烟草粉尘易产生于打叶复烤、烟丝制备、烟支卷制等工序操作过程中。同时,在对物料的搬运、输送过程中也会产生大量的烟草粉尘。粉尘聚集在空气中,容易造成扬尘,产生二次粉尘污染。长期吸入较高浓度的粉尘可能引起肺组织纤维化为主的全身性疾病即尘肺。另外,烟草粉尘还具有可燃可爆性。一些数据表明,烟草粉尘比亚麻、谷物粉尘更具有爆炸危险性。粉尘爆炸在瞬间产生,并伴随着高温、高压。热空气膨胀形成的冲击波具有很大的摧毁力和破坏性。因此需要对其含尘空气就地分离。就地分离意味着就地排放,这就要求高分离效率的分离净化装置,满足就地排放的技术指标要求。本文针对烟草生产过程中含尘空气污染较严重的工作环境,将用于军工场所的气固分离设备—涡旋管提出使用于烟草粉尘的就地分离与处理,根据对涡旋管分离器的分离性能进行分析研究,将其进行推广使用。具体研究内容如下:结构参数对涡旋管性能影响的数值模拟研究。首先,通过对影响涡旋管性能的几个重要结构参数安排了正交试验,应用正交表安排不同结构参数组合,建立不同的涡旋管模型,以数值模拟的方法综合考察各个结构参数螺距、轴径、扩压器与叶片底部垂直距离对涡旋管性能的影响。涡旋管的优化设计。根据正交试验数值模拟的结果,考虑阻力和效率的最佳匹配,优选出满足一定要求的,阻力系数较小,分离效率相对较高的一组结构参数组合,依此对涡旋管的结构进行优化。并对优化后的涡旋管模型进行数值模拟研究,研究其在不同工作条件下的分离性能。通过数值模拟研究得到最优化涡旋管的阻力和分级效率特性曲线。涡旋管分离器的设计,以优化模型为基础,对42个涡旋管单元进行合理的周向设计布局,设计出气量处理量大,压损小,分离效率高,布局合理,结构紧凑,适用于安装于风管中的气固分离装置。并对分离器的工作性能进行了数值模拟,研究其内部各个单元的涡旋管的流场状态。涡旋管分离器的实验研究。将分离器做出实物,在数值模拟的基础上,研究了不同主流流量下的总压损失和分离效率;研究了总压损失随扫气比的变化规律,研究了涡旋管的分离效率。并与数值模拟结果进行对比分析。验证了数值模拟的准确性。结果表明:对于本文所设计的涡旋管模型,扩压器与叶片底部的垂直距离对阻力的影响最大,其次是轴径,螺距的影响最小。而轴径对效率的影响最大,其次是螺距,扩压器与叶片底部的垂直距离对效率的影响最小;随着入口流速的增加,涡旋管的阻力和效率均增加,但效率增加的幅度较小,阻力呈二次曲线规律增加;实验测得涡旋管分离器的阻力特性和分离效率与数值模拟误差在10%之内,实测分离效率达98%以上,且变化趋势与数值模拟一致。验证了数值模拟和涡旋管分离器设计的合理性和有效性,为今后的轴流导叶式旋风分离器的性能研究奠定了基础,并为旋风分离器的优化设计提供了一套新的思路。通过对比,本文所设计的涡旋管分离器,总压损失相对较小。在同样的主流流量下,可减少23%的阻力。分割粒径达到3μm。与旋风分离器相比,具有较优的分离特性。