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摘要：粉尘是主要的职业病危害因素之一，通常采用通风除尘设备进行有效防护，而除尘设备的除尘效力是目前研究的重点。涡流除尘是一种除尘效力较高的除尘方式，本文对涡流理论进行论述，并分析涡流除尘理论，然后通过实验得出除尘管道和沟道的涡流维持在适宜位置达到高效除尘的结论。
关键词：涡流；除尘；效力；职业卫生
职业卫生研究的是人类从事各种职业劳动过程中对人体构成危害的问题，包括劳动环境、毒害品及危险工艺、劳动过程对劳动者健康的影响及防止职业性危害的对策。我国目前的职业卫生问题较为突出，有毒有害气体、粉尘、噪声、辐射、高温等是其中主要的几种职业病危害因素，这其中更以粉尘危害较为常见。据统计，我国尘肺病患者占全部职业病患者的71%，尘肺病又以煤工尘肺、矽肺最为严重。随着职业卫生管理力度的加大和企业、职工对粉尘危害重视程度的加强，除尘设备已成为目前许多容易产生粉尘、烟尘等企业生产中不可或缺的配套设备。存在粉尘危害企业在生产过程中，部分生产现场的粉尘的含量经检测超过国家职业卫生标准，但其配套的除尘设施主机的设计风量理论上应能够满足防护要求，究其原因，与除尘设备的除尘效力息息相关。在除尘设备中，如果由于管道和沟道产生涡流，那么会使除尘所需的风量增大，而且管道和沟道中容易沉积杂质，影响除尘设备的除尘效力。另外，在企业的除尘设备消耗的能源在整个空调除尘系统的总能耗中占有很大的比例。除尘管道和地沟的设计会对整个除尘系统正常发挥作用有着重要的影响，而且这些设施一旦在企业建成，再进行改造难度相当大，因此，必须做好研究，充分考虑除尘管道和沟道涡流对除尘效力的影响，进而正确的设计、安装和维护除尘系统，达到节能降耗的目的。
一、涡流理论概述
涡流是气体和液体特有的一种运动形式，是一种关于紊流的基本结构。涡流作为流体流动中的一种基本形态，它与紊流、大气现象、海洋物理、流动控制、增升减阻、气动噪声等方面都有十分密切的关系，对航空航天、动力机械、化学工程、海洋工程、仿生学等广泛的工程领域都十分重要，对涡流运动进行研究，就是为了强化和利用涡流的有利作用，消除或减弱其不利影响。
涡流是一种固有的非定常性和非线性的复杂机制，而且其对自然界的探索和工程应用具有重大的意义，一直是流体力学中挑战性十足而且长期被广泛研究的前沿领域。涡运动研究的目的主要是为了解决两个方面的问题，一个是涡的形成、发展和衰亡，另一个方面就是要研究采用何种手段，对涡起有效作用的流动进行控制，以方便生产生活的需要。目前，涡流理论的研究被广泛的认为在分析紊流中具有十分重要的地位。紊流场是多种不同的涡流迭加而成的，其最大的涡尺度与流动的环境（如管道、沟道）等密切相关。
二、涡流除尘理论
涡流运动作为流体流动中一种比较普遍的运动形式，对其运动进行研究的历史和流体力学的研究历史一样悠久。本节从涡流运动相关的定理出发，对涡流产生的条件进行分析，然后分析漩涡的运动特性。在漩涡条件下，对烟道气体除尘中，气固两相流的运动特性和气固分离机理进行理论分析。
（一）涡流的产生
涡旋是流动中常见的一种基本形态。从对涡的多年的研究中，发现涡旋是涡量进行聚集的涡结构，对于涡旋的定义，在1979年，有科学家将其定义为是一种无旋流体或物面为边界的有限体积的旋转流体。而在1983年，又有科学家做出定义，认为涡旋是一种由一群流体微团围绕公共中心进行旋转。
涡旋的产生，主要原因是由于流体具有粘滞阻力，这种粘性摩阻引起涡旋，在涡旋的产生中，还有流体的斜压性和质量力无势是涡旋产生的另外两个原因。在研究管道和沟道涡流对除尘器除尘效力的影响时，需要先分析涡流除尘的基本原理，进而分析涡流在实际除尘中的影响作用。
（二）涡流除尘的基本原理
涡流除尘器是流体在紊流状态时，利用除尘器特有的结构形状和流场的条件对漩涡进行控制。当流体经过除尘器的收尘挡板时，减小通流截面，使流体流速急剧提高并按照指定的流道快速的通过收尘挡板的间隙，进而形成“喷嘴作用”，这样涡流区就会在收尘挡板的后面形成。从对粉尘粒子的运动情况分析，发现其具有跟随性，在这样的情况下，进入涡流区的粉尘粒子将会随着漩涡的气流进行运动，而且在这个运动过程中，会出现惯性力指向收尘挡板背面的情况。在除尘器中，为了有利于涡的产生，前后两块收尘涡流挡板之间的间距必须较小。由于前后两块收尘挡板之间的间距很小，使得粉尘颗粒在运动中，还没有碰上前一块尘挡板的背面时，就已经被后一块尘挡板的正面阻挡住，这也是在研究中能够观察到粉尘颗粒大多被后一块收尘挡板的正面捕获到的原因。所以，在通常情况下，粉尘粒子一旦被卷入收尘挡板背面的涡流去内时，就有可能被全部捕集。
三、除尘管道和沟道涡流对除尘效力的影响
除尘管道的设计一般采用的都是等截面和等风速两种方式。一个是通过截面变径实现风速相同，另一种是利用相同的截面实现风速的变化。等截面的管道设计能够使施工过程和管道维护过程工程量大大减少；等风速虽然能够实现风速的意志，但是施工比较复杂，维护也十分困难，尤其是沟道的施工中存在一定的难度，同时容易造成尘杂的沉降堆积，这样的方式经济但不安全。等风速和等截面两种情况使用问题上的不统一，造成使用上的困难。一个是在自净风速的设计上需要有许多困难的地方，如风速能不能克服所输送材质的质量阻力，能否造成杂质的堆积；二是设计时造成的气旋涡流，必须加大风来弥补涡流所带来的损耗，才能满足输送或者除尘排杂的需要。除尘的重点是杂尘能否被顺利的除去，而且不会在管道中造成杂尘的堆积。
对于除尘管道和沟道涡流对除尘效力的影响必须深入研究，才能为改进设计时造成的气旋涡流影响除尘效果的情况进行克服。
为此，笔者做了一个半圆拱形巷道进行实验，在实验中，保持涡流控尘装置的出风口距离工作面的距离保持一定的条件下，确定除尘系统吸尘口与工作面不同距离的工作面处的粉尘浓度，进而分析涡流对除尘效力的影响。
关键词：涡流；除尘；效力；职业卫生
职业卫生研究的是人类从事各种职业劳动过程中对人体构成危害的问题，包括劳动环境、毒害品及危险工艺、劳动过程对劳动者健康的影响及防止职业性危害的对策。我国目前的职业卫生问题较为突出，有毒有害气体、粉尘、噪声、辐射、高温等是其中主要的几种职业病危害因素，这其中更以粉尘危害较为常见。据统计，我国尘肺病患者占全部职业病患者的71%，尘肺病又以煤工尘肺、矽肺最为严重。随着职业卫生管理力度的加大和企业、职工对粉尘危害重视程度的加强，除尘设备已成为目前许多容易产生粉尘、烟尘等企业生产中不可或缺的配套设备。存在粉尘危害企业在生产过程中，部分生产现场的粉尘的含量经检测超过国家职业卫生标准，但其配套的除尘设施主机的设计风量理论上应能够满足防护要求，究其原因，与除尘设备的除尘效力息息相关。在除尘设备中，如果由于管道和沟道产生涡流，那么会使除尘所需的风量增大，而且管道和沟道中容易沉积杂质，影响除尘设备的除尘效力。另外，在企业的除尘设备消耗的能源在整个空调除尘系统的总能耗中占有很大的比例。除尘管道和地沟的设计会对整个除尘系统正常发挥作用有着重要的影响，而且这些设施一旦在企业建成，再进行改造难度相当大，因此，必须做好研究，充分考虑除尘管道和沟道涡流对除尘效力的影响，进而正确的设计、安装和维护除尘系统，达到节能降耗的目的。
一、涡流理论概述
涡流是气体和液体特有的一种运动形式，是一种关于紊流的基本结构。涡流作为流体流动中的一种基本形态，它与紊流、大气现象、海洋物理、流动控制、增升减阻、气动噪声等方面都有十分密切的关系，对航空航天、动力机械、化学工程、海洋工程、仿生学等广泛的工程领域都十分重要，对涡流运动进行研究，就是为了强化和利用涡流的有利作用，消除或减弱其不利影响。
涡流是一种固有的非定常性和非线性的复杂机制，而且其对自然界的探索和工程应用具有重大的意义，一直是流体力学中挑战性十足而且长期被广泛研究的前沿领域。涡运动研究的目的主要是为了解决两个方面的问题，一个是涡的形成、发展和衰亡，另一个方面就是要研究采用何种手段，对涡起有效作用的流动进行控制，以方便生产生活的需要。目前，涡流理论的研究被广泛的认为在分析紊流中具有十分重要的地位。紊流场是多种不同的涡流迭加而成的，其最大的涡尺度与流动的环境（如管道、沟道）等密切相关。
二、涡流除尘理论
涡流运动作为流体流动中一种比较普遍的运动形式，对其运动进行研究的历史和流体力学的研究历史一样悠久。本节从涡流运动相关的定理出发，对涡流产生的条件进行分析，然后分析漩涡的运动特性。在漩涡条件下，对烟道气体除尘中，气固两相流的运动特性和气固分离机理进行理论分析。
（一）涡流的产生
涡旋是流动中常见的一种基本形态。从对涡的多年的研究中，发现涡旋是涡量进行聚集的涡结构，对于涡旋的定义，在1979年，有科学家将其定义为是一种无旋流体或物面为边界的有限体积的旋转流体。而在1983年，又有科学家做出定义，认为涡旋是一种由一群流体微团围绕公共中心进行旋转。
涡旋的产生，主要原因是由于流体具有粘滞阻力，这种粘性摩阻引起涡旋，在涡旋的产生中，还有流体的斜压性和质量力无势是涡旋产生的另外两个原因。在研究管道和沟道涡流对除尘器除尘效力的影响时，需要先分析涡流除尘的基本原理，进而分析涡流在实际除尘中的影响作用。
（二）涡流除尘的基本原理
涡流除尘器是流体在紊流状态时，利用除尘器特有的结构形状和流场的条件对漩涡进行控制。当流体经过除尘器的收尘挡板时，减小通流截面，使流体流速急剧提高并按照指定的流道快速的通过收尘挡板的间隙，进而形成“喷嘴作用”，这样涡流区就会在收尘挡板的后面形成。从对粉尘粒子的运动情况分析，发现其具有跟随性，在这样的情况下，进入涡流区的粉尘粒子将会随着漩涡的气流进行运动，而且在这个运动过程中，会出现惯性力指向收尘挡板背面的情况。在除尘器中，为了有利于涡的产生，前后两块收尘涡流挡板之间的间距必须较小。由于前后两块收尘挡板之间的间距很小，使得粉尘颗粒在运动中，还没有碰上前一块尘挡板的背面时，就已经被后一块尘挡板的正面阻挡住，这也是在研究中能够观察到粉尘颗粒大多被后一块收尘挡板的正面捕获到的原因。所以，在通常情况下，粉尘粒子一旦被卷入收尘挡板背面的涡流去内时，就有可能被全部捕集。
三、除尘管道和沟道涡流对除尘效力的影响
除尘管道的设计一般采用的都是等截面和等风速两种方式。一个是通过截面变径实现风速相同，另一种是利用相同的截面实现风速的变化。等截面的管道设计能够使施工过程和管道维护过程工程量大大减少；等风速虽然能够实现风速的意志，但是施工比较复杂，维护也十分困难，尤其是沟道的施工中存在一定的难度，同时容易造成尘杂的沉降堆积，这样的方式经济但不安全。等风速和等截面两种情况使用问题上的不统一，造成使用上的困难。一个是在自净风速的设计上需要有许多困难的地方，如风速能不能克服所输送材质的质量阻力，能否造成杂质的堆积；二是设计时造成的气旋涡流，必须加大风来弥补涡流所带来的损耗，才能满足输送或者除尘排杂的需要。除尘的重点是杂尘能否被顺利的除去，而且不会在管道中造成杂尘的堆积。
对于除尘管道和沟道涡流对除尘效力的影响必须深入研究，才能为改进设计时造成的气旋涡流影响除尘效果的情况进行克服。
为此，笔者做了一个半圆拱形巷道进行实验，在实验中，保持涡流控尘装置的出风口距离工作面的距离保持一定的条件下，确定除尘系统吸尘口与工作面不同距离的工作面处的粉尘浓度，进而分析涡流对除尘效力的影响。