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第1篇 普通陶瓷工艺学 第1章 气体力学在窑炉中的应用 1.0 概述 一、气体力学概念 1.1 气体力学基础 1.1.1 气体的物理属性 3、 绝对粘度与相对粘度　　　　　　　　 5、粘度与温度的关系 气体的浮力 液体：一般可不考虑其在气体浮力的作用 气体：考虑其气体浮力的影响。 例如：在空气中有两个同样大小的流体柱（高10m,截面积为1m2） 1.1.2 气体动力学基本方程式 ★质量守恒原理——连续性方程 ★热力学第一定律——能量方程（柏努利方程） ★牛顿第二定律——动量方程 4.流动阻力及管路计算 （1）摩擦阻力 1）摩擦阻力计算 流体在直管中流动时 由于流体的粘性产生内摩擦 而产生的能量损失 (Pa) 2）摩擦阻力系数 层流时: 粗略计算时：λ=0.045～0.05 （2）局部阻力 流体通过管路中的管件、阀门、 突然扩大，突然缩小等局部障碍， 引起边界层的分离，产生漩涡 而造成的能量损失 1）局部阻力计算 (Pa) 2）局部阻力系数 （3）流动的总阻力 见附录2 （4）减少阻力损失的方法和途径 1）气体阻力阻力损失与气体的流速密切相关 2）局部阻力损失要远大于摩擦阻力损失 减少局部阻力损失的方法有：圆（进口和转变要圆滑）、平（管道要平，起伏要少）、直（管道要直，转变要少）、缓（截面、速度、转弯要缓）、少（涡流要少） （5）阻力损失对窑炉操作的影响 1）阻力损失大，克服阻力所需的静压头大，易造成窑内气体的漏出或吸入窑外空气； 2）阻力损失大，排除气体时要求抽力大，烟囱就要建得高 3）可利用阻力大小，控制气体的流量。 1. 2 窑炉系统内的气体流动 1.2. 1气体从窑炉内的流出和流入 1.气体通过小孔的流出和流入 当窑炉内外存在压差时，气体将从窑炉的孔流出和流入。 小孔的截面积为F ，气流形成的最小截面积为F2 。 当气流流经小孔后，形成一个最小截面的现象—缩流现象 缩流系数： 不同形状孔的 ε由实验确定 1-2断面的伯努利方程式为： 因Z1=Z2，ρ1=ρ2, hg1=hg2 ；因F1F2， w1w2，所以hk1可忽略；又因P2=Pa，所以hs2=0 伯努利方程简化为： 即： 速度系数 与流体流出时的阻力有关 由实验确定 通过小孔流出的气体流量： 流量系数 μ=εψ 由实验确定 通过小孔吸入的气体流量： 2、气体通过炉门的吸入和流出 A) 气体通过炉门的流出（炉内正压） 如图。设炉门高为H，宽为B 炉门与小孔区别为炉门内的压强随高度而变化。 在炉门中心线上取一微元体dz 则微元体面积为：dF = B dz， 设炉门中心线距离零压面的高度为z，炉门下边缘距零压面高度为z1，炉门上边缘距零压面高度为z2 H Z1 Z Z2 paz dz pz 零压面 pa B 运用前面的公式，可得 代入上式，得： 取μz为常数，则 H Z1 Z Z2 paz dz pz 零压面 pa B 应特别注意PZ与Z的关系 B) 气体通过炉门的吸入(炉内负压) 同理 结论：正压操作时---气体从炉内往外流， 负压操作时---气体从外往炉内流 1.2. 2分散垂直气流法则 窑炉内分散垂直通道要求温度分布均匀，那么，怎么才能够使温度分布均匀呢？分散垂直气流法则回答了这个问题。 分散垂直气流概念: 指一股气流在垂直的通道内被分成多股平行的小气流 1 1 2 2 a b 分散垂直气流法则： 在分散垂直气流通道内，热气体应自上而下流动，才能够使气流温度分布均匀；冷气体应自下而上流动，才能够使气流温度分布均匀。 分散垂直气流法则适用范围： 适用于几何压头起主要作用的通道内（如倒焰窑）。 若通道内的阻力很大（如立窑），此法则不再适用。 法则分析：如图 1、假设一股热气流被分成两股气流,在a.b垂直通道内自上而 下流动. 取有效断面1-1与2-2，两截面之间的二气流的柏努利方程 对于通道a 取1-1为基准面,几何压头: 1 1 2 2 a b 静压头： 动压头： 阻力损失 将各项代入，则柏努利方程 变为 同理对于通道b 要使温度分布均匀，必须满足a、b通道内静压差相等 即 该方程为气流自上而下流动时的温度分布均匀条件 2、 假设一股冷气流被分成两股气流，在a.b垂直通道内自下而上流动。取有效断面1-1与2-2，列二气流的柏努利方程 对于通道a 取1-1为基准面,几何压头: 静压头： 动压头： 阻力损失 将各项代入，则柏努利方程 变为 尚辅网 /