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旋振篩旋風分離器設計需要考慮的因素有:進料顆粒密度;顆粒進料速率;進料流體中不均勻的顆粒濃度梯度;所要求的分離效率;顆粒撞擊速度、表面特征或者顆粒群流動性對顆粒及設備的磨損、侵蝕的限度;允許流體帶出的至大顆粒粒徑;顆粒預計流失率;設備大小限制;壓力損失等。這里介紹兩個主要參數,一是分離過程的壓降損失一一AP,二是分離過程所要求旋振篩的分離效率的判斷依據一一分割粒徑X50。

(1)壓降AP

旋振篩旋風分離器的壓降AP的存在是因為流體在運動的過程中會受到阻力的作用而產生的能量損失。對于旋風分離器來說,主要分為進口壓力損失、旋振篩旋風分離器本體內的壓力損失和升氣管內的壓力損失這三大方面。壓降大小與分離過程中的能量損失存在一定聯系,壓降值越大,說明分離過程能耗較大;反之,說明分離過程能耗較小。針對旋振篩設備的壓降的計算,現行有很多研究及模型來進行描述,如Stairmand模型、Barth模型、Shepherd-Lapple模型、Casal-Martinez模型等,這里簡述下Stairmand模型。Stairmand模型是以動力矩平衡為依據,計算旋風分離器內速度分布,并結合進、出口和旋流中的靜壓損失來估算了整體壓降損失。旋振篩的模型考慮了分離器及升氣管中的摩擦損失,適用于切流式旋風分離器。

(2)分割粒徑X5

關于旋振篩旋風分離器分離效率模型的描述,主要有"平衡軌道"理論和"停留時間"理論兩大類,這里僅介紹"平衡軌道"理論。"平衡軌道"理論認為,顆粒在旋風分離器內一方面受到離心力的作用向壁面運動,另一方面受上升氣流影響隨著流體向上運動。當旋振篩設備處在兩者的平衡位置時,則代表著這個顆粒有50%的概率被捕集,并將臨界粒徑定義為分割粒徑X5。所以,采用分割粒徑XSQ來表述了旋風分離器的分離效果,并作為分離效率的一種量度。針對旋振篩設備的分割粒徑的計算,也有很多模型可以選用,這么只介紹下基于"平衡軌道"理論引申發展而來Muschelknautz模型。

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