專利名稱：入口具有傾角的旋風分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及旋風分離器，尤其是一種入口具有傾角的旋風分離
器°
背景技術：
傳統的旋風分離器是利用旋轉含塵氣體所產生的離心力，將粉塵從氣 流中分離出來的一種干式氣固分離裝置。其中顆粒分離的機理是當含塵 氣體以較高的速度進入旋風分離器時，氣流變直線運動為圓周運動，并向 上向下流動，向上流動的氣流一部分被頂蓋阻擋而返回，另一部分則直接 進入排氣管被排出。向下流動的氣流通過流體本身的粘滯性，帶動排氣管 下面的圓柱型氣柱漸漸發展成像剛體一樣的旋轉，由于塵粒的密度比空氣 大很多倍，因此旋轉的塵粒在與氣體作圓周運動的過程中，受離心加速度 的作用，將從氣流中分離甩向器壁，經圓錐體排入除塵器集灰箱內。根據 "旋轉矩不變原理"，其切向速度不斷提高，當氣流達到錐體下端某一位置 時，即以同樣的旋轉方向從旋風除塵器中部，由下反轉而上，繼續作螺旋 型流動，即形成內旋氣流，最后凈化氣經排氣管排出分離器外。因為旋風 分離器的結構簡單可靠，能耗較小，耐高溫，操作維護方便，且對分離
5-l(Him的粉塵效率較高，被廣泛應用于化工，冶金，礦業，建材，機械， 電力，輕紡等行業，特別是在中小型鍋爐和多級除塵系統中作為初級除塵 設備獲得普遍應用。
隨著工業裝置生產規模的提高以及操作條件變得更為苛刻，對旋風分 離器性能的要求也不斷提高。 一方面要求旋風分離器有更強的捕集細粉的 能力；另一方面要求旋風分離器的壓降進一步減少，以降低能耗。所以， 迫切需要研究出高效能且低能耗的新型旋風分離器。而通常是采用有針對性地開發新結構或優化各部分尺寸的匹配關系的方法來減少不利因素的
影響，以達到高效的目的。國內外已有許多學者([l]XiangR.B.,LeeK. W. Numerical study of flow field in cyclones of different height [J]. Chem. Eng. Process" 2005，44 (2): 877-883; [2] Zhu Y" Kim M. C.， Lee K. W. et al. Design and performance evaluation of a novel double cyclone [J]. Aerosol Sci. and Technol" 2001， 34 (2): 373-380; [3] Plomp A. Beumer M. I. L, Hoffinann A.C. Post cyclone (POC) an approach to a better efficiency of dust cyclone [J]. J. Aerosol Sci" 1996， 27， Suppl. 1， S631-S632; [4] Xiang R. B.， Park S. H., Lee K. W. Effects of cone dimension on cyclone performance [J]. J. Aerosol Sci" 2001， 32 (4), 549-561; [5]錢付平.不同排塵結構及操作條件旋風分離器分 離特性的研究[D]:[博士學位論文].南京東南大學熱能工程研究所, 2006 )在這方面做出了大量試驗研究，也提出了很多可行的措施和設計 方案并已應用于實際工程中。然而，縱觀過去的100多年，旋風分離器的 主要研究方向大都集中在筒體、錐體、排氣芯管以及排塵結構上，相對于 旋風分離器的進口形式則很少有人注意，國內外只有極少數學者進行過相 關的研究。實際上，對于常規的切向進口旋風分離器，在旋風分離器頂板， 排氣管外壁與筒體內壁之間，由于徑向速度與軸向速度的存在，將形成局 部渦流(上渦流)，夾帶著相當數量的顆粒向中心流動，并沿排氣管外表 面下降，最后隨中心上升氣流逸出排氣管(短路流)，從而影響分離效率。 因此，在旋風分離器的設計中，有效避免這種短路流所造成的不利影響成 為旋風分離器結構優化的關鍵。沈恒根([6]沈恒根，張瑋.旋風分離器進 口回轉通道氣塵分離模型[J].西安建筑科技大學學報，1998, 30 (1): 44— 46; [7]沈恒根.工業旋風分離器技術的繼續研究與應用.[博士后研究工作 報告].西安:西安交通大學，1998)、趙兵濤([8]趙兵濤，沈恒根.旋風器 進口回轉通道分級效率模型[J].化工機械,2001,28(6): 321-323; [9]趙兵濤，沈恒根，張吉光.不同進口回轉通道旋風器性能的關聯評價[J].建筑
熱能通風空調，2003， (2):21-22)等提出了在旋風分離器進口區域設置回轉 通道從而使回轉通道成為進入旋風分離器筒體分離空間前的預分離空間, 有效地降低了進入旋風分離器筒體空間后靠排氣芯管一側的顆粒濃度,減 少了短路流攜塵量，顯著地提高旋風分離器的分離效率。為了降低旋風分 離器的壓力損失，沈恒根([IO]沈恒根，刁永發，黨義榮等.多進口旋風分 離器單體性能的試驗研究[J]，環境工程,1998， 116 (4) :33 34)及趙兵濤 ([11] Zhao B. T. Experimental investigation of flow patterns in cyclones with conventional and symmetrical inlet geometries [J]. Chem. Eng. Technol, 2005,28 (9): 969-972)等采用了雙進口進氣，由于進口面積為原來的2倍， 使進口氣流速度減半，從而降低了阻力；雙進口結構由于采用在旋風分離 器內多點對稱進氣，增強了旋風分離器內部流場的軸對稱性，使短路流攜 塵量減少。盡管如此，由于常規切向進口旋風分離器的氣流進入旋風分離 器后必定要經過排氣芯管外壁和筒體內壁之間，因此，不可避免會存在短 路流。 發明內容
本實用新型的目的在于針對現有旋風分離器結構不可避免會存在短 路流的實際問題，提供一種入口具有傾角的旋風分離器。
本實用新型的目的是這樣實現的 一種入口具有傾角的旋風分離器， 由筒體、氣流的入口和排氣芯管，其中，筒體的上部為圓柱形，下部為倒 圓錐形，排氣芯管由筒體頂部中央插入，氣流的入口由筒體上端的筒體側 壁沿切線方向插入，其特征在于氣流的入口由筒體上方沿側壁切線方向 切入，氣流的入口與筒體水平截面的傾角cr，傾角的范圍是
arctan-< a < arctan
式中Z>.上部圓柱形筒體的直徑；De:排氣芯管的直徑；插入筒體的排氣芯管的實際長度。
本實用新型的優點在于由于旋風分離器具有一定的入口傾角后會使 得粉塵由于重力和慣性力的作用直接進入到旋風分離器的芯管以下甚至 是錐體部分，從而直接得到分離，因此不僅能起到使顆粒預分離的作用， 還能更大程度地減小芯管底部短路流。另外，在傳統旋風除塵器結構中， 進氣蝸殼底板與旋風筒軸線是垂直的，由于氣流從上部切線方向進入分離 器后向下旋轉，這必然引起分離器頂部倒空形成上渦旋氣流產生頂部灰 環，灰環沿著排氣管道外表面旋轉向下時，會在排氣管入口處與已凈化廢 氣的上旋氣流混合，而后經排氣管排出。而此下傾角度保證了塵粒遇到筒 壁反彈時絕對折射朝下，可以有效的減少進入筒體后向上旋轉的氣流，從 而減少直接由排氣管排出的塵粒數量，以提高旋風分離器的分離效率。同 時，由于旋風分離器的壓力損失中入口渦旋損失占很大一部分，而具有一 定入口傾角的旋風分離器將進口的強旋流動變成近似直線運動，因此該結 構還能有效降低旋風分離器的壓力損失。
圖1具本實用新型實施例的結構示意圖； 圖2是圖1的俯視圖3在VanTongeren型旋風分離器中采用不同入口傾角時的壓力損失 比較；
圖4在Van Tongeren型旋風分離器中采用不同入口傾角時的分級效率 比較。
圖中1、入口， 2、排氣芯管，3、筒體。
具體實施方式
附圖非限制性地公開了本實用新型實施例的具體結構，
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。 實施例1
由圖1圖2可見，旋風分離器由筒體3、氣流的入口 l和排氣芯管2， 其中，筒體3的上部為圓柱形，下部為倒圓錐形，排氣芯管2由筒體3頂 部中央插入，氣流的入口 1由筒體3上方沿側壁切線方向切入，氣流的入 口 1與筒體3水平截面的傾角《，傾角的范圍可以按照下列公式計算
arctan-< a < arctan-.
D-A D —Z)e，
式中D:上部圓柱形筒體的直徑；排氣芯管的直徑；&插入筒 體的排氣芯管的實際長度。
在本實施例中，旋風分離器結構尺寸列入表l;根據計算，傾角《的 范圍在53-63°。
表l.旋風分離器結構尺寸(單位m)
a6化5
0.200.0910.040.0650.1780.2610.7560.08
實施例2
試驗機型VanTongeren型旋風分離器。
實驗顆粒為密度為2750kg/m^滑石粉，由SA-CP3離心粒徑分析儀測 得其粒徑分布。實驗顆粒由振動加料器加入旋風分離器入口，入口處顆粒 濃度控制在10g/Nm3。
分離效率由收塵稱重法確定，稱量儀器為天平(精度為lg)，壓力損 失由U型壓差計測定。
試驗中通過采用0°、 30°、 45°入口傾角進行分離性能的實驗，由圖3 和圖4可見，在相同的入口風速下，隨著入口傾角的增加，旋風分離器總 效率和分級效率增加，而壓力損失卻減小。
權利要求1、一種入口具有傾角的旋風分離器，由筒體、氣流的入口和排氣芯管，其中，筒體的上部為圓柱形，下部為倒圓錐形，排氣芯管由筒體頂部中央插入，氣流的入口由筒體上端的筒體側壁沿切線方向插入，其特征在于氣流的入口由筒體上方沿側壁切線方向切入，氣流的入口與筒體水平截面形成傾角α，傾角的范圍是<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>arctan</mi><mfrac> <mi>S</mi> <mrow><mi>D</mi><mo>-</mo><msub> <mi>D</mi> <mi>e</mi></msub> </mrow></mfrac><mo><</mo><mi>α</mi><mo><</mo><mi>arctan</mi><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mi>S</mi> </mrow> <mrow><mi>D</mi><mo>-</mo><msub> <mi>D</mi> <mi>e</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math></maths>式中D上部圓柱形筒體的直徑；De排氣芯管的直徑；S插入筒體的排氣芯管的實際長度。
專利摘要本實用新型涉及一種入口具有傾角的旋風分離器，由筒體、氣流的入口和排氣芯管，其中，筒體的上部為圓柱形，下部為倒圓錐形，排氣芯管由筒體頂部中央插入，氣流的入口由筒體上端的筒體側壁沿切線方向插入，其特征在于氣流的入口由筒體上方沿側壁切線方向切入，氣流的入口與筒體水平截面形成傾角α，傾角的范圍是arctan(S/(D-D<sub>e</sub>))＜α＜arctan(2S/(D-D<sub>e</sub>))；式中D上部圓柱形筒體的直徑；D<sub>e</sub>排氣芯管的直徑；S插入筒體的排氣芯管的實際長度。
文檔編號B04C5/04GK201399389SQ20092003600
公開日2010年2月10日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者孫月芹, 王愛民, 錢付平 申請人:江蘇菲特濾料有限公司;錢付平