旋风除尘器能量损失原因分析

旋风除尘器内气流运动非常复杂，有旋流场及若干干扰涡流场，这些涡流场在不同程度上影响除尘效率和阻力损失，尤其是短路流构成上部气流回转，使一部分流体在旋风筒中转一周后斜向吹到刚从人口进来的气体上，导致人口进气偏向筒壁而产生所谓的压缩现象。压缩现象使壁面处流速增大，壁面摩擦力增大，同时使气流在旋风筒上部的回转圈数增多，必然导致压力损失增大。因此，可以通过抑制压缩现象来降低压力损失。

旋风除尘器的能量损失主要来自2个方面:其一是内旋气流造成的能量损失(包括出口损失)。在旋风除尘器内，粉尘的分离、浓缩和捕集主要是靠外涡旋气流消耗的能量，属有效耗能。内涡旋气流对粉尘的分离捕集作用不大。内涡旋造成的能量损失，除了内涡旋轴上气流速度梯度不同造成的内摩擦损失以及排出口连接管段内气流旋转造成的摩擦

损失外，主要是由于内涡旋造成的向外的径向速度，与外涡旋造成的向内的径向速度相互干扰，造成了内、外涡旋场的掺混、碰撞和摩擦损失。而且由前人的研究可知，涡旋运动在整个旋风中引起一个负压区，并且压力在轴上。理论分析证明，普通高效旋风除尘器内涡旋所消耗的能量约为除尘器总能耗的40%一60%(不包括排出管后面由于气流旋转所消耗的能量)。·这表明，有40%一60%的能量没有得到有效的利用。其二，是由于外涡旋气流速度梯度的不同造成的内摩擦损失。

为了抑制压缩现象，可安装方形导向板，因为安装方形导向板后，旋转一周后的气流呈小曲率半径旋转下降，使压缩流现象被抑制，从而有效地降低了除尘器的阻力。图3只是平面示意图，实际上除尘器内气流状况非常复杂，是三维流动，含尘气流由进气管以较高的速度沿切线方向进人除尘器内，在圆筒体与芯管之间的圆环内作旋转运动，这股气流受到随后进人的气流挤压，继续向下旋转，直到锥体底部，随后折转向上由芯管排出，由此分析可知，不仅导向板的形状对效率和阻力有影响，尺寸大小，尤其是高度对效率和阻力都会有很大的影响，只有适当的形状和尺寸才具有既能降低阻力又能提高效率的功效。所以有必要对导向板形状和尺寸作进一步研究。

针对以上原因，为了降低旋风除尘器的阻力，研究的着眼点在于设法消除除尘器的内外旋气流之间的相互掺混、碰撞摩擦造成的能量损失。所以我们可以利用特殊结构的内筒(如图2所示)，将下行的外涡旋和上行的内涡旋气流分开，有效地消除内外涡旋气流的相互交叉、掺混、碰撞摩擦造成的能量损失。而且此内筒应放置在中心轴处，当减小轴附

近自下向上的气流区域的切向及轴向速度和增加该区域的静压及全压时，内筒使气流以切向速度向外壁移动，因此大大地减小了压力损失。