气体力学基础.ppt

§1-1 气体力学基础 §1-2 窑炉系统内的气体流动 §1-3 烟囱和喷射器 几何压头实际上即净浮力位能：(F-P)H t烟? hge? (?a- ?)? 热烟气ρ? ?a? ta? 2.2.2.1 几何压头（geometry head） hge = H(?a- ?) g [J/m3], [Pa] 物理意义：管道内单位体积的热气体比管道外 同高度上单位体积冷空气多具有的位能。 2.2.2.2 静压头（static head） hs = p-pa [J/m3], [Pa] 物理意义：管道内单位体积热气体比管道外同 一水平面上同体积冷空气多具有的静压能。 hs ＞0，正压，向外逸热气 ＝0，零压 ＜0，负压，向内吸冷气 由静压头造成的气体流动，其方向总是由压强 大的地方流向压强小的地方。 测量：可用各种压力表测其“表压”。 压头与表压数值上相等，但物理意义不同。 表压——单位面积上的力，有方向，是压强。 压头——1m3气体的压力差，无方向，是能量。 测量时，一 端与大气相 通，另一端 与热气体相 通，管口⊥ 于气流方向 2.2.2.3 动压头（kinetic head） 测量：用毕托管测量 全压= 动压+ 静压 全压力 静压力 w [J/m3], [Pa] 物理意义：单位体积 气体流动时所具有的 动能。 2.2.2.4 压头损失（Loss of head） ∑hL ,(1-2) =hf + hl [J/m3], [Pa] 物理意义：单位体积气体由截面1-1流至截面 2-2过程中损失的总能量。 其中： l ——流程长度，m d ——管道内径（园形管道） 当量内径（非园形管道）de = 4F/s ? ——摩擦阻力系数（无因次） [J/m3], [Pa] （1）摩擦阻力hf （friction resistance） 摩擦阻力系数可用下式计算： ?= f(Re,ε)＝b/(Ren) 式中b、n是与管壁相对粗糙度(ε)有关的系数 层流时：b=1，n=64 ，?=1/ (Re64) 湍流时：参阅下表（教材P7页表1-2） Re≤2300时，流体作层流流动； Re≥4000时，流体作湍流流动； 2300＜ Re ＜ 4000时，属过渡流。在这个范 围内，流体的流动状态是不稳定的，可能转 向层流，也可能转向湍流。实验条件好时， 上临界值可延至104以上。 0.05~0.06 0.02~0.025 0.035~0.04 0.12 0.25 0.12 0.175 0.320 0.129 砖砌管道 光滑金属管道 粗糙金属管道 ? n b 湍流时系数 （2）局部阻力hl（local resistance） 当气流通道局部变形，如扩张、收缩、捌弯、 汇流、分支、设闸板等障碍物时，气流速度与 方向均发生变化，气体质点与质点间、质点与 管壁间发生碰撞，形成旋涡等，产生局部的能 量损失。 hlocal=ξhk [J/m3], [Pa] （3）综合阻力 h综合=?综hk [J/m3], [Pa] (如图) 减小阻力的途径： hf ? w1.8~1.9, hL? w2 经验(窑炉通道)： 300~400oC，w经验= 2~3 Nm/s 600~800oC，w经验= 1.5~2.0 Nm/s （2）减小阻力系数?：“园、平、直、缓、少” （3）减小窑内料垛对烟气流动的阻力 （1）减小hk 2.2.3 压头转换 约定：上游为“1-1”截面，下游为“2-2”截面， 增量是从上游至下游。 根据二流体伯氏方程： hge1 +hs1 +hk1 = hge2 +hs2 +hk2 +∑hL,(1-2) ?hge + ?hs + ?hk+ ∑hL,(1-2) = 0 转换要在特定条件下进行! 则：(hge2 -hge1) + (hs2 -hs1) + (hk2 -hk1) +∑hL,(1-2)=0 （1）hge? hs 热气体在截面积不变的垂直管道中流动时，流速 不变，所以动压头不变。 如图 即 hk1 = hk2 ? ?hk=0 当热气体由下向上流动时