氣體力學(xué)在窯爐中的應(yīng)用

1、第第1章章 氣體力學(xué)在窯爐中的氣體力學(xué)在窯爐中的應(yīng)用應(yīng)用 1.1.0 0 概述概述一、氣體力學(xué)概念一、氣體力學(xué)概念 氣體力學(xué)是從氣體力學(xué)是從宏觀角度宏觀角度研究氣體平衡和流動(dòng)規(guī)律的一門研究氣體平衡和流動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科。學(xué)科。 二、研究氣體力學(xué)意義二、研究氣體力學(xué)意義1、氣體在工業(yè)窯爐中的作用、氣體在工業(yè)窯爐中的作用 載熱體、反應(yīng)劑、霧化劑載熱體、反應(yīng)劑、霧化劑2、氣體流動(dòng)與工業(yè)窯爐的操作與設(shè)計(jì)密切相關(guān)、氣體流動(dòng)與工業(yè)窯爐的操作與設(shè)計(jì)密切相關(guān) 主要有：主要有：氣體的流動(dòng)狀態(tài)、速度、方向?qū)峤粨Q過(guò)程的氣體的流動(dòng)狀態(tài)、速度、方向?qū)峤粨Q過(guò)程的影響；氣流的混合對(duì)燃燒的影響；氣流的分布對(duì)爐溫爐壓的影響；

2、氣流的混合對(duì)燃燒的影響；氣流的分布對(duì)爐溫爐壓的影響。影響。 1.1 1.1 氣體力學(xué)基礎(chǔ)氣體力學(xué)基礎(chǔ)1.1.1 氣體的物理屬性氣體的物理屬性1.1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 在溫度不過(guò)低（在溫度不過(guò)低（T-20），壓強(qiáng)不過(guò)大（），壓強(qiáng)不過(guò)大（p200atm）時(shí)，氣體遵守理想氣體狀態(tài)方程時(shí)，氣體遵守理想氣體狀態(tài)方程 pv=RT 其中，其中，R=8314.3/M , J/kg.K; P氣體的絕對(duì)壓強(qiáng)氣體的絕對(duì)壓強(qiáng) ， Pa； T 氣體的溫度，氣體的溫度， K； v 氣體的比容，氣體的比容，m3/kg 1.1.1.2 氣體的壓縮性和膨脹性氣體的壓縮性和膨脹性1、 氣體的壓縮性氣體的壓

3、縮性定義：定義：流體在外力作用下改變自身流體在外力作用下改變自身容積的特性。容積的特性。溫度一定溫度一定,P , V 表示：表示：dpdVVp1)/()1(2NmorPa壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)p ：當(dāng)當(dāng)溫度不變溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)每增加時(shí)，壓強(qiáng)每增加1帕?xí)r，帕?xí)r， 流體體積的流體體積的相對(duì)變化率相對(duì)變化率。 氣體氣體 壓縮系數(shù)很大，為可壓縮流體壓縮系數(shù)很大，為可壓縮流體特殊情況：特殊情況：壓強(qiáng)壓強(qiáng)變化較小時(shí)視為變化較小時(shí)視為不可壓縮不可壓縮理想氣體：理想氣體：ppVV002112ppVV pp1或或溫度一定，溫度一定，P V 理想氣體的壓縮系數(shù)理想氣體的壓縮系數(shù) ：5101013251p標(biāo)態(tài)：標(biāo)態(tài)：在無(wú)

4、機(jī)材料工業(yè)窯爐中：在無(wú)機(jī)材料工業(yè)窯爐中： 窯爐中的氣體可看作是不可壓縮氣體；窯爐中的氣體可看作是不可壓縮氣體； 在某些高壓噴嘴中，應(yīng)將氣體視作可壓縮氣體。在某些高壓噴嘴中，應(yīng)將氣體視作可壓縮氣體。 2、氣體的膨脹性、氣體的膨脹性定義定義: 流體受熱（或冷卻）后改流體受熱（或冷卻）后改變自身容積的特性變自身容積的特性 表示表示:dTdVVT1(1/K) 氣球受熱氣球受熱膨脹膨脹膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)T壓強(qiáng)不變壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高時(shí)，溫度升高1K時(shí)時(shí), , 流體體積的流體體積的相對(duì)變化率相對(duì)變化率 氣體氣體 膨脹系數(shù)很大，溫度變化時(shí)體積變化很大膨脹系數(shù)很大，溫度變化時(shí)體積變化很大理想氣體理想氣體:)1

5、(2732730000tVtVTTVVTTT1壓強(qiáng)一定，壓強(qiáng)一定，T V 理想氣體膨脹系數(shù)理想氣體膨脹系數(shù):273115.2731T標(biāo)態(tài)標(biāo)態(tài): 1.1.1.3 氣體粘性氣體粘性 1、定義：、定義： 氣體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)或流層間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力以氣體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)或流層間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力以反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)反抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)粘性產(chǎn)生粘性產(chǎn)生原因原因相鄰氣體層間分子的內(nèi)聚力阻礙其相對(duì)滑動(dòng)，相鄰氣體層間分子的內(nèi)聚力阻礙其相對(duì)滑動(dòng)，即分子間吸引力。即分子間吸引力。氣體內(nèi)部分子的紊亂運(yùn)動(dòng)，使兩層流體間有氣體內(nèi)部分子的紊亂運(yùn)動(dòng)，使兩層流體間有分子相互摻混產(chǎn)生動(dòng)量交換。（主要原因）分子相互摻混產(chǎn)生動(dòng)量交換

6、。（主要原因）2、粘性產(chǎn)生原因、粘性產(chǎn)生原因 神八飛船返回艙在內(nèi)蒙古四子王旗著陸表面受氣體表面受氣體摩擦灼燒現(xiàn)摩擦灼燒現(xiàn)象明顯象明顯 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律: 運(yùn)動(dòng)流體的內(nèi)摩擦力的大小與兩層流體之間的速度運(yùn)動(dòng)流體的內(nèi)摩擦力的大小與兩層流體之間的速度梯度成正比。梯度成正比。單位面積上的內(nèi)摩擦力單位面積上的內(nèi)摩擦力:dydwFf動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度速度梯速度梯度度- 動(dòng)力粘度或動(dòng)力粘滯系數(shù)。動(dòng)力粘度或動(dòng)力粘滯系數(shù)。 單位單位:N.s/m2或或kg/m.s或或Pa.s 3、 絕對(duì)粘度與相對(duì)粘度絕對(duì)粘度與相對(duì)粘度絕對(duì)粘度絕對(duì)粘度動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度 運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度 dydw相對(duì)粘度相對(duì)粘度：恩氏粘度，

7、國(guó)際賽氏秒、商用雷氏秒等，：恩氏粘度，國(guó)際賽氏秒、商用雷氏秒等，我國(guó)常采用我國(guó)常采用恩氏粘度恩氏粘度。 單位單位:N.s/m2或或kg/m.s或或Pa.s 4、混合氣體的粘度、混合氣體的粘度計(jì)算公式：計(jì)算公式：niiiniiiimMM121121式中，式中，n混合氣體的種類數(shù)；混合氣體的種類數(shù)； m混合氣體的粘度；混合氣體的粘度； Mi、i、i混合氣體中各組分的分子量、體積百分?jǐn)?shù)、混合氣體中各組分的分子量、體積百分?jǐn)?shù)、粘度。粘度。 5、粘度與溫度的關(guān)系、粘度與溫度的關(guān)系（1）影響粘度的因素）影響粘度的因素 液體：液體：主要取決于分子間的內(nèi)聚力。主要取決于分子間的內(nèi)聚力。 溫度溫度T增大，增大，

8、分子間距增加，內(nèi)聚力減小，黏度降低。分子間距增加，內(nèi)聚力減小，黏度降低。 氣體：氣體：主要取決于分子紊亂運(yùn)動(dòng)，溫度主要取決于分子紊亂運(yùn)動(dòng)，溫度T增大，分子增大，分子熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，黏度增大熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，黏度增大（2）氣體的粘度與溫度的關(guān)系：）氣體的粘度與溫度的關(guān)系：5 . 10)273)(273(TCTCtC與氣體性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，見(jiàn)表與氣體性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，見(jiàn)表1-1 1.1.1.4 氣體的浮力氣體的浮力液體：一般可不考慮其在氣體浮力的作用液體：一般可不考慮其在氣體浮力的作用氣體：考慮其氣體浮力的影響。氣體：考慮其氣體浮力的影響。例如：在空氣中有兩個(gè)同樣大小的流體柱（高例如：在空氣中有兩個(gè)同樣大小的流

9、體柱（高10m,截面截面積為積為1m2）./2 . 13mkg空氣已知熱熱煙煙氣氣水水3/6 . 0mkg煙氣3/1000mkg水N6 .1178 . 92 . 1110：則水和空氣的浮力相同NN8 .588 .96 .0110981008 .91000110氣柱重：水柱重：但：不可以忽略對(duì)于煙氣柱，氣體浮力同數(shù)量級(jí)，與以忽略。對(duì)于水柱，氣體浮力可NNNN6 .1178 .58,6 .11798100 1.1.2 氣體動(dòng)力學(xué)基本方程式氣體動(dòng)力學(xué)基本方程式質(zhì)量守恒原理質(zhì)量守恒原理連續(xù)性方程連續(xù)性方程熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律能量方程（柏努利方程）能量方程（柏努利方程）牛頓第二定律牛頓第二定律動(dòng)

10、量方程動(dòng)量方程 1.1.2.1 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 在流場(chǎng)中取微元六面體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在流場(chǎng)中取微元六面體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，推出空間流動(dòng)的連續(xù)性方程。推出空間流動(dòng)的連續(xù)性方程。0zuyuxuzyx方程適用條件：方程適用條件： 可壓縮流體，恒定流和非恒定流。可壓縮流體，恒定流和非恒定流。 討論討論0zuyuxuzyx（1）對(duì)于定常流動(dòng)）對(duì)于定常流動(dòng): 運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則0上式變?yōu)樯鲜阶優(yōu)椋?zuyuxuzyx（2）對(duì)于不可壓縮流體，）對(duì)于不可壓縮流體，=常數(shù)常數(shù)0zuyuxuzyx上式變?yōu)樯鲜阶優(yōu)椋?對(duì)于管流對(duì)于管流在管路沒(méi)有泄漏和補(bǔ)充的情在管路沒(méi)有泄漏和

11、補(bǔ)充的情況下況下, ,在同一時(shí)間內(nèi)，流進(jìn)任在同一時(shí)間內(nèi)，流進(jìn)任一截面的流體的質(zhì)量和從另一截面的流體的質(zhì)量和從另一截面流出的流體質(zhì)量相等。一截面流出的流體質(zhì)量相等。表達(dá)式表達(dá)式M M=M M出出 A1w11=A2w22=Aw 對(duì)不可壓縮流體，對(duì)不可壓縮流體， 為常數(shù)為常數(shù)AwwAwA2211 1.1.2.2 伯努利方程伯努利方程流體的能量分析流體的能量分析機(jī)械能動(dòng)能勢(shì)能壓力能壓頭動(dòng)壓頭靜壓頭單位體積流體所具有的能量幾何壓頭221whkgzhag)(phs 1.1.伯努利方程伯努利方程（1 1）理想流體的伯努利方程）理想流體的伯努利方程 理想流體在變截面和管道中等溫而穩(wěn)定地緩變流動(dòng)理想流體在變截面

12、和管道中等溫而穩(wěn)定地緩變流動(dòng) 任意取兩個(gè)截面任意取兩個(gè)截面1-11-1和和2-22-2，如圖，如圖: :據(jù)能量守恒定律可得：據(jù)能量守恒定律可得：gwgpzgwgpz2222222111伯努利方程伯努利方程不可壓縮的理想流體在等溫流動(dòng)過(guò)程中，不可壓縮的理想流體在等溫流動(dòng)過(guò)程中，在管道的任一截面上，流體的靜壓能、在管道的任一截面上，流體的靜壓能、位能及動(dòng)能之和是不變的。位能及動(dòng)能之和是不變的。三者之間可以相互轉(zhuǎn)化三者之間可以相互轉(zhuǎn)化 (2)(2)實(shí)際情況下的伯努利方程實(shí)際情況下的伯努利方程 實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)過(guò)程中有能量損失，能量方程：實(shí)際流體有粘性，流動(dòng)過(guò)程中有能量損失，能量方程：Lhpgzp

13、gz222221112121(3)(3)窯爐中熱氣體的伯努利方程：窯爐中熱氣體的伯努利方程： Laahpgzpgz2222211121)(21)(4)(4)伯努利方程的簡(jiǎn)寫式：伯努利方程的簡(jiǎn)寫式： lkgskgshhhhhhh222111(5)(5)有能量輸入或輸出時(shí)：有能量輸入或輸出時(shí)：lkgsekgshhhhHhhh222111 2.2.窯爐中熱氣體伯努利方程（二流體）窯爐中熱氣體伯努利方程（二流體）Laahpgzpgz2222211121)(21)(上式適用條件：上式適用條件： a) 不可壓縮流體；不可壓縮流體； b)質(zhì)量力僅有重力；質(zhì)量力僅有重力； c)恒定流動(dòng)恒定流動(dòng)注意問(wèn)題：基準(zhǔn)面

14、的選擇一定在注意問(wèn)題：基準(zhǔn)面的選擇一定在上方上方幾何壓頭幾何壓頭動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭靜壓頭靜壓頭阻力損失阻力損失lksgksghhhhhhh222111 （1）靜壓頭）靜壓頭 物理意義：熱氣體相對(duì)于外界同高度冷氣體壓強(qiáng)的值物理意義：熱氣體相對(duì)于外界同高度冷氣體壓強(qiáng)的值 (相對(duì)壓）。相對(duì)壓）。aspph（2）相對(duì)幾何壓頭）相對(duì)幾何壓頭物理意義：?jiǎn)挝惑w積熱氣體相對(duì)于外界同高度冷氣體位能之差。物理意義：?jiǎn)挝惑w積熱氣體相對(duì)于外界同高度冷氣體位能之差。gzhag)(（3）動(dòng)壓頭）動(dòng)壓頭物理意義：?jiǎn)挝惑w積的熱氣體所具有的動(dòng)能。物理意義：?jiǎn)挝惑w積的熱氣體所具有的動(dòng)能。22whk （4）壓頭損失）壓頭損失 物理意義；

15、表示兩截面間單位體積的熱氣體損失的總能物理意義；表示兩截面間單位體積的熱氣體損失的總能量。即：摩擦阻力損失和局部阻力損失的總和。量。即：摩擦阻力損失和局部阻力損失的總和。 2222)21(wwdlhhhelfl摩擦阻力系數(shù)，與摩擦阻力系數(shù)，與流體流態(tài)流體流態(tài)有關(guān)有關(guān)局部阻力系數(shù)，見(jiàn)附錄局部阻力系數(shù)，見(jiàn)附錄2 （5）流體流動(dòng)狀態(tài)及判斷）流體流動(dòng)狀態(tài)及判斷雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)層流過(guò)渡流紊流 流體的三種流態(tài)流體的三種流態(tài)（A A）層流：流體作有規(guī)則的平行流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不干擾混雜）層流：流體作有規(guī)則的平行流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間互不干擾混雜（B B）過(guò)渡流）過(guò)渡流：質(zhì)點(diǎn)沿軸向前進(jìn)時(shí)，在垂直于軸向上也有分速度質(zhì)點(diǎn)沿

16、軸向前進(jìn)時(shí)，在垂直于軸向上也有分速度（C C）紊（湍）流：質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞相互混雜，運(yùn)動(dòng)軌跡錯(cuò)綜復(fù)雜）紊（湍）流：質(zhì)點(diǎn)間相互碰撞相互混雜，運(yùn)動(dòng)軌跡錯(cuò)綜復(fù)雜 流態(tài)判斷流態(tài)判斷：雷諾準(zhǔn)數(shù)dwRe圓形管道圓形管道d為直徑為直徑,非圓非圓形管道用當(dāng)量直徑形管道用當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑de=水利半徑水利半徑RH4 4水利半徑水利半徑SFRHRe2300時(shí)，流態(tài)為層流；時(shí)，流態(tài)為層流；Re10000時(shí)，流態(tài)為湍流；時(shí)，流態(tài)為湍流；2300ReF2，w1w2，所以，所以hk1可忽略；又因可忽略；又因P2=Pa，所以，所以hs2=0伯努利方程簡(jiǎn)化為：伯努利方程簡(jiǎn)化為： ikshhh2111 即：即：2w2wp

17、-p2222a1)p-(p211wa12)(212appw速度系數(shù)速度系數(shù)與流體流出時(shí)的阻力有關(guān)與流體流出時(shí)的阻力有關(guān)由實(shí)驗(yàn)確定由實(shí)驗(yàn)確定 通過(guò)小孔流出的氣體流量：通過(guò)小孔流出的氣體流量：)2)211222aappFppFFV（)21appFV（流量系數(shù)流量系數(shù)= =由實(shí)驗(yàn)確定由實(shí)驗(yàn)確定通過(guò)小孔吸入的氣體流量：通過(guò)小孔吸入的氣體流量：aappFV)21（2、氣體通過(guò)爐門的吸入和流出、氣體通過(guò)爐門的吸入和流出A) 氣體通過(guò)爐門的流出（爐內(nèi)正壓）氣體通過(guò)爐門的流出（爐內(nèi)正壓）如圖。設(shè)爐門高為如圖。設(shè)爐門高為H，寬為，寬為B 爐門與小孔區(qū)別為爐門內(nèi)的壓強(qiáng)爐門與小孔區(qū)別為爐門內(nèi)的壓強(qiáng)隨高度而變化隨高度

18、而變化。在爐門中心線上取一微元體在爐門中心線上取一微元體dz 則微元體面積為：則微元體面積為：dF = B dz， 設(shè)爐門中心線距離零壓面的高度設(shè)爐門中心線距離零壓面的高度為為z，爐門下邊緣距零壓面高度為，爐門下邊緣距零壓面高度為z1，爐門上邊緣距零壓面高度為爐門上邊緣距零壓面高度為z2HZ1ZZ2pazdzpz零壓面零壓面 paB 運(yùn)用前面的公式，可得運(yùn)用前面的公式，可得dzppBppdFdVazzzazzz)(2)(2gZPPaazz)(得dzzgBdVaz)(2代入上式，得：代入上式，得：取取z為常數(shù)，則為常數(shù)，則2121)(2zzazzzdzzgBdVV)()(2325.115.12z

19、zgBVaHZ1ZZ2pazdzpz零 壓 面零 壓 面 paB應(yīng)特別注意PZ與Z的關(guān)系 B) 氣體通過(guò)爐門的吸入氣體通過(guò)爐門的吸入(爐內(nèi)負(fù)壓爐內(nèi)負(fù)壓)同理同理)()(2325.125.11zzgBVaa結(jié)論：正壓操作時(shí)結(jié)論：正壓操作時(shí)-氣體從爐內(nèi)往外流，氣體從爐內(nèi)往外流， 負(fù)壓操作時(shí)負(fù)壓操作時(shí)-氣體從外往爐內(nèi)流氣體從外往爐內(nèi)流 1.2. 2分散垂直氣流法則分散垂直氣流法則 窯爐內(nèi)分散垂直通道要求溫度窯爐內(nèi)分散垂直通道要求溫度分布均勻，那么，怎么才能夠分布均勻，那么，怎么才能夠使溫度分布均勻呢？分散垂直使溫度分布均勻呢？分散垂直氣流法則回答了這個(gè)問(wèn)題。氣流法則回答了這個(gè)問(wèn)題。 分散垂直氣流分散

20、垂直氣流概念概念: 指一股氣流在垂直的通道內(nèi)指一股氣流在垂直的通道內(nèi)被分成多股平行的小氣流被分成多股平行的小氣流1122ab n分散垂直氣流分散垂直氣流法則：法則： 在分散垂直氣流通道內(nèi)，在分散垂直氣流通道內(nèi)，熱氣體應(yīng)自上而下流動(dòng)，才熱氣體應(yīng)自上而下流動(dòng)，才能夠使氣流溫度分布均勻；冷氣體應(yīng)自下而上流動(dòng)，才能能夠使氣流溫度分布均勻；冷氣體應(yīng)自下而上流動(dòng)，才能夠使氣流溫度分布均勻。夠使氣流溫度分布均勻。n分散垂直氣流法則分散垂直氣流法則適用范圍適用范圍： 適用于適用于幾何壓頭起主要作用的通道內(nèi)幾何壓頭起主要作用的通道內(nèi)（如倒焰窯）。（如倒焰窯）。若通道內(nèi)的阻力很大（如立窯），此法則不再適用。若通道

21、內(nèi)的阻力很大（如立窯），此法則不再適用。 法則分析法則分析：如圖如圖1、假設(shè)一股熱氣流被分成兩股氣流、假設(shè)一股熱氣流被分成兩股氣流,在在a.b垂直通道內(nèi)垂直通道內(nèi)自上而自上而 下流動(dòng)下流動(dòng). 取有效斷面取有效斷面1-1與與2-2，兩截面之間的二氣流的柏努，兩截面之間的二氣流的柏努利方程利方程 alakasageakasagehhhhhhh)21(222111對(duì)于通道對(duì)于通道a01ageh取取1-1為基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面,幾何壓頭幾何壓頭:1122ab靜壓頭靜壓頭：21sshh akakhh21動(dòng)壓頭：動(dòng)壓頭：阻力損失阻力損失alh)21(將各項(xiàng)代入，則柏努利方程將各項(xiàng)代入，則柏努利方程 變?yōu)樽優(yōu)?a

22、lageasashhhh)21(221同理同理對(duì)于通道對(duì)于通道bblbgebsbshhhh)21(221要使溫度分布均勻，必須滿足要使溫度分布均勻，必須滿足a、b通道通道內(nèi)靜壓差相等內(nèi)靜壓差相等bsbsasashhhh2121即即blbgealagehhhh)21(2)21(2該方程為該方程為氣流自上而下流動(dòng)時(shí)的溫度分布均勻條件氣流自上而下流動(dòng)時(shí)的溫度分布均勻條件 2、 假設(shè)一股冷氣流被分成兩股氣流，在假設(shè)一股冷氣流被分成兩股氣流，在a.b垂直通道內(nèi)垂直通道內(nèi)自自下而上流動(dòng)。下而上流動(dòng)。取有效斷面取有效斷面1-1與與2-2，列二氣流的柏努利方程，列二氣流的柏努利方程 對(duì)于通道對(duì)于通道aalak

23、asageakasagehhhhhhh)12(11122201ageh取取1-1為基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面,幾何壓頭幾何壓頭:靜壓頭：靜壓頭：21sshhakakhh21動(dòng)壓頭：動(dòng)壓頭：阻力損失阻力損失alh)12(將各項(xiàng)代入，則柏努利方程將各項(xiàng)代入，則柏努利方程 變?yōu)樽優(yōu)閍lageasashhhh)12(212 同理同理blbgebsbshhhh)12(212要使溫度分布均勻，必須滿足要使溫度分布均勻，必須滿足a、b通道內(nèi)靜壓差相等通道內(nèi)靜壓差相等即即blbgealagehhhh)12(2)12(2該方程為冷該方程為冷氣流氣流自下而上流動(dòng)自下而上流動(dòng)時(shí)的溫度分布均勻條件時(shí)的溫度分布均勻條件結(jié)論：保證結(jié)

24、論：保證a、b通道通道溫度分布均勻條件溫度分布均勻條件熱氣流熱氣流自上而下流動(dòng)：自上而下流動(dòng)：blbgealagehhhh)12(2)12(2blbgealagehhhh)21(2)21(2冷氣流冷氣流自下而上流動(dòng)：自下而上流動(dòng)： 法則的應(yīng)用（幾何壓頭起主要作用的通道內(nèi)）：法則的應(yīng)用（幾何壓頭起主要作用的通道內(nèi)）： （1）若使熱氣體）若使熱氣體自上而下流動(dòng)，則幾何壓頭相當(dāng)于阻力，自上而下流動(dòng)，則幾何壓頭相當(dāng)于阻力，所以所以a通道阻力大，使得通道阻力大，使得Va Vb ，因而因而a通道內(nèi)的熱氣通道內(nèi)的熱氣體越來(lái)越多，體越來(lái)越多，ta就越來(lái)越高，從而導(dǎo)致就越來(lái)越高，從而導(dǎo)致a、b溫度分布更加不溫度

25、分布更加不均勻。均勻。假定由于某種原因使假定由于某種原因使ta tb 因此：因此： 熱氣流只有自上而下流動(dòng)，才能保證熱氣流只有自上而下流動(dòng)，才能保證a、b通道溫度分布通道溫度分布均勻條件；均勻條件； 冷氣流只有自下而上流動(dòng)，才能保證冷氣流只有自下而上流動(dòng)，才能保證a、b通道溫度分布通道溫度分布均勻條件（自行分析）均勻條件（自行分析） 1.2. 3氣體射流氣體射流1、射流的概念射流的概念2、射流的分類射流的分類按流動(dòng)形態(tài)按流動(dòng)形態(tài)按射入空間按射入空間層流：發(fā)生管嘴較小，噴出氣體量較小層流：發(fā)生管嘴較小，噴出氣體量較小湍流：發(fā)生管嘴較大，噴出氣體量較大湍流：發(fā)生管嘴較大，噴出氣體量較大自由射流：噴

26、射到充滿靜止介質(zhì)的無(wú)限空自由射流：噴射到充滿靜止介質(zhì)的無(wú)限空間間受限射流：噴射到有限空間，受到有限空受限射流：噴射到有限空間，受到有限空間限制間限制 3、受限射流受限射流 無(wú)機(jī)材料工業(yè)窯爐多數(shù)的射流受到射入空間的限制，無(wú)機(jī)材料工業(yè)窯爐多數(shù)的射流受到射入空間的限制，而受限空間（窯爐、燃燒室）內(nèi)的氣體循環(huán)情況，直接影而受限空間（窯爐、燃燒室）內(nèi)的氣體循環(huán)情況，直接影響窯內(nèi)的傳熱。響窯內(nèi)的傳熱。討論：討論：影響受限空間氣體循環(huán)的因素影響受限空間氣體循環(huán)的因素（1）受限空間的大小受限空間的大小用射流出口截面與有限空間截面積之比衡量用射流出口截面與有限空間截面積之比衡量空間出口ssn n n很小，即為自

27、由射流；很小，即為自由射流；n n很大，即為管流。很大，即為管流。上述兩種情況，上述兩種情況，氣體循環(huán)均為零氣體循環(huán)均為零！ （2）射流噴出口的位置射流噴出口的位置 （3）射流噴出口與氣流出口的相對(duì)位置射流噴出口與氣流出口的相對(duì)位置 （4）射流的噴出壓強(qiáng)及射流與墻面交角的影響射流的噴出壓強(qiáng)及射流與墻面交角的影響 噴出壓強(qiáng)噴出壓強(qiáng) P ，噴出速度，噴出速度w ，產(chǎn)生回流區(qū)的氣體愈多，產(chǎn)生回流區(qū)的氣體愈多，氣體循環(huán)強(qiáng)烈。氣體循環(huán)強(qiáng)烈。射流與墻面交角大，形成回流小。射流與墻面交角大，形成回流小。 1.3 煙囪煙囪1.3.1煙囪的工作原理煙囪的工作原理1.原理原理：由于熱氣體受到外界空氣的浮力而向上流

28、動(dòng)產(chǎn)生由于熱氣體受到外界空氣的浮力而向上流動(dòng)產(chǎn)生一定的幾何壓頭，在煙囪底部產(chǎn)生負(fù)壓（抽力）。一定的幾何壓頭，在煙囪底部產(chǎn)生負(fù)壓（抽力）。 如抽力能克服窯爐系統(tǒng)的總阻力，就能如抽力能克服窯爐系統(tǒng)的總阻力，就能使煙氣從使煙氣從窯內(nèi)斷地流至煙囪底部，通過(guò)煙囪而排入大氣。窯內(nèi)斷地流至煙囪底部，通過(guò)煙囪而排入大氣。煙囪底部負(fù)壓的絕對(duì)值煙囪底部負(fù)壓的絕對(duì)值即煙囪底部的真空度即煙囪底部的真空度 抽力抽力 煙囪抽力計(jì)算：煙囪抽力計(jì)算：斷面斷面 1-2的伯努利方程式：的伯努利方程式：Laavaaavahwppgzwppgz222221112)(2)( Z20，Z1H，p2pa，22avavavLdHh22122

29、1222avavavavavavaawdHwwHgpp）（）（）（22122222avavavavavavacwdHwwHgh）（）（煙囪抽力煙囪抽力等于煙囪的幾何壓頭減去煙囪內(nèi)氣體等于煙囪的幾何壓頭減去煙囪內(nèi)氣體動(dòng)壓頭的增量和煙囪內(nèi)氣體的摩擦阻力損失動(dòng)壓頭的增量和煙囪內(nèi)氣體的摩擦阻力損失w2 p2 w1 av a p1 221100H2.影響煙囪抽力的因素影響煙囪抽力的因素 （1）煙囪的高度煙囪的高度HH，h hc c（2）煙氣的溫度煙氣的溫度t，h hc c（3）空氣的溫度空氣的溫度t ta a，a a， h hc c（4）空氣的濕度空氣的濕度濕度濕度，a a， hchc（5）海拔高度海拔高度海拔海拔，a a， hchc 1.3.2煙囪的熱工計(jì)算煙囪的熱工計(jì)算1煙囪的直徑煙囪的直徑（1）煙囪頂部直徑）煙囪頂部直徑 004wVd自然通風(fēng)：自然通風(fēng)：w0 024 Bm/s機(jī)械通風(fēng)：機(jī)械通風(fēng)：w0 08 815 Bm/s施工要求：施工要求：磚煙囪和混凝土煙囪磚煙囪和混凝土煙囪d0.8m 頂部厚度頂部厚度24cm。 （2）煙囪底部直徑煙囪底部直徑小型鐵皮煙囪通常上下直徑一般大圓筒形，也有用磚砌成的方形。小型鐵皮煙囪通常上下直徑一般大圓筒形，也有用磚砌成的方形。大型的磚、混凝土煙囪是底