旋风除尘器通过让含尘气体做高速旋转运动,利用粉尘颗粒与气体的质量差异产生不同的离心力,从而将粉尘 “甩” 到器壁上实现分离,核心是离心力的差异化应用。
旋风除尘器通过让含尘气体做高速旋转运动,利用粉尘颗粒与气体的质量差异产生不同的离心力,从而将粉尘 “甩” 到器壁上实现分离,核心是离心力的差异化应用。
其工作过程可拆解为 4 个关键步骤,粉尘从混入气体到最终排出,每一步都围绕 “离心分离” 展开。
1. 旋转:给气体 “加速”,创造离心力
含尘气体从除尘器的切线入口高速进入(速度通常达 12-25m/s),由于入口与筒体切线相切,气体不会直接穿过,而是被迫沿着筒体内壁做高速螺旋下降运动(这一过程称为 “外旋流”)。
在旋转过程中,气体本身和其中的粉尘颗粒都会受到离心力作用。离心力的大小遵循公式:F = mv²/r(m 为质量,v 为旋转线速度,r 为旋转半径)。由于粉尘颗粒的质量远大于气体分子(比如粉尘密度是空气的几千倍),在相同的旋转速度和半径下,粉尘受到的离心力会比气体大得多,这是分离的核心前提。
2. 分离:用离心力 “甩” 出粉尘
随着外旋流持续向下旋转,粉尘颗粒在强大离心力的作用下,会不断向筒体内壁移动。当粉尘颗粒接触到器壁后,离心力的 “甩动” 效果消失,此时粉尘会在重力和器壁摩擦力的作用下,沿着器壁缓慢向下滑落,最终进入底部的灰斗中储存,完成与气体的初步分离。
而质量轻的气体分子,因离心力不足以将其 “甩” 到器壁,会继续随着旋流运动。
3. 反转:让净化气体 “向上走”
当外旋流下降到锥体底部(除尘器下部通常为锥形,缩小空间以增强旋流)时,由于空间突然收缩,气体无法继续向下,会被迫改变运动方向,形成向上的螺旋运动(这一过程称为 “内旋流”)。
内旋流中的气体已基本不含大颗粒粉尘(小颗粒可能随气流逃逸,需配合其他设备处理),会沿着筒体中心的排气管(位于除尘器顶部)向上流动,最终从排气管排出,成为净化后的气体。
4. 排尘:收集 “甩下来” 的粉尘
灰斗中收集的粉尘会通过排尘阀(如星型卸料阀)定期排出,避免粉尘在灰斗中堆积堵塞,确保除尘器持续稳定运行。
关键因素:影响 “甩尘” 效果的 3 个核心
离心分离的效率并非 100%,主要受以下 3 个因素影响,本质都是改变离心力的大小或作用时间:
气体进口速度:速度越快,旋转线速度 v 越大,离心力 F 越强,粉尘越容易被 “甩” 到器壁,但速度过快会导致能耗增加、器壁磨损加剧。
除尘器尺寸:筒体直径越小,旋转半径 r 越小,离心力 F 越强(公式中 r 为分母),分离效率越高;但直径过小会导致气体阻力增大,处理量下降。
粉尘颗粒大小:颗粒质量 m 越大,离心力 F 越强,分离越容易;通常直径大于 10μm 的粉尘能被有效分离,小于 5μm 的细粉尘分离效率较低,需搭配布袋除尘器或静电除尘器使用。
总结:离心分离的本质
简单来说,旋风除尘器的离心分离就像 “甩干机甩衣服”—— 高速旋转时,质量重的水(对应粉尘)被甩到桶壁,质量轻的衣服(对应气体)留在中间;不同的是,除尘器通过 “先甩后排” 的流程,实现了粉尘与气体的持续分离,而非一次性甩干。