机械式除尘器是一类利用重力、惯性力和离心力等的作用将尘粒从气体中分离的装置。这类除尘装置主要包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。本节分别介绍了几种常见机械式除尘器的除尘机理、性能特点和设计计算方法。

（１）工作原理

重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的一种除尘装置。它的结构如图４-２所示，含尘气流进入重力沉降室后，由于突然扩大了过流面积，流速迅速下降，此时气流处于层流状态，其中粒径较大的尘粒在自身重力作用下缓慢向灰斗沉降，从而达到了除尘的目的。

（２）捕集效率

沉降室的设计计算以如下假定为基础：通过沉降室断面的水平气流速度分布是均匀的，并呈层流状态；在沉降室入口断面上粉尘分布是均匀的；在气流流动方向上，尘粒和气流具有同一速度。

如果水平气流平均速度为ｕ，则气流通过长度为Ｌ的沉降室的时间为：ｔ＝Ｌ／ｕ，而沉降速度为ｕｓ的尘粒（粒径为ｄｐ），从顶部降落至底部所需时间为：ｔｓ＝Ｈ／ｕｓ。为使粒径为ｄｐ的尘粒在沉降室中全部沉降下来，显然必须保证ｔ≥ｔｓ，即

沉降速度ｕｓ可根据要求沉降的最小粒径按斯托克斯公式计算，气流速度ｕ一般取值范围为０．２～２ｍ／ｓ。这样，若沉降室高度已定，由式可求出沉降室的最小长度Ｌ，若Ｌ已定，可求出最大高度Ｈ。沉降室宽度Ｗ决定于处理气体量Ｑ，因为

若用ｙ代表粒径为ｄｐ的尘粒在ｔ秒钟的垂直降落高度，则

该沉降室对粒径为ｄｐ的尘粒的分级效率为：

球形粉尘粒子在重力作用下的沉降速度可由下式计算

对一定结构的沉降室，可按式求出不同粒径粉尘的分级效率或作出分级效率曲线。在给出沉降室入口粉尘的筛上累计分布函数Ｒ（ｄｐ）时，便可计算出沉降室的总沉降效率

若将沉降速度ｕｓ按式（４ ２０ ）代入上式，则有

在沉降室结构尺寸和气流速度ｕ（或流量Ｑ）确定后，将沉降速度公式代入不等式中，即可求出该沉降室所能捕集的最小粒径

上述沉降室捕集效率ηｉ、η和最小捕集粒径ｄｍｉｎ的计算公式，皆是在理想条件下对连续流体系的球形粒子得到的，实际上，由于气流的运动和分布状况，粒子的形状和浓度分布等的影响，沉降效率要比计算值低。一些实验表明，分级效率ηｉ取值按式计算值的一半更接近实际情况。用３６ 代替式中的１８ 计算ｄｍｉｎ更符合实际。

由上述各计算公式可见，为提高沉降室的捕集效率，可从以下三方面入手：①降低室内气流速度ｕ；②降低沉降室高度Ｈ；③增加沉降室长度Ｌ。为提高沉降室捕集效率和容积利用率，从降低高度出发，有采用设多层水平隔板的多层沉降室。沉降室分层越多效果越好，所以每层高度ΔＨ有小至２５ｍｍ的。但这样做清理积灰较困难，还有难以使各层隔板间气流均匀分布以及处理高温气体时金属隔板容易翘曲等缺点。沉降室内气流速度过低或沉降室长度过大，会使沉降室体积过于庞大，因而需从技术和经济上进行综合比较。

重力沉降室具有结构简单，造价低，维护管理方便、阻力小（一般约为５０ ～１５０Ｐａ）等优点，一般作为第一级或预处理设备。重力沉降室的主要缺点是体积庞大，除尘效率低（一般只有４０ ％～７０ ％），清灰麻烦。鉴于以上特点，重力沉降室主要用以净化那些密度大，颗粒粗的粉尘，特别是磨损性很强的粉尘，它能有效地捕集５０μｍ以上的尘粒，但不宜捕集２０μｍ以下的尘粒。