离心沉降过程的安全分析——离心沉降设备
旋风分离器是从气流中分离出尘粒的离心沉降设备。因此，又称为旋风除尘器。标准型旋风分离器的基本结构如图8—5所示。主体上部为圆筒形，下部为圆锥形，各部分尺寸比例见图号说明，从中可以得知，只要确定了圆筒直径，就可以按比例确定出其他各部分的尺寸。下面简单分析旋风除尘器的除尘过程
图8—6中，含尘气体由圆筒形上部的切向长方形入口进入简体，在器内形成一个绕简体中心向下作螺旋运动的外旋流，在此过程中，颗粒在离心力的作用下，被甩向器壁与气流分离，并沿器壁滑落至锥底排灰口，定期排放；外旋流到达器底后(已除尘)变成向上的内旋流，最终，内旋流(净化气)由顶部排气管排出。
旋风分离器结构简单造价低，没有运动部件，操作不受温度、压力的限制，因而广泛用作工业生产中的除尘分离设备。旋风分离器一般可分离5μm以上的尘粒，对5μm以下的细微颗粒分离效率较低，可在其后接袋滤器和湿法除尘器来捕集。其离心分离因数在5～2500之间。旋风分离器的缺点是气体在器内的流动阻力较大，对器壁的磨损比较严重，分离效率对气体流量的变化比较敏感，且不适合用于分离黏性的、湿含量高的粉尘及腐蚀性粉尘。
评价旋风分离器的主要指标是所能分离的最小颗粒直径——临界粒径和气体经过旋风分离器的压降。
临界粒径是指理论上能够完全被旋风分离器分离下来的最小颗粒直径，临界粒径d。可用下式计算
式中dc——临界粒径，m；
B——进口管宽度，m；
N——气体在旋风分离器中的旋转圈数，对标准型旋风分离器，可取
N＝5；
u——气体做螺旋运动的切向速度，通常可取气体在进口管中的流速，
m／s。
从式(8—5)可以看出：
①临界粒径随气速增大而减小，表明气速增加，分离效率提高，但气速过大会将已沉降颗粒卷起而降低分离效率，同时使流动阻力急剧上升。
②临界粒径随设备尺寸的减小而减小，因旋风分离器的各部分尺寸成一定比例。尺寸越小，则月越小，从而临界粒径越小，分离效率越高。
气体通过旋风分离器的压降可用下式计算
式中，阻力系数ξ决定于旋风分离器的结构和各部分尺寸的比例，与筒体直径大小无关，一般由经验式计算或实验测取。对于标准型旋风分离器，可取ξ＝8。
压降大小是评价旋风分离器性能好坏的一个重要指标。受整个工艺过程对总 压降的限制及节能降耗的需要，气体通过旋风分离器的压降应尽可能低。压降的大小除了与设备的结构有关外，主要取决于气体的速度。气体速度越小，压降越低，但气速过小，又会使分离效率降低。因而要选择适宜的气速以满足对分离效率和压降的要求。一般进口气速在10～25m／s为宜，最高不超过35m／s，同时压降应控制在2kPa以下。
除了前面提到的标准型旋风分离器，还有一些其他形式的旋风分离器，如CLT、CLT／A、CLP／A、CLP／B以及扩散式旋风分离器，其结构及主要性能可查阅有关资料。
选用旋风分离器时，一般是先确定其类型，然后根据气体的处理量和允许压降，选定具体型号。如果气体处理量较大，可以采用多个旋风分离器并联操作。
2 其他离心沉降设备
旋风分离器是分离气态非均相物系的典型离心沉降设备，除此之外，还有分离液态非均相物系的旋液分离器、离心沉降机等，其中旋液分离器的结构和作用原理与旋风分离器相类似。