文氏管设计计算（一）

一、文氏管设计参数的选取

文氏管除尘器的除尘效率取决于雾化液滴的直径、气流通过喉颈的速度及水气比等，而设备的阻力亦与喉颈的速度及液气比有关。

1.喉颈煤气流速

喉颈速度V0与所处理气体和粉尘的性质，以及所采用的文氏管形式等因素有关。由于文氏管除尘器的效率主要取决于尘粒的液滴之间的相对速度，而此相对速度又主要与喉颈速度有关，因此正确确定喉颈速度V0是确保除尘效率的关键。下表列出了几种常用的喉颈速度，可供设计参考。一般而言，对除尘要求不高时，取V0=40~60m/s；对要求高效除尘时，可取80~120m/s。当文氏管作为煤气精洗前的预处理装置时，喉颈煤气流速一股取60m/s左右，流经文氏管的压降约350~ 500mmH2O。作为精除尘装置（净煤气含尘量不大于20mg/Nm3)时，喉颈煤气流速一般取100~ 120m/s，流经文氏管的压力降约为800~1200mmH2O。

2.液气比

文氏管的用水量以液气比表示，液气比是单位时间通过文氏管的液体与气体的容积之比，一般为L液/m3气。一定液量的液气比增高，单位气体液滴总截面积和总表面积增大，有利于除尘。

文氏管的液气比，一般选用0.5~1.0L/Nm3，最小不低于0.35L/Nm3，最大不超过1.5L/Nm3。溢流文氏管的液气比与选定的煤气饱和温度有关，应按热平衡计算。一般塔前的溢流文氏管系统多选用1.5~2.05L/Nm3；用于串连文氏管系统多选用3.5~4.05L/Nm3。溢流文氏管的溢流水量，处理生铁煤气时，一般为0.55L/Nm3，处理锰铁煤气时，溢流水量可酌情增加至1.05L/Nm3。

二、文氏管几何尺寸确定

确定文氏管几何尺寸的基本原则是保证净化效率和减小流体阻力。

1. 收缩管进气端截面积，一般按与之相连的进气管道形状计算。
   计算式为：
   
   
   
   收缩管内任意断面处的气体流速为：
   
   

圆形收缩管进气端的管径可用下式计算：

对矩形截面收缩管进气端的高度和宽度可用下面两个式子求得：

2.扩张管出气端的截面积计算式

圆形扩张管出气端的管径计算式为：

矩形截面扩张管出口端高度与宽度的比值常取1.5~2.0,所以a2、b2的计算可用下面两个式子进行计算：

3.喉管的截面积计算式

对小型矩形文氏管除尘器的喉管高宽比仍可取a0/b0=1.2-2.0，但对于卧式通过大气量的喉管宽度b0不应大于600mm，而喉管的高度a0不受限制。

4.喉管长度

气流通过喉颈的时间与气体中灰尘粒子数量的减少成正比。因此，文氏管喉颈长度的选择是获得低压力降、高效率的重要因素之一。有两种情况可作比较:一种是适当降低喉颈的气流速度，增长喉颈的方法;另一种是提高喉颈气流速度，缩短喉颈的方法。日前国内外多倾向于增长喉颈，因为想获得同样的除尘效果，前者的压力降较后者小。因此，文氏管的喉颈长度一般应不小于200mm。如果计算的话，喉管长度取L0=0.15-0.30d0， d0为喉管的当量直径。喉管截面为圆形时，d0即喉管的直径;管截面为矩形时，喉管的当量直径按下式进行计算：

喉口直径小于200mm的文氏管，喉管长度可等于喉口直径。当喉径超过350mm时，喉管长度不应大于350mm。因为当喉管长度持续增大时，通过喉口的气体压力降迅速增大。

5.收缩角和扩张角的确定

收缩管的收缩角α1越小，文氏管除尘器的气流阻力越小，通常α1取用23°~30°。文氏管除尘器，用于气体降温时，α1取23°~25°;而用于除尘时，α1取25°~28°，最大可达α1为30°，一般用于高炉煤气净化时取20°~25°。

扩张管扩张角α2的取值通常与扩张管气体流速v2有关，v2越大，α2越小，否则不仅增大阻力，而且捕尘效率也将降低，一般α2取6°~7°。α1和α2取定后，即可算出收缩管和扩张管的长度。

6.收缩管和扩张管长度的计算

圆形收缩管和扩张管的长度按下式计算:

矩形文氏管的收缩长度可按下式计算(取最大值作为收缩管的长度)：

《冶金企业煤气的生产与利用》编写组 冶金企业煤气的生产与利用 冶金工业部钢铁司  1987年

《钢铁企业燃气设计参考资料》编写组  钢铁企业燃气设计参考资料—煤气部分 冶金工业出版社  1978年

金国淼 化工设备设计全书-除尘设备  化学工业出版社  2002年

张殿印 王纯 除尘器手册   化学工业出版社  2005年