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第六章气体射流多媒体课件讲述
射流的分类方法: 1.按射流流体的流动状态不同,可分为层流射流和紊流射流。一般按喷口直径和出口流速计算的雷诺数大于30以后即为紊流射流。 2.按射流流体的流动速度大小不同,可分为亚音速射流和超音速射流。 3.按射流流体在充满静止流体的空间内扩散流动的过程中,是否受到某固体边界的约束,可分为自由射流、半限制射流和限制射流。 4.按射流流体在扩散流动过程中是否旋转,可分为旋转射流和非旋转射流。 5.按射流管嘴出口截面形状不同,可分为圆形射流(又称轴对称射流)、矩形射流、条缝射流(可按平面射流处理)、环状射流和同心射流等。 对于矩形射流,当长宽比小于3时,可按轴对称射流考虑,当长宽比大于10时,按平面射流考虑。 6.按射流流体的流动方向与外界空间流体的流动方向不同,可分为顺流射流、逆流射流和叉流射流。 7.按射流流体与外界空间内流体的温度及浓度不同,可分为温差射流和浓差射流。 8.按射流流体内所携带的异相物质的不同,可分为气液两相射流,气固两相射流和液固两相射流以及气液固多相射流等。 由于工程上常见的射流一般都是紊流射流,所以本章主要讨论紊流射流的特征和机理。 §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 温差射流与浓差射流 §6.6 有限空间射流 假设气体从半径r0的圆形喷口喷出,由于讨论的是湍流射流,所以气体在出口断面上的速度分布是均匀的,设出口速度为v0,气体从喷口喷出后,由于湍流脉动,射流气体和周围气体不断进行动量交换,从而把周围的静止气体卷吸到射流中来,使得射流的流量和过流断面沿程不断增大,从而扩大圆锥状的结构。 图6-1 自由射流的流场结构特征 等密度气体射流速度场示意图 (二)射流场的几何特征及紊流系数a §6.2 圆断面射流的运动分析 习 题 解 析 例6-2 已知空气淋浴喷口直径为0.3m,要求工作区的射流半径为1.2m,质量平均流速为3m/s。求喷口至工作区的距离和喷口流量。 已知:R0=0.15m,R=1.2m, =3.0m/s。 解:(1) 由表9-2查得空气淋浴喷口的紊流系数a=0.08。由表9-1中主体段射流半径计算式,得 所以,喷口至工作区的距离为 射流起始段长度为 习 题 解 析 说明工作区在射流主体段内。 (2) 由表9-1中主体段质量平均流速计算式,得喷口流速为 喷口流量为 §6.3 平面射流 气体从狭长隙缝中外射运动时,射流在条缝长度方向几乎无扩散运动,只能在垂直于条缝长度的各个平面上扩散运动,这种流动可视为平面运动,故称平面射流 (三)、射流轴线的弯曲 温差射流或浓差射流的密度与周围流体介质的密度不同,致使作用于射流质点上的重力与浮力不平衡,造成整个射流向上或向下弯曲,如图9-6所示。但这时整个射流仍可看作是对称于轴线的,因此,只要了解射流轴线的弯曲情况,便可知道整个射流的弯曲情况。一般热射流和含轻密度物质的射流向上弯曲;而冷射流和含重密度物质的射流向下弯曲。 温差射流或浓差射流的密度不仅沿程有变化,而且在同一射流截面上的不同点也是不同的,要精确计算射流轴线的弯曲轨迹比较复杂,我们采用近似的计算方法。 图6-7 射流轴线的弯曲 习 题 解 析 例6-3 工作带质量平均流速要求为3m/s,工作面直径为2.5m,送风温度为15℃,车间温度为30℃,要求工作带的质量平均温度降到25℃,采用风机送风,取β0=1, =3.5。求:(1)风口直径和风口至工作面的距离;(2)风口的风速和风量;(3)工作面中心点温度;(4)射流在工作带下降的距离。 已知: =3.0m/s,R=1.25m,β0=1, =3.5。 T0=288K, Ta=303K,T′=298K, ΔT0=T0-Ta=288-303=-15K, ΔT′=T′-Ta=298-303=-5K 解:(1) 由式(9-6)得 习 题 解 析 由式(9-24a) 则 故风口半径为 风口直径为 风口至工作面的距离为 其中: 习 题 解 析 起始段长度为 说明工作面在射流主体段内。 (2) 由式(9-11)得风口的风速为 风口的风量为 (3)
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