(一)、壓力損失ΔP:
1.產生壓力損失的原因:
(1).進口管的摩擦損失；
(2).氣體進入旋風分離器內,因膨脹或壓縮而造成的能量損失；
(3).氣體在旋風分離器中與器壁的摩擦所引起的能量損失；
(4).旋風分離器內氣體因旋轉而產生的能量損失；
(5).排氣管內摩擦損失,同時旋轉運動較直線運動需要消耗更多的能量；
(6).排氣管內氣體旋轉時的動能轉化為靜壓能的損失。
2.旋風分離器壓力損失計算式:
(1).一般情況下,旋風分離器的壓力損失ΔP在1000～2000Pa,特殊設計的例外。
(2).壓力損失應該用旋風分離器進、出口全壓之差來表示,即
ΔP=(Pq)j-(Pq)h
而全壓為: 全壓(Pq)=靜壓(Pz)＋動壓(Pd)
又動壓為: Pd=v2·ρg/2 (Pa)
∴ΔP=【(Pz)j＋vj2·ρg/2】-【(Pz)h＋vh2·ρg/2】
=【(Pz)j-(Pz)h】＋【(vj2-vh2)·ρg/2】 (Pa)
式中:(Pq)j,(Pq)h---旋風分離器進、出口全壓,(Pa)；
(Pz)j,(Pz)h---旋風分離器進、出口靜壓,(Pa)；
(Pd)j,(Pd)h---旋風分離器進、出口動壓,(Pa)；
vj,vh----旋風分離器進、出口速度,(m/s)；
ρg----氣體的密度,(kg/m3)。
如果進、出口截面積相同,則vj=vh,所以有:
ΔP=(Pz)j-(Pz)h (Pa)
即壓力損失可用進、出口靜壓差來表示,進、出口靜壓差采用U形管即可在進、出口的管壁測出。如果進、出口截面積不相同,則還要用原始計算式計算,除了測出靜壓,還要測出系統的流量,才能計算出動壓。
(3).計算旋風分離器壓力損失的常用計算式:
為了使壓力損失計算時采用與動壓計算相類似的計算式,引進了一個阻力系數ζ,定義為旋風分離器的壓力損失與進口動壓頭之比。即
ΔP
ζ= ------(無量綱)
vj2·ρg/2
∴ΔP=ζ·(vj2·ρg)/2 (Pa)
這是我們常用的阻力計算形式,在管道局部阻力計算時也用該式,只是阻力系數是不同的值,但一定要注意v的定義。
另外還有不同的阻力系數計算式,我們在非標旋風分離器設計時再介紹。
(二)、旋風分離器的除塵效率:
1.臨界分離粒徑:
對旋風分離器內氣體流動的研究可知,關鍵的分離區是從排氣管下至排灰口間的準自由渦與核心氣流交界處,即大致在旋轉半徑為0.65倍排氣管半徑r1(即r0=0.65r1)處有最大的圓周速度,在此假想的圓筒面上離心力最大,此時顆粒的離心沉降速度ur與粒徑dp的關系可用下式表示:
18μg·ur·r0
dp2= ---(m)(斯托克斯阻力區)
(ρp-ρg)·ut
式中,ur----顆粒的徑向沉降速度,(m/s)；
ut----氣流的圓周(切向)速度,(m/s)；
μg----空氣粘度,(Pa·s)；
r0----排氣管的半徑,(m)；
ρg----氣體密度,(kg/m3)；
ρp----顆粒密度,(kg/m3)。
對于一定型號的旋風分離器,在正常操作風速范圍(一般為14～22m/s)內,臨界分離半徑dk可用下式計算,
dk=K×｛9μg·D2/【π·H1·(ρp-ρg)·ui】｝0.5 (m)
式中:D----旋風分離器外圓直筒的直徑,(m)；
H1----排氣管下口至排灰口之間的有效分離高度,(m)；
Ui----氣流入口速度,即操作風速,(m/s)；
K----與旋風分離器型號及操作風速有關的常數,對于常用型號的分離器,根據經驗可取K=0.6～0.8。
2.除塵效率:
由理論和半經驗公式可以求出旋風分離器在一定操作工況下對某一粉塵
粒徑dp的分級分離效率ηp,但計算式很復雜。在這里介紹一個較為簡單
的除塵效率計算式。
ηt=1-P·Ci-q
式中:P----與旋風分離器的結構和粉塵性質有關的常數,P=0.1～0.3；
Ci----標準狀況下的粉塵濃度,(g/Nm3)；
q----與操作條件有關的常數,一般地,取q=0.046～0.048。