第四章 除尘器
第一节 除尘器的分类
将粉尘从含尘气体中分离出来的设备就称为除尘器。它是通风除尘系统中使含尘气体净化的装置。除尘器的唯一功能是将粉尘从含尘气流中分离出来。根据粉尘特性及尘粒在气体中的运动规律设计并制造各种除尘器。
根据主要除尘机理的不同，目前常用的除尘器可分为以下几类： 1、重力除尘，如重力沉降室； 2、惯性除尘，如惯性除尘器； 3、离心力除尘，如旋风除尘器；
4、过滤除尘，如袋式除尘器、颗粒层除尘器、纤维过滤器、纸过滤器； 5、洗涤除尘，如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器； 6、静电除尘，如电除尘器。
第二节 重力沉降室
重力沉降室是一种最简单的除尘器。它是利用尘粒本身的重力使其从含尘气流中分离出来。因此，首先需要创作一种有利于尘气分离的条件。最有利的条件就是使含尘气体能处于静止状态，这样有利于尘粒自由沉降。
因此，需要设计制造一种能使含尘气流运动速度大大降低的设备，这就是重力沉降室。 如图4－1所示。 一、重力除尘原理
假设含尘气体在管道内的流动是稳定的，那么，管道内任意一点的各参数均不会随时间变化。根据质量守恒定律，任何截面上的流量也不会随时间变化，也就是管内各截面上的流量均相等。即
L1?L2????L?常量 (4-1)
式中 L——流量，也称为风量，m3/h；
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L1——管道内截面1处流量，m3/h； L2——管道内截面2处流量，m3/h； 另外，流量的计算公式为
L?F?V (4-2)
式中 F——管道横截面积，m2； V——含尘气体流速，m/s； ?——含尘气体密度，kg/m3。
将式(4-1)、式(4-2)合并可得
F1V1?1?F2V2?2????常数
如果式中 ?1??2????常数，那么则有
F1V1?F2V2?常数 (4-3)
由式(4-3)可知，流速与管道截面积成反比，即管道截面积越大，流速越低。因此，如果管道截面积很大很大，那么气体流速就会变得很小很小，这也就为尘粒沉降创作了有利条件。当截面积足够大时，气体流速可以相当小，几乎趋近于零，可认为是空气静止。
当含尘气体刚刚进入重力沉降室时，尘粒是一方面以沉降速度us下降，另一方面以水平速度V继续前进，如图4－1所示。
二、重力沉降室的设计与计算 1、尘粒沉降的条件
要使具有沉降速度us的粉尘全部沉降在重力沉降室，含尘气体在沉降室内必须停留足够的时间?，?可按下式计算
??式中 l——沉降室长度，m；
l (4-4) V V——尘粒在沉降室内随气流运动的速度，m/s。
尘粒由上部降至底部的时间为?s，并按下式计算
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?s?式中 h——沉降室的高度，m； us——尘粒的沉降速度，m/s。
h (4-5) us为了保证含尘气体中具有沉降速度us的尘粒全部沉降在沉降室，必须满足条件
???s 或
2、重力沉降室的设计计算步骤
lh? (4-6) Vus(1) 根据所处理粉尘粒径，计算其沉降速度（公式的推倒见，王汉青主编的，机械工业出版社，2005年3月出版的《通风工程》P-130）
dc2?cgus? (4-7)
18?式中 dc——尘粒直径，m； ?c——尘粒密度，kg/m3； g——重力加速度，m/s2； ?——流体的动力粘度，Pa?s。
(2) 假定沉降室的高度h
尘粒沉降的理论高度，一般取h?1.5~2.0m。 (3) 计算沉降室的长度l 根据公式(4-6)可得
l?hV (4-8) us式中 尘粒水平速度一般取V?0.5m/s。
(4) 计算重力沉降室宽度B
根据通过重力沉降室的处理风量L，求得其宽度B
B?L (4-9) h?V(5) 计算重力沉降室能除下的最小粉尘粒径dcmin
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由公式(4-7)可推导得
dc?18?us (4-10) ?cg式中us可由式(4-6)得
us?Vh (4-11) l将式(4-11)代入式(4-10)可得最小粉尘粒径dcmin（因为可认为us是最小的沉降速度，也就是最小粒径的沉降速度）
dcmin?18?hV (4-12) ?cgl由式(4-12)可见，重力沉降室的长度l越长，除下的粉尘粒径就越小。 3、设计实例
(1) 某通风除尘系统，拟选用重力沉降室除尘，粉尘密度?c?2700kg/m3，其粒径dc?50?m，试计算该沉降室的宽度和长度。（L?4000m3/h）
解：在常温下（t?200C），??1.79?10?5(Pa?s)， 根据式(4-7)可计算尘粒的沉降速度为
dc2?cg(50?10?6)?2700?9.8us???0.201m/s
18?18?1.79?10?5取V?0.5m/s，h?1.5m，则沉降室宽度为
B?L4000??1.48m h?V3600?1.5?0.5按公式(4-11)计算沉降室长度l
l?Vh0.5?1.5??3.75m us0.201(2) 如果上例中的dc?20?m，则计算的us?0.0322m/s，如果沉降室其它尺寸与上述计算和取值相同，则沉降室长度为
l?1.5?0.5?23.3m
0.0322以上计算结果表明，重力沉降室除下的粉尘粒径越小，则l越长，这样占地面积会相当大，是
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很不经济的。因此，重力沉降室（单层）只适用于粒径dc?20?m的粉尘。
三、重力沉降室的结构 1、结构
重力沉降室的结构简单，可以用砖砌或用钢板焊制。
由公式(4-12)可以看出，沉降室的高度h越小，除下的粉尘粒径dc就越小。因此，为了缩短沉降室的长度、降低高度，人们将沉降室做成多层，如图4－2所示。
在多层沉降室内设水平挡板，使尘粒与其碰撞而被捕集下来，这样可减少占地面积，提高除尘效率，也能使沉降室捕集的尘粒变小，捕集的尘粒粒径能降到15?m。
2、特点
(1) 结构简单、造价低廉； (2) 没有运转部件，运行可靠； (3) 管理方便，维修简易； (4) 沉降室阻力小；
(5) 可以不考虑磨损，不受使用温度的限制； (6) 降下的粉尘可以回收干料； (7) 占地面积大；
(8) 除下的粉尘粒径偏大，一般在50?m； (9) 除尘效率低；
(10) 对于多层沉降室清灰困难。
第三节 惯性除尘器
1、惯性除尘器除尘机理
为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种形式的挡板，使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。如图4-3所示为含尘气流冲击在两块挡板上时尘粒分离的机理。
当含尘气流冲击到挡板B1上时，惯性大的粗尘粒d1首先被分
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