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旋风分离器设计与计算

解题思路：

1.理解旋风分离器的工作原理：旋风分离器是利用旋转气流产生的离心力来实现固体颗粒与气体分离的设备。首先，我们需要了解其基本工作原理和结构特点。

2.确定设计参数：根据旋风分离器的使用场合和分离要求，确定入口气速、筒体直径、锥体长度等关键参数。

3.应用相关公式：利用旋风分离器的设计公式进行计算，包括分离效率、压降、尺寸比例等。

4.验证设计：通过计算结果，验证旋风分离器设计的合理性，并对设计进行优化。

详细解答：

1.确定设计参数：假设我们需要设计一个处理气体量为5000m3/h的旋风分离器，入口气速通常取12-25m/s，这里取v=18m/s。根据入口气速和气体处理量，可以计算筒体直径D。

公式：Q=3600*v*A，其中Q为气体处理量，v为入口气速，A为入口截面积。

计算得：A=Q/(3600*v)=5000/(3600*18)≈0.714m2。

由于入口形状通常为矩形，假设宽高比为1:2，则入口宽度B和高度H分别为：B=√A/√2，H=2B。

计算得：B≈0.816m，H≈1.632m。

2.计算筒体直径D：根据入口宽度B，取筒体直径D为入口宽度B的2倍，即D=2B。

计算得：D≈1.632m。

3.计算分离效率：分离效率的计算公式为η=(1-(C_out/C_in))^100%，其中C_in和C_out分别为入口和出口颗粒浓度。

假设入口颗粒浓度为10g/m3，出口颗粒浓度为1g/m3。

计算得：η=(1-(1/10))^100%=90%。

4.计算压降：压降的计算公式为ΔP=(1.5*ρ*v2)/(2*g)，其中ρ为气体密度，v为入口气速，g为重力加速度。

假设气体密度ρ为1.2kg/m3，重力加速度g为9.81m/s2。

计算得：ΔP=(1.5*1.2*182)/(2*9.81)≈197.4Pa。

本题通过以下步骤完成了旋风分离器的设计与计算：

1.确定设计参数，包括入口气速、筒体直径等。

2.应用相关公式计算分离效率和压降。

3.验证设计的合理性。

注意事项：

1.设计参数的选择需根据实际使用场合和分离要求进行。

2.在计算过程中，注意单位的一致性。

3.设计完成后，需对旋风分离器进行实际测试，以验证设计的有效性。