惯性除尘器惯性除尘器的原理是通过结构使气流急速转向,其中尘粒由于惯性效应,其运动轨迹与气流轨迹不同,从而实现两者的分离。根据构造和工作原理,惯性除尘器分为两种形式,即碰撞式和回流式[2]。61601
碰撞式除尘器的典型结构形式如图1.1所示[2],这种除尘器的特点是用挡板阻挡气流的前进,使气流中的尘粒分离出来。该形式除尘器阻力较低,效率不高。
图1.1 典型碰撞式惯性除尘器结构示意图
回流式除尘器的典型结构形式如图1.2所示[2],该除尘器的特点是用挡板把气流分割为小股气流。为使任意一股气流都有较大的回转角及较小的回转半径,可以采用各种挡板结构,最典型的是如图1.2所示的百叶挡板。
总体来说,惯性除尘器适用于分离较大的颗粒粉尘,所以不适合作为微小的MEMS传感器的除尘系统。
2 湿式除尘器
湿式除尘器的原理是使含尘气体与液体(一般为水)紧密接触,利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或使尘粒增大,其常见结构如图1.3所示[2]。
该除尘器比较适用于尺寸较大的系统,在毫米级的MEMS传感器系统中,要实现通入和排出液体,是较为困难的。所以不选用此类除尘器作为MEMS气体质量流量传感器的除尘系统。
3 过滤式除尘器
过滤式除尘器是使含尘气流通过多孔过滤层,直接过滤气体中的尘粒,使气体得到净化的除尘装置,其常见结构如图1.4所示[2]。
虽然此类除尘器具有寿命长,价格便宜,除尘效率较高等优点,但其过滤层需要定期清理更换,对于MEMS传感器这种精密的系统,应避免频繁的拆装。因此也不选用此类除尘器作为MEMS气体质量流量传感器的除尘系统。文献综述
4 旋风除尘器
Stairmand型高效旋风分离器是旋风除尘器的典型几何结构设计,如所示,入口为切向的逆流旋风分离器是最常见的旋风除尘器设计。它包含有8个主要的几何参数:旋风除尘器直径D,入口部分的高度a和宽度b,柱体部分的高度h, 整个分离器的高度Ht,灰尘出口的直径(圆锥的末端直径)Bc,气体出口的直径Dx和溢流管高度S[4]。
其工作原理如下:当含尘气体沿入口切向进入分离器后,由于壁面约束,气流将首先由直线运动转变为圆周运动,绝大部分旋转气流沿轴向作向下的螺旋运动,这通常被称为外旋流,该气流中的尘粒在旋转运动过程中受到离心力。其中,密度和粒径较大的尘粒被甩向分离器壁,经过与壁面的碰撞,其动量逐步被损失掉,并随着外旋流最终落入排尘口而被分离出来。旋转而下的外旋流到达锥体时,由于圆锥体截面的收缩,气流的切向速度不断提高。另外,外旋流的运动使得外侧气流压力升高,因此在锥体中心轴线部分形成了低压区。压力差使气流达到锥体的某一位置时,将向分离器中心集中,以相同的旋转方向在分离器中心处由下而上作螺旋流动,这通常被称为内旋流。最终,少部分未被捕集的尘粒随净化气流通过升气管排出旋风分离器外。
由于其结构简单紧凑,因此比较适合于作为MEMS传感器的除尘系统。