旋风除尘器的流场及特点

旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。旋风除尘器作为一种常见的气固分离装置结构简单，在实际应用过程中操作、维护方便，性能稳定，对含尘气体的浓度和温度等因素的变化适应性较强。旋风除尘器主要应用在工业除尘、空气采样、选粉、热交换等方面。

在旋风除尘器的众多性能指标中，压力损失和分离效率一直为旋风除尘器研究者所关注，在如何提高旋风除尘器效率的同时又实现合理的压力损失，一直是研究者所共同关注的焦点。近年来，我国的烟尘排放标准逐渐严格，对大气中可吸入颗粒物排放标准的控制也日益重视，这些都体现了提高粉尘颗粒分离效率的重要性。

旋风除尘器的流场通过测定认为是一个三元流场，主要是入口速度的3种分速度，分别为：切向分速度，由核心部的强制涡和外层部分的准自由涡组成)、径向分速度(v，由类源流和类汇流组成)、轴向分速度(w)，各自的速度分布。其中，切向分速度使粉尘颗粒在径向方向加速度的作用下产生由内向外的离心沉降速度，从而把粉尘颗粒推到圆筒壁而被分离，而径向分速度使得粉尘颗粒在半径方向由外向内推到中心部涡核而随上升气流排离旋风除尘器。这是旋风除尘器流场中的一对主要矛盾，称为主流。此外，轴向分速度和径向分速度则是形成上、下灰环的主要原因，其中下灰环对于粉尘颗粒捕集分离有   的作用，称为次流。

含尘气体从进气口以较高的速度进入除尘器后，气流就开始被迫在圆柱体与排气管之间由直线运动变为圆周运动，并向上、向下流动。向上的气流被顶盖阻挡返回，向下的气流在圆柱体和圆锥体部位做自上而下的螺旋运动(称为外旋流)，这部分下旋气流又通过流体本身的粘滞性，带动排气管下面的圆柱形气柱渐渐发展成像刚体一样的旋转。在旋转过程中含尘气体产生很大的离心力，由于尘粒的密度比空气大很多倍，因此旋转的尘粒在很大的离心力作用下从气流中分离甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去离心力作用而靠入口速度的动能和自身的重力势能沿器壁面旋转下落，经圆锥体排入集灰箱内。旋转下降的外旋气流在圆锥体部分运动时，随着圆锥体收缩而向除尘器中心靠拢，当气流到达圆锥体下部某一位置时，由于集尘箱是密闭的空间，下旋气流折转方向，形成一股做自下而上的螺旋运动气流(称为内旋流)，并经排气管排出。