旋风分离器中的流体流动状态分析旋风除尘器中流体流动的流场是一个三元流场，主要由气流进口速度的3种分速度所决定，3种分速度分别为：切向分速度（u）、径向分速度（v）、轴向分速度（w），各自的速度分布见图2。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，这就形成了旋风除尘器流场中的矛盾统一体，形成了旋风分离器的主流。
在这对矛盾统一体中，切向分速度占主导地位，从而导致了旋风除尘器中气固相的较好分离。
而径向分速度的存在导致内旋气流上升过程中流动状态的极度混乱，湍动剧烈，形成大量旋涡把在沉降段（圆筒部分）已和气体分离的尘粒，重新搅拌起来，而此时尘粒恰恰又作径向运动（负沉降），它们自动地跑到旋涡里形成部分尘粒被气体一起排离旋风除尘器的二次扬尘现象，形成了旋风分离器的次流，使旋风分离器效率下降；旋风器的边壁处和锥体气旋的交换处是二次扬尘的主要区域。
为了解决边壁处的二次扬尘问题，向小东等［5］设计了环缝气垫耐磨旋风除尘器。该除尘器在普通旋风除尘器内侧设置环缝套圈，粉尘在旋转气流作用下向边壁靠近，然后利用靠近边壁处的下行气流将粉尘带入环缝。由于环缝的存在，不仅可以减少二次扬尘，而且使高速旋转的上、下灰环消失，提干净气体排出管内涡旋外涡旋筒体锥体贮灰斗23ruwvu为切向分速度；v为径向分速度；w为轴向分速度；r为排气管的半径高了除尘效率。
Kim等人采用反射型龙卷风除尘器来处理二次扬尘，这种除尘器对于锥底的二次扬尘具有很好的抑制作用。旋风惯性分离器则主要是由于部分净化气体通过百叶片之间的间隙排出，减少了进入除尘器锥体部分的气流量，使锥体尾部的二次返混气流减弱，从而减少了内旋气流带走的粉尘，提高了除尘效率［7］。
Xiang等研究了锥体尺寸对小型旋风器的影响情况，以颗粒大小和气流流速为变化参数，对3个具有不同下部直径锥体的旋风器测出了效率。测定结果表明：锥体下部直径大小对旋风分离采样器的效率影响显著，但是并不显著影响不同粒径颗粒物效率之间的变化程度。对于具有相同筒体直径的旋风器，若锥体开口小，则最大切向速度靠近锥壁，这使得颗粒能够更好地分离，同时，如果锥体开口较小，涡流将触及锥壁，使颗粒又有可能重新进入出气气流，但是后者与前者相比对旋风分离器影响较小。
新型旋风除尘器的改进措施旋风除尘器圆锥体的底部是内外气旋的转换区域，同时也是已分离粉尘最集中的区域。圆锥底部气流的流动属于紊流，很明显在圆锥底部是旋风除尘器二次扬尘比较严重的地方，直接关系到除尘效率。在现有的除尘器中，扩散型旋风除尘器和反射型龙卷风除尘器针对这一问题进行了结构设计上的改进，但是，由于扩散型旋风除尘器底部的反射屏顶端开有通气孔，这就为从狭缝进入的部分气流提供了通路，从而在已分离粉尘的集中区仍然存在气流的流动，流动的气流会带走粉尘颗粒（尤其粒径5～10μm），降低除尘效率。反射型龙卷风除尘器的结构复杂，而且这2种除尘器的压力损失都较大。
结语通过以上的设计改进，使旋风除尘器内气流的流动状态得以改变，有效地降低了锥体部分的二次扬尘，避免了上灰环现象的发生。由于除尘器内气流旋转速度的增加而增大了尘粒的离心力，使传统型旋风除尘器里除不掉的小颗粒得以在改进型高效旋风除尘器内除去。实践证明，改进后的旋风除尘器能够分离5μm以下的部分尘粒，并具备较高的粉尘颗粒分离效率。
