流体力学_06气体射流资料.ppt

起 始 段 流量 断面平均流速 质量平均流速 核心长度 喷嘴至极点距离 收敛角 §6-4 温差或浓差射流 在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时就要用温差射流。将有害气体及灰尘浓度降低就要用浓差射流。所谓温差、浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有差异。 温差或浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的规律。同时讨论由温差、浓差引起射流弯曲的轴心轨迹。 在射流的形成过程中，会产生横向动量交换，旋涡的出现，使之质量交换，热量交换，浓度交换。在这些交换中，热量扩散比动量扩散要快些，因此温度边界比速度边界层发展要快些厚些，如图6-6所示。实线为速度边界层，虚线为温度边界层的内外界线。 浓度扩散与温度相似，在实际应用中，为了简化起见，可以认为，温度、浓度内外的边界与速度内外的边界相同。 (a) (b) 图6-6 温度边界层与速度边界层的对比 对温差射流： 出口断面温差 轴心上温差 截面上任一点温差 出口断面浓度 轴心上浓差 断面上任意一点浓差 设以足标e表示周围气体的符号。 对浓差射流： 试验得出，截面上温差分布，浓差分布与速度分布关系如下： 6-15 在等压的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各横截面上的相对焓值不变。这一特点称为热力特征。 设喷嘴断面上单位时间的相对焓值为 ，射流任意横截面上单位时间通过的相对焓值 。 一、轴心温差 根据相对焓值相等，得： 两端除以 ，并将6-4-1式代入，其推导与第二节方法类似。 二、质量平均温差 三、起始段质量平均温差 对于浓差射流其规律与温差射流相同。所以温差射流公式完全适用于浓差射流。各参数计算公式列于6-4。 浓差温差的射流计算 表6-4 段名 主 体 段 参数名称 轴心温差 质量平均温差 轴心浓差 符号 圆 断 面 射 流 平 面 射 流 续表 段名 主 体 段 参数名称 质量平均温差 符号 圆 断 面 射 流 平 面 射 流 质量平均浓差 质量平均浓差 起 始 段 轴线轨迹 方程 四、射流弯曲 温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯曲，见图6-7。但整个射流仍可看作是对称于轴心线。因此了解轴心线的弯曲轨迹后，便可得出整个弯曲的射流。 图6-7 射 流 轴 线 的 弯 曲 由加速度、速度以及位移三者之间的关系有： 采用近似的处理方法：取轴心线上的单位体积流体作为研究对象，只考虑受重力与浮力作用，应用牛顿定律和实验数据，导出半经验公式列于表6-4中。如下： 该公式中： ，成为阿基米德准数。 例 6-3 工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径D＝2.5m，送风温度为15℃，车间空气温度30℃，要求工作地点的质量平均温度降到25℃，采用带导叶的通风机，其紊流系数a＝0.12。求（1）风口的直径及速度；（2）风口到工作面的距离。 解 温差 求出 ，代入下式 所以 工作地点质量平均风速要求3m/s 因为 所以 （2）风口到工作面距离 s 可用下式求出 一、有限空间射流结构 通常，工程中射流并不是射入无限大空间，因房间尺寸有限，限制了射流的扩散运动，此时自由射流规律不再适用，须重新研究其运动规律。目前，理论上还没有成熟的结果，大多是由实验得到的经验公式或无因次曲线，现作简介。 图6-17所示为有限空间射流流场结构。从射流出口至 I-I断面，因固体壁面尚未妨碍射流的扩展，射流的发展按照自由射流的规律，计算亦可用自由射流公式。称I-I断面为第一临界断面。 §6-6 有限空间射流 图6—7 有限空间射流流场 图6—17 有限空间射流流场 自由扩张段 有限扩张段 收缩段 涡流段 * * 第六章 气体射流 §6–1 无限空间淹没紊流射流的特征 §6–2 圆断面射流的运动分析 §6–3 平面射流 §6–4 温差或浓差射流 §6–6 有限空间射流 气体自孔口、管嘴或条缝向外喷射所形成的流动，称为气体淹没射流。