用計(jì)算法或經(jīng)驗(yàn)法。由于旋風(fēng)除塵器目前的設(shè)計(jì)都是用經(jīng)驗(yàn)公式或者半經(jīng)驗(yàn)。因此，我們采用經(jīng)驗(yàn)法來選型。
在旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)尺寸中，以旋風(fēng)筒直徑、氣體入口及排氣管尺寸對(duì)除塵器性能影響最為明顯。
筒體直徑，旋風(fēng)除塵器筒體直徑越小，粉塵所受的離心力越大，其除塵效率也就越高。但筒徑過小，易引起堵塞及已分離粉塵的二次飛揚(yáng)等問題。工程上使用的旋風(fēng)筒直徑一般不小于150mm。為保證除塵效率不致降低過多，筒徑一般不宜大于1000mm。若處理氣量大，則應(yīng)考慮采用并聯(lián)組合式或多管式旋風(fēng)除塵器。
由于處理量為4800m3/h，處理量比較大，因此采取幾個(gè)旋風(fēng)除塵器的并聯(lián)使用，通過粗略計(jì)算，采用2個(gè)旋風(fēng)除塵器并聯(lián)
。原始數(shù)據(jù)：
介質(zhì)
溫度(℃)
工作壓力
密度(kg/m3)
顆粒直徑
（微米）
（atm）
空氣
20
3.0
11.20
30
無煙煤顆粒
1550
處理量
4800m3/h
3.1.1 筒體直徑的計(jì)算
(2)
其中Vp除塵器筒體凈空橫截面平均流速（2.5~4 m/s）,此處取Vp=4，代入數(shù)據(jù)Q=1.333m3/s，計(jì)算得D=0.653m,取整得D=672mm。
3.1.2 其他結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算
1.入口尺寸
旋風(fēng)除塵器入口斷面多為矩形。設(shè)寬度為ｂ，高度為ａ，面積為Ａ，則旋風(fēng)除塵器類型系數(shù)Ｋ＝A/D2＝ab/D2，Ｋ 值一般范圍是0.07～0.30。對(duì)小型除塵器而言，K值可取較小值，以降低阻力損失，提高收塵效率，但除塵器體積相應(yīng)增大；對(duì)大型除塵器而言，由于其一般多用于預(yù)收塵，從減小除塵器體積考慮，K值則應(yīng)取大值。入口高寬比a/b一般為1～4。
2.排氣管直徑de
排氣管直徑是影響除塵器阻力損失的最顯著因子，對(duì)分離效率是次顯著因子。增大排氣管直徑，可大幅降低阻力損失，但也會(huì)降低其收塵效率。一般排氣管直徑與旋風(fēng)筒直徑之比在0.4～0.7左右。
3.排氣管插入深度hc。
排氣管插入深度是影響除塵器分離效率的最顯著因子，對(duì)阻力損失則是不顯著因子。插入深度過短，入口粉塵會(huì)直接逸流；插入深度過長，徑向匯流又會(huì)增大，同樣對(duì)分離效率不利。一般認(rèn)為：排氣管插入深度以略低于入口下沿較為適當(dāng)。
4.筒體高度h
適當(dāng)增加筒體高度，對(duì)提高分離效率有利。通常取h＝（0.7～２）D為宜。
5.錐體高度H-h
與圓錐角α有關(guān)。增大錐體高度，對(duì)降低阻力提高效率都有好處，但應(yīng)與筒體高度綜合考慮。一般取h+H-h=(3～4)D 比較合適。圓錐角α一般取20°～30°為宜。α過小，錐體高度過大，α過大，對(duì)卸料不利，錐體內(nèi)壁磨損也會(huì)增加。
根據(jù)所查資料確定其他結(jié)構(gòu)與筒體直徑的比例關(guān)系，從而確定其尺寸。
名稱
筒體直徑
升氣管直徑
排灰口直徑
筒體長度
錐體長度
升氣管長度
入口高度
入口寬度
排氣管插入深度
符號(hào)
D
de
D2
h
H-h
s
a
b
hc
尺寸（mm）
672
336
200
1008
1680
1328
296
148
268
表2 旋風(fēng)除塵器的基本尺寸
3.2 旋風(fēng)除塵器的基本參數(shù)計(jì)算
3.2.1入口速度的計(jì)算
旋風(fēng)除塵器入口風(fēng)速的使用范圍在（10～26）m/s之間，一般?。?2～20）m/s。風(fēng)速過小，分離效率較低，入口管會(huì)造成積塵和堵塞；風(fēng)速過大，阻力相應(yīng)較大，同時(shí)已分離的粉塵的返混、反彈等現(xiàn)象加劇，分離效率也會(huì)下降。在實(shí)用中，小型除塵器多用較低的風(fēng)速，大型除塵器則用較高的風(fēng)速。
（3）
帶入數(shù)據(jù)得vi=15.217m/s
3.2.2計(jì)算漩渦指數(shù)n
（4）
帶入D=0.672m，T=293 K得n=0.744505158
3.2.3計(jì)算流體粘度μ
（5）
代入數(shù)據(jù)t=20，T=293得
μ=1.82e10-5 pa.s
3.2.4計(jì)算分割粒徑d50
（6）
修正系數(shù)： （7）
代入數(shù)據(jù)得
θm= 9.6084
d50 = 9.56784x10-6 m = 9.568μm
要求處理的無煙煤粒徑為30μm，因此計(jì)算合理。
3.2.5 壓力損失的計(jì)算
旋風(fēng)除塵器阻力損失主要包括進(jìn)口損失、出口損失及旋渦流場損失，其中排氣管中的損失占較大分量。旋風(fēng)除塵器阻力損失一般用下式表示：
（8）
其中ζ--阻力系數(shù)，由于選用的是螺旋型旋風(fēng)除塵器，查《螺旋型旋風(fēng)分離器兩相流場的數(shù)值模擬》易 林, 王燦星( 浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院, 杭州310027)得ζ=5。
ρ--氣體密度，11.20kg/m3。
帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得
Pa
3.2.6分級(jí)除塵效率的計(jì)算
leith-licht公式為常用的分級(jí)效率ηｘ與粒徑d的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，此式計(jì)算較復(fù)雜，但與實(shí)際比較接近。
（9）
ｃ—旋風(fēng)除塵器形狀幾何參數(shù)的函數(shù)；φ—修正后的慣性參數(shù)，見下式
（10）
（11）
l—除塵器旋風(fēng)自然折返長度，
帶入相應(yīng)數(shù)據(jù)得
C = 37.37
Φ = 0.128
ηx = 94.3075%
要求設(shè)計(jì)的分離效率為85%，故上述設(shè)計(jì)滿足要求。
3.3 旋風(fēng)除塵器的其他附件的設(shè)計(jì)及選用
3.3.1風(fēng)機(jī)的選型
根據(jù)處理量Q=4800m3/h，含塵量 L=35g/l，計(jì)算的壓降426.076 pa。因此選用以下風(fēng)機(jī)
機(jī)號(hào)
轉(zhuǎn)速（r/min）
流量（m3/h）
全壓（pa）
內(nèi)效率
內(nèi)功率（kw）
所需功率（kw）
電機(jī)型號(hào)
電機(jī)功率（kw）
15.5C
800
48568
1667
78.2
26.82
32.47
Y2255-4
37
表3 風(fēng)機(jī)的參數(shù)
3.3.2 法蘭的計(jì)算選用與校核
1.法蘭選型
法蘭的技術(shù)要求應(yīng)符合GB/T9119-2000的規(guī)定。鋼制平面法蘭材料選用Q235。
2.法蘭強(qiáng)度的校核
根據(jù)GB/T 17186-1997 對(duì)法蘭進(jìn)行校核。
1 符號(hào)或代號(hào)
Aa — 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總截面積，mm2 ;
Ab — 實(shí)際使用的螺栓總截面積，Ab=0.78 5d2k,mm2;
Am — 需 要的螺栓總截面積，取Aa與Ap中的較大值，mm2;
Ap — 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓總截面積，mm2 ;
bD — 墊片寬度，mm;
CA — 重心與頸部小端距離，mm;
DG — 墊片平均直徑，mm;
D — 法蘭外徑，mm；
Di — 法蘭內(nèi)徑，mm;
Db — 法蘭螺栓中心圓直徑，mm;
Di — 接管內(nèi)徑，mm;
d6 — 螺栓孔直徑，mm;
db'—螺栓孔計(jì)算直徑，nrm;
do— 計(jì) 算需要的螺栓螺紋小徑，mm
dk— 實(shí) 際選用的螺栓螺紋小徑，mm;
e — 重心距離，mm;
fa— 密封安全系數(shù)，fa=1.2;
FG—預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力，N;
Fp— 操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力，N;
F— 流體靜壓總軸向力，F(xiàn)=0.78 5，N;
FD— 流體靜壓力作用在法蘭內(nèi)徑截面上的軸向力，F(xiàn)D=0.78 5，N;
FT — 流體靜壓總軸向力與作用于法蘭內(nèi)徑截面上的軸向力之差，F(xiàn)T=F-FD，N;
Ft — 操作狀態(tài)下最大允許墊片壓緊力，N;
h— 法蘭頸部高度，mm;
k1— 預(yù)緊墊片系數(shù)，mm;
k0— 操作墊片系數(shù)，mm;
KD — 常溫下墊片材料的變形阻力，MPa;
KD t— 設(shè)計(jì)溫度下墊片材料的變形阻力，MPa;
L— 設(shè)計(jì)螺栓載荷，N；
La — 預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷，N;
Lp — 操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷，N;
Ma —預(yù)緊狀態(tài)下需要的法蘭力矩,N·MM;
Mp— 操作狀態(tài)下需要的法蘭力矩，N·MM;
N — 螺栓數(shù)量，個(gè)；
c— 螺栓的設(shè)計(jì)裕度，mm;
p— 設(shè)計(jì)壓力，MPa;
S— 力臂,mm；
tf— 法蘭厚度，mm；
tn— 接管厚度，mm;
ts— 接管計(jì)算厚度，mm;
y — 墊片松弛系數(shù)，對(duì)于金屬墊片，y=1.0； 對(duì)于軟墊片和金屬軟墊片，y=1.1;
— 常溫下螺栓材料的許用應(yīng)力（見GB1 50第4章）,MPa;
— 設(shè)計(jì)溫度下螺栓材料的許用應(yīng)力（見GB1 50第4章），MPa;
— 常溫下法蘭材料的許用應(yīng)力（見GB1 50第4章),MPa;
— 設(shè)計(jì)溫度下法蘭材料的許用應(yīng)力（見GB1 50第4章）,MPa;
— 管 道材料的屈服極限；
δ0— 法 蘭頸部小端有效厚度，mm;
δ1— 法 蘭頸部大端有效厚度，mm；
Z — 齒形墊片的齒數(shù)；
W — 法蘭抗彎截面系數(shù)，mm3,
2 計(jì)算
相關(guān)材料的選用
據(jù)GB150，螺栓材料為40Cr，法蘭材料選用35號(hào)鋼。
3 墊片的選用
由于旋風(fēng)除塵器操作溫度為常溫200C，查閱相關(guān)手冊在t<800C時(shí)選擇橡膠平墊片。查表得其墊片系數(shù):
在預(yù)緊狀態(tài)下 N/mm
在操作狀態(tài)下 k1=0.5bD mm
墊片壓緊力
a) 預(yù)緊狀態(tài)下需要的墊片最小壓緊力按式計(jì)算：
FG = 3.14DGk0KD N （12）
b） 操 作 狀態(tài)下需要的墊片最小壓緊力按式計(jì)算：
Fp = 3.14DGk1pfs N （13）
c） 操 作 狀態(tài)下墊片最大允許的壓緊力
對(duì)于金屬平墊片按式計(jì)算：
Fpt= 3.14DGk0KDt N （14）
對(duì)于金屬齒形墊片按式計(jì)算：
N （15）
要求 Fpt >Fp，但不超過墊片的允許壓縮載荷。
4 螺栓
螺栓載荷
a)預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：
（16）
b)操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷按下式計(jì)算：
Lp=y(F十F p)=y(0.78 5＋3.14DGk1pfs) N （17）
若La>Lp，對(duì)于軟墊片或金屬軟墊片可按式計(jì)算，La'代替La:
（18）
螺栓總截面積
a)預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓總截面積按下式計(jì)算：
mm2 （19）
b)操作狀態(tài)下需要的最小螺栓總截面積按下式計(jì)算：
mm2 （20）
c)需要的螺栓總截面積Am，取Aa與Ap中的較大值；
d)螺栓的螺紋根徑按下式計(jì)算：
（21）
式中，：值按以下規(guī)定：
對(duì)于剛性螺栓：
當(dāng)時(shí)，c=3m m；當(dāng)時(shí)，c=1 mm；
對(duì)于中間值，可用內(nèi)插法計(jì)算c,
對(duì)于彈性螺栓：c=0
實(shí)際選用的剛性螺栓的螺紋小徑或彈性螺栓芯桿直徑dk應(yīng)不小于do。
螺栓設(shè)計(jì)載荷
a）預(yù)緊狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷按下式計(jì)算：
N （22）
b）操作狀態(tài)下螺栓設(shè)計(jì)載荷按下式計(jì)算：
L＝L p N （23）
5 法蘭類型
a)對(duì)焊法蘭，包括帶頸對(duì)焊法蘭
b)平焊法蘭，包括帶頸平焊和承插焊法蘭及板式平焊法蘭
c)松套法蘭，包括翻邊環(huán)和平焊環(huán)板式松套法蘭
我們在這里選擇板式平焊法蘭
法蘭力矩
預(yù)緊狀態(tài)下法蘭力矩按式計(jì)算：
Ma ＝ L·SG N·mm （24）
b）操作狀態(tài)下法蘭力矩按式（30)計(jì)算：
Mp = FD·SD ＋ FT·ST 十 FG·SG N·mm （25）
力臂按下表計(jì)算，且FG=Fp
表5 操作狀態(tài)下法蘭載荷的力臂 mm
圖7 平焊法蘭
法蘭抗彎截面系數(shù)
焊接法蘭
危險(xiǎn)截面 A-A的法蘭抗彎截面系數(shù)：
（26）
以上各式中：
（27）
對(duì)于的法蘭，；Di<500mm的法蘭，
強(qiáng)度條件
在預(yù)緊或操作狀態(tài)下，法蘭力矩在每一截面上引起的應(yīng)力必須滿足下列強(qiáng)度條件：
（28）
（29）
經(jīng)過計(jì)算結(jié)果如下：
計(jì)算應(yīng)力
許用應(yīng)力
DN
結(jié)果
Mpa
Mpa
Mpa
Mpa
400
2.620
44.257
166
166
500
2.873
51.254
166
166
1000
3.813
61.810
166
166
表6 法蘭校核結(jié)果
由結(jié)果可知，所選用的法蘭滿足要求。
3.3.3灰斗的設(shè)計(jì)
1.灰斗容積的計(jì)算
旋風(fēng)除塵器每小時(shí)集塵量
（30）
其中L為含塵量（g/m3）
Q處理量(m3/s)
η為除塵效率
帶入數(shù)據(jù)得：m=158.4365556kg
即得每小時(shí)集塵的體積V=m/ρp = 0.0582444 m3
圖8 灰斗的基本結(jié)構(gòu)尺寸
從結(jié)構(gòu)圖可知灰斗的容積為上半部圓筒和下半部錐體（將下半部近視為圓錐）的體積，即
錐底部分是旋風(fēng)除塵器壓力最低的地方，杜絕錐底漏風(fēng)是保證旋風(fēng)筒分離效率的重要措施。旋風(fēng)除塵器一般都裝有卸灰裝置，其作用是保證已分離粉塵的順利下卸及除塵器運(yùn)行中卸灰時(shí)錐底的氣密性。卸灰裝置分干式和濕式兩種，旋風(fēng)除塵器多采用干式卸灰裝置。
回轉(zhuǎn)式卸灰閥是依靠旋轉(zhuǎn)的剛性分格輪來實(shí)現(xiàn)除塵器的卸灰和密封的。剛性分格輪由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，粉塵充滿由刮板組成的扇形空間后連續(xù)排出，電機(jī)適宜轉(zhuǎn)速由卸灰量的大小來確定。在這里我們選擇星形卸灰閥。
名稱
數(shù)據(jù)
型號(hào)
YJD
2
YJD
4
YJD
6
YJD
8
YJD
10
YJD
12
YJD
14
YJD
16
YJD
18
YJD
20
YJD
26
YJD
30
YJD
40
YJD
50
卸料量l/r
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
26
30
40
50
r/min
Z型
25-40
工作溫度℃
T≤80℃ T≤200℃
物料
粉狀，顆粒狀
電機(jī)
型號(hào)
Y801-4
Y802-4
Y90S-4
Y90L-4
Y100L1-4
Y100L2-4
Y112M-4
Y132S-4
KW
0.55
0.75
1.1
1.5
2.2
3
4
5.5
r/min
1390
1400
1430
1430
1430
重量（kg）
53
71
86
101
121
141
161
181
191
221
251
301
491
681
表7 YJD卸灰閥技術(shù)數(shù)據(jù)
根據(jù)初步計(jì)算結(jié)果選擇YJD-2型卸灰閥，該型號(hào)的卸灰閥每小時(shí)卸灰量為3.6m3/h，根據(jù)安裝要求設(shè)定灰斗直徑D=2500mm，每隔3小時(shí)卸一次灰。則3小時(shí)內(nèi)灰斗內(nèi)收集的滑石粉為1.5726m3,由于灰斗不可能裝滿滑石粉后才開啟卸灰閥，因此，取一個(gè)系數(shù)C=1.5，則灰斗的容積V0=1.5x1.5726=2.3589m3，經(jīng)過計(jì)算取h1=300mm ，h2=350mm 。
灰斗卸灰法蘭選擇圓形的，即與之對(duì)應(yīng)的卸灰閥也選擇YJD-B型。法蘭尺寸參照一下設(shè)計(jì)：
型號(hào)
фA
фB
фC
E
F
M
H
h
ф
YJD02型
250
210
150
650
420
122.5
225
12
9
YJD04型
280
240
180
758
526
140
280
15
11
YJD06型
300
260
200
778
536
150
300
15
11
YJD08型
320
280
220
798
546
160
320
15
13
YJD10型
340
300
240
880
628
170
340
18
13
YJD12型
360
320
260
900
638
180
360
`18
17
YJD14型
380
340
280
920
648
190
380
20
17
YJD16型
400
360
300
960
678
200
400
20
17
YJD18型
420
380
320
980
688
220
440
22
17
YJD20型
440
400
340
1000
698
230
460
22
17
YJD26型
500
460
400
1150
740
260
520
24
17
YJD30型
540
500
440
1190
755
280
560
24
17
圖9 B型卸灰閥外形結(jié)構(gòu)及尺寸
灰斗的壁厚設(shè)計(jì)，灰斗蓋要承受上部旋風(fēng)除塵器的重力，因此此處設(shè)計(jì)比較重要，查閱相關(guān)資料，結(jié)合實(shí)際情況，當(dāng)壁厚取6mm時(shí)，通過計(jì)算分析，結(jié)果如下：
灰斗蓋最大位移在其中心部位，最大位移量為0.2439mm，由應(yīng)力分析可知，最大應(yīng)力在灰斗蓋邊緣，σmax=21.597Mpa ?；叶飞仙w材料選用中低碳鋼，選用30號(hào)碳鋼，其屈服強(qiáng)度為294Mpa>σmax=21.597Mpa，故滿足強(qiáng)度要求，厚度設(shè)計(jì)合格。
3.4 旋風(fēng)除塵器的安裝形式
通過前面的計(jì)算分析，旋風(fēng)除塵器采用兩筒并聯(lián)，并聯(lián)除塵器數(shù)目不多時(shí)（一般不超過8個(gè)）可以采用單管并聯(lián)，這時(shí)，每個(gè)除塵器有其自己的進(jìn)氣管和排氣管，各自與近期干管和排氣干管相連，或者各自單獨(dú)向大氣排氣；每個(gè)除塵器可以有單獨(dú)的灰斗，也可以合用一個(gè)灰斗。
3.4.1 進(jìn)氣管并聯(lián)方式
單個(gè)旋風(fēng)除塵器并聯(lián)，進(jìn)氣幾乎都是切向的。進(jìn)氣管和排氣管不同并聯(lián)方式如下。圖12（a）是最簡單的入口并聯(lián)方式，在進(jìn)氣管中氣體和灰塵的流動(dòng)是堆成的，兩個(gè)除塵器中的工作情況相同，效率和阻力相同的。圖12（b）所示的連接，難使所有支管入口壓力相同，但安裝比較方便。圖12（c）是另一種連接方式，每經(jīng)過一個(gè)除塵器的入口以后，主管道就會(huì)縮小一些，進(jìn)入并聯(lián)的除塵器氣流可以自我補(bǔ)償，達(dá)到氣流基本平衡；這是因?yàn)樽畲蟮臍饬鳟a(chǎn)生的最大壓力降，從而使流量減少。通過對(duì)比，本設(shè)計(jì)選用第1種進(jìn)口方式。
3.4.2 排氣管并聯(lián)方式
并聯(lián)除塵器與排氣干管連接時(shí)，往往為了回收壓力而采用蝸卷式出口。因?yàn)檫@種出口的方式可以隨意安排，故可根據(jù)具體情況采用不同的連接方式，圖13是幾個(gè)例子，其中，圖13（a）為對(duì)稱并聯(lián)，圖13（b）、（c）、（d）、（e）為不對(duì)稱并聯(lián)。由于排氣管設(shè)計(jì)比較自由，因此采用常規(guī)設(shè)計(jì)。
3.4.3 排灰口并聯(lián)方式
并聯(lián)的旋風(fēng)除塵器共用一個(gè)灰斗比各自有一個(gè)灰斗的優(yōu)點(diǎn)是可以減輕清除積灰時(shí)的麻煩。缺點(diǎn)是一旦漏風(fēng)將嚴(yán)重破除塵器正常工作。圖4是共用灰斗示意。灰塵從旋風(fēng)除塵器C1和C2經(jīng)過孔口E1和E2進(jìn)入灰斗D。如果兩個(gè)除塵器相同，則它們從入口到出口的壓力降是一樣的，灰斗D中的氣體是靜止的。如果由于某種原因，例如其中一個(gè)除塵器被灰塵堵塞，氣流受到限制，以致在E1點(diǎn)的壓力大于E2點(diǎn)的，則氣體就從E1帶著一些灰塵經(jīng)過D流道E2，而從除塵器C2的排氣管流出去。因此，必須控制壓力和流動(dòng)狀況。把旋風(fēng)除塵器做的完全一樣，并且注意這個(gè)問題使并聯(lián)的除塵器的差異盡量減少，也防止各個(gè)除塵器中的流動(dòng)狀況變的不同。針對(duì)這一情況在工程應(yīng)用中應(yīng)按組合除塵器數(shù)量將灰斗分格如圖14所示。因此，灰斗的設(shè)計(jì)采用分格設(shè)計(jì)。
圖14 灰斗結(jié)構(gòu)形式
3.5 焊接工藝
3.5.1 筒體焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.筒體與筒體以及筒體與上灰環(huán)焊縫焊接接頭型式和尺寸選用GB/T9119-2000。
2.根據(jù)GB/T518-95選用焊絲的牌號(hào)H10Mn，根據(jù)GB12470-70選用焊劑的牌號(hào)HJ431型號(hào)HJ401-H08A。
3.焊接采用埋弧焊，對(duì)焊縫進(jìn)行100%的射線探傷檢測，要求GB3325-87中的II級(jí)為合格。
4.灰斗的焊接也按上述標(biāo)準(zhǔn)施行。
3.5.2 接管與筒體焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.筒體與接管的焊接接頭型式和尺寸選用GB/T9119-2000。
2.根據(jù)GB/T 518-95《低合金鋼電焊條》選用焊條牌號(hào)J502，型號(hào)E5003。
3.焊接采用手工電弧焊，對(duì)焊縫進(jìn)行100%的射線探傷檢測，要求GB3325-87中的II級(jí)為合格。
3.5.3 板式平焊法蘭與接管焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.板式平焊法蘭與接管焊接接頭尺寸選用GB/T9119-2000選用。
2.根據(jù)GB/T518-95《低合金鋼電焊條》選用焊條牌號(hào)J507型號(hào)E5015。
3.焊后對(duì)焊縫進(jìn)行100%的射線探傷檢測，要求GB3325-87中的II級(jí)為合格。
第37頁（共34頁）
4 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本理論
4.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本方程
對(duì)于所有的流動(dòng)，F(xiàn)LUENT都是解質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程。對(duì)于包括熱傳導(dǎo)或可壓性的流動(dòng)，需要解能量守恒的附加方程。對(duì)于包括組分混合和反應(yīng)的流動(dòng)，需要解組分守恒方程或者使用PDF模型來解混合分?jǐn)?shù)的守恒方程以及其方差。當(dāng)流動(dòng)是湍流時(shí)，還要解附加的輸運(yùn)方程。
1.質(zhì)量守恒方程
質(zhì)量守恒方程又稱連續(xù)性方程：
（31）
該方程是質(zhì)量守恒方程的一般形式，它適用于可壓流動(dòng)和不可壓流動(dòng)。源項(xiàng)Sm是從分散的二級(jí)相中加入到連續(xù)相的質(zhì)量（比方說由于液滴的蒸發(fā)），源項(xiàng)也可以是任何的自定義源項(xiàng)。
二維軸對(duì)稱問題的連續(xù)性方程為：
（32）
2. 動(dòng)量守恒方程
在慣性（非加速）坐標(biāo)系中i方向上的動(dòng)量守恒方程為：
（33）
其中p是靜壓，tij是下面將會(huì)介紹的應(yīng)力張量，r gi和Fi分別為i方向上的重力體積力和外部體積力（如離散相相互作用產(chǎn)生的升力）。Fi包含了其它的模型相關(guān)源項(xiàng)，如多孔介質(zhì)和自定義源項(xiàng)。
應(yīng)力張量由下式給出：
（34）
上式的物理意義可以參閱流體力學(xué)教科書，其中會(huì)講得很清楚。
對(duì)于二維軸對(duì)稱幾何外形，軸向和徑向的動(dòng)量守恒方程分別為：
（35）
以及
其中：
（36）
w是漩渦速度（具體可以參閱模擬軸對(duì)稱渦流中漩渦和旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的信息）[19]
4.2 標(biāo)準(zhǔn) κ -ε 模型的控制方程統(tǒng)一形式
由于旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流體處于湍流狀態(tài)，而標(biāo)準(zhǔn) κ -ε 模型是目前使用最廣泛的湍流模型，所以采用該模型對(duì)旋風(fēng)除塵器內(nèi)的流場進(jìn)行模擬。模擬時(shí)，控制方程包括連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒方程、κ 方程及ε 方程。為了便于對(duì)各個(gè)控制方程進(jìn)行分析，并用同一個(gè)程序?qū)Ω鱾€(gè)控制方程進(jìn)行求解，在數(shù)值計(jì)算中發(fā)展了黏性流體力學(xué)的統(tǒng)一形式
（37）
其展開形式為
（38）
式中：φ 為通用變量，可以代表 u、v、w 和 T 等求解變量；Γ 為廣義擴(kuò)散系數(shù)；S 為廣義源項(xiàng)。式 (1) 中各項(xiàng)依次為瞬態(tài)項(xiàng)、對(duì)流項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)和源項(xiàng)。對(duì)于特定的方程，φ 、Γ 和 S 具有特定的形式，表 7給出了3個(gè)符號(hào)與各特定方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
表 7 通用控制方程中各符號(hào)的具體形式
所有控制方程都可以經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，將方程中的因變量、時(shí)變項(xiàng)、對(duì)流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)寫成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后將方程右端的其余各項(xiàng)集中在一起定義為源項(xiàng)，從而化為通用微分方程，只需要考慮通用微分方程 (37) 的解，寫出求解方程 (37) 的源程序，就足以求解不同類型的流體流動(dòng)及傳熱問題。對(duì)于不同的φ，只要重復(fù)調(diào)用該程序，并給出 Γ 和 S 的適當(dāng)表達(dá)式以及適當(dāng)?shù)某跏紬l件和邊界條件，便可求解[15]。
5 結(jié)果分析過程
5.1 前處理
GAMBIT是專用的前處理軟件包，用來為CFD模擬生成網(wǎng)格文件。它提供了多種網(wǎng)格單元，可以根據(jù)用戶的要求自動(dòng)完成網(wǎng)格的劃分。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行三維造型并導(dǎo)入GAMBIT。分割實(shí)體并劃分網(wǎng)格，設(shè)置邊界條件
圖15 劃分網(wǎng)格圖
啟動(dòng)FLUENT導(dǎo)入網(wǎng)格文件，檢查網(wǎng)格模型，選擇求解器并設(shè)定運(yùn)行環(huán)境，選定計(jì)算模型，設(shè)置材料特性，設(shè)置邊界條件，調(diào)整用于控制求解的有關(guān)參數(shù)，初始化流場，計(jì)算求解。
圖16 殘差圖
5.2 結(jié)果分析
5.2.1 旋風(fēng)除塵器內(nèi)流場速度分布
在旋風(fēng)除塵器工作過程中，切向速度起主要分離作用，粉塵在切向速度作用下高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力作用下粉塵被分離沉降。氣體旋轉(zhuǎn)切向速度（可視同入口氣體速度）是個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，切向速度越大，處理氣量增大，最重要的是顆粒受離心力大，易甩向外筒內(nèi)壁被分離收集。但是切向速度過大會(huì)引起以下現(xiàn)象：
（1） 氣體湍流及甩到邊壁的顆粒因切向速度過大發(fā)生碰撞被重新?lián)P起，返回氣相形成返混現(xiàn)象。
（2） 使徑向氣體速度變大，上行軸向氣體速度也增大，顆粒停留時(shí)間縮短灰斗返氣夾帶變多。
（3）壓降增大[19]。
由上圖可知沿X=0面上的最大切向速度分布在旋風(fēng)除塵器升氣管底部附近，前兩種現(xiàn)象嚴(yán)重是會(huì)影響分離效率。通過大量的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明切向速度在12—26m/s時(shí)較適合。
由圖16可知, 在排氣管下端的分離空間內(nèi), 切向速度分布云圖的軸對(duì)稱性較好。在圓柱形筒體部分, 氣流的流動(dòng)較為穩(wěn)定, 渦核在軸線中心; 在圓錐形筒體及排灰斗部分, 氣流擾動(dòng)比較厲害, 旋流出現(xiàn)了明顯的擺尾現(xiàn)象, 渦核也偏離了軸心,在漩渦的中心部分, 切向速度較小。
上圖可明顯看出旋風(fēng)除塵器內(nèi)部z=0平面上外旋氣體與內(nèi)旋氣體分布。
5.2.2 壓力分布
旋風(fēng)除塵器壓力損失是由于渦旋能量、固體負(fù)荷以及氣體壁面摩擦作用的結(jié)果。其中,前者占主要部分,但是由于該項(xiàng)會(huì)影響分離效率,所以不能減小。由圖18可以看出靜壓沿徑向由外向內(nèi)減小,中心軸向附近靜壓較低,甚至出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)域。此時(shí),在旋風(fēng)除塵器中心位置出現(xiàn)真空區(qū)域,在中心線附近氣體沿徑向壓力梯度最大,主要因?yàn)槌龎m器中心線附近存在很強(qiáng)的強(qiáng)制渦。中心軸線附近的靜壓遠(yuǎn)低于進(jìn)口處的壓力, 并從排灰斗延伸至排氣管出口均為負(fù)壓, 這樣使得除塵器圓錐體底部及排灰斗易出現(xiàn)滯流或返流現(xiàn)象, 不利于粉塵分離[ 4 ] 。同時(shí),沿著軸向位置壓力降低很小,也說明相比切向速度徑向速度變化顯得很小,不再同一數(shù)量級(jí)上。圖19的動(dòng)壓云圖則反映旋風(fēng)除塵器內(nèi)速度分布,在強(qiáng)制渦與準(zhǔn)自由渦交界面處動(dòng)壓最大。在準(zhǔn)自由渦區(qū),隨徑向半徑減小,動(dòng)壓增大;在強(qiáng)制渦區(qū),隨半徑較小,動(dòng)壓逐漸減小。其中,動(dòng)壓分布呈不完全對(duì)稱性,這是由于切向速度不對(duì)稱性造成的。總壓分布在中心區(qū)域都存在著明顯的擺動(dòng)現(xiàn)象。
5.2.3 分離效率分析
圖21 煤粉體積濃度分布云圖
由滑石粉體積分布云圖可知：滑石粉主要分布在旋風(fēng)除塵器的內(nèi)壁面，當(dāng)滑石粉顆粒由于離心力作用向外運(yùn)動(dòng)，滑石粉在壁面積累，因此壁面處滑石粉體積濃度比較大。顆粒在離心力作用下與壁面相撞，原有的徑向動(dòng)量幾乎變?yōu)榱?，速度也急劇減小，此時(shí)顆粒由于重力作用沉降。因此凡是到達(dá)壁面的顆粒都可以認(rèn)為被收集。
分離效率的計(jì)算：
進(jìn)口面的平均體積濃度為：7.00x10-6，進(jìn)口面的平均體積濃度為：4.2328x10-7。則效率：
由于設(shè)計(jì)要求的除塵效率為85%以上。因此分析合理。
5.2.4 旋風(fēng)除塵器磨損
在許多旋風(fēng)分離器中，侵蝕磨損是工廠運(yùn)行和維修部門最關(guān)心的問題。當(dāng)旋風(fēng)分離器分離工作時(shí)，顆粒會(huì)磨損金屬傳送管線和旋風(fēng)分離器。
一般采用以下兩種方法來減少磨損：一是降低旋風(fēng)分離器內(nèi)的速度，另一種是通過改進(jìn)硬件設(shè)施來減少旋風(fēng)分離器的磨損。降低速度，意味著增加入口或出口面積，這種方法很少采用，尤其是對(duì)于已建成的裝置來說，因?yàn)榻档退俣缺厝粫?huì)降低分離效率。因此，作為一個(gè)實(shí)際問題，如果磨損影響到旋風(fēng)分離器的運(yùn)行時(shí)，一般需改變旋風(fēng)分離器的硬件設(shè)施。典型的硬件改變方法有以下幾種。
① 安裝防磨板（固定的或可拆卸的，安裝在內(nèi)部或外部）。
② 采用相同的方法更換旋風(fēng)分離器磨損部位。
③ 用厚板更換磨損部分。
④ 用硬的、耐磨性能高的結(jié)構(gòu)材料來更換磨損部分．
⑤ 用耐火材料、陶瓷、磚或其他類型的襯里來修理或代替磨損掉的金屬。
⑥ 改善設(shè)計(jì)缺陷或結(jié)構(gòu)缺陷的方法如下。
a . 凸出的焊縫或凹痕會(huì)使得顆粒以一定的角度沖擊下游部位。入口管道、排氣管道或排料管道的封頭、接管或料腿都會(huì)出現(xiàn)這類問題。
b ．伸到流場內(nèi)的法蘭會(huì)嚴(yán)重影響穎粒在內(nèi)壁附近流動(dòng)的平穩(wěn)性。
c ．可視孔、觀察孔、人孔以及伸入壁面測量探頭與壁面不平齊時(shí)或高出壁面。
d ．回轉(zhuǎn)閥或底部密封不嚴(yán)出現(xiàn)的泄漏會(huì)使部分氣體進(jìn)人旋風(fēng)分離器內(nèi)部后，會(huì)將顆?！皯腋 逼饋矶p旋風(fēng)分離器下部區(qū)域，同時(shí)還會(huì)增加顆粒本身的磨碎程度。這尤其是適用于吸風(fēng)式系統(tǒng)，因?yàn)榇藭r(shí)如果底部密封不好的話，氣體就會(huì)進(jìn)人旋風(fēng)分離器底部。
由上圖可知：最大磨損發(fā)生在錐段和筒體的連接部分及筒體下部分，最大腐蝕量為。
則每年的沖蝕量為：
因此旋風(fēng)除塵器內(nèi)要加內(nèi)襯或涂防磨損涂層。金屬殼里面涂一層耐磨材料。耐磨涂層的材料為聚氨脂。聚氨脂是指在主鏈結(jié)構(gòu)中臺(tái)有氨基甲酸醋重復(fù)單元鏈節(jié)的一類高分子彈性體材料。它具有較高的抗拉、抗壓和抗撕裂強(qiáng)度。它的機(jī)械性能是聚氯乙烯的3-4倍，耐磨性是天然橡膠的5倍，耐油性是丁睛橡膠的5倍。耐寒性保證脆性溫度低達(dá)-30℃～-50℃，耐高溫最高達(dá)130℃。另外還具有許多較好的綜合物理機(jī)械性能，例如耐輻射、耐臭氧、耐疲勞性、彈性好、延伸率高(可達(dá)50％以上)等優(yōu)點(diǎn)。聚氨脂的這些特點(diǎn)本可以滿足旋風(fēng)除塵器工況特點(diǎn)，并且耐磨性好，因此本文選用聚氨脂作為耐磨襯材料。制作方法采用澆鑄的方式。根據(jù)GB11647-89對(duì)旋風(fēng)除塵器上部分面缺陷的規(guī)定，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在這里耐磨涂層在磨損比較嚴(yán)重的地方應(yīng)加厚，因此筒體和錐段內(nèi)壁涂層厚度為4mm。
6 總結(jié)
在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我收獲頗多：
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我了解到旋風(fēng)除塵器在工業(yè)和環(huán)保等各個(gè)方面的應(yīng)用。并且除塵設(shè)備仍然處于不斷的發(fā)展。理解旋風(fēng)除塵器的常規(guī)設(shè)計(jì)過程，對(duì)影響旋風(fēng)除塵器性能的因素有了一個(gè)大致的了解，以及以后的改進(jìn)措施有了初步的了解。
通過改進(jìn)進(jìn)口截面積來改降低進(jìn)口速度，減小壓降，降低能耗，同時(shí)還要確保分離效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能比最大化，提高經(jīng)濟(jì)效益。
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致謝
本設(shè)計(jì)自始至終都是在我的導(dǎo)師張慢來老師的的悉心指導(dǎo)和熱心關(guān)懷下完的。在即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師張慢來表示我最誠摯的敬意和最衷心的感謝!作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有張老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。張老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩張老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母?！L江大學(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家?。。?