第五章 气体力学计算.pptVIP

* * * §5.1 热气体相对于大气的特殊规律 一、本课的基本要求 1 ．掌握位压头、静压头及动压头的概念，热气体表压力沿高度分布的 规律，热气体管流伯努利方程式及其应用。 2 ．会烟囱的设计、烟道和供气管道的选择。 3 ．会风机的选择。 二、本课的重点、难点 本课的重点是烟囱的工作原理及烟囱计算，烟道的选择及计算，供气管道尺寸的 选择及计算，风机的选择。 §5.2 排烟系统及烟囱 §5.3 供气系统极其相关计算 第五章 气体力学计算 冶金炉内气体流动的显著特征： 第一：炉内气体为热气体（即炉内气体的温度高于周围 大气的温度）； 第二：炉内热气体总是与大气相通的，而且炉内热气体 的密度小于周围大气的密度，所以炉内气体的流 动状况受大气的影响。 5 气体力学计算 第五章 气体力学计算 一、热气体的压头 单位体积流体的能为： 位能：ρgz 静压能：P 动能： 对于炉内热气体在流动过程中，虽然同样具有这三种能量，但由于周围大气对其流动的影响，这三种能量只能用相对值来表示，即 单位（体积）热气体所具有的位能与外界同一平面上单位（体积）大气所具有的位能之差称为位压头。同理也有动压头和静压头之称呼。但是在通常情况下，大气的流速比流体的流速小得多，所以热气体的动压头也就是热气体本身所具有的动能。 第五章 气体力学计算 §5.1 热气体相对于大气的特殊规律 1．热气体的位压头——几何压头 设流体的密度为 ，体积V，大气的密度为 ，则流体在大气中所 受 到的浮力为:　　　　。 第五章 气体力学计算 （1）阿基米德浮力原理 （2）有效重力 流体本身的重力为 有效重力为 单位体积流体的有效重力为 第五章 气体力学计算 当 时有效重力为正，方向竖直向下，流体在大气中下沉；反之则流体在大气中上浮，由于热气体温度高于大气温度，所以， 故热气体有效重力为负，方向向上，热气体在大气中有自动上浮的趋势。 第五章 气体力学计算 （3）热气体的位压头及其分布规律 如下图5-1-2所示: 第五章 气体力学计算 取0—0`为基准面，则热气体的位压头为 : 当基准面取在上方，高度向下量度时为正，故: （此时H为正值） 分布规律：线性，上小下大。 注意：由于热气体有自动上升趋势，所以热气体由下向上流动时，位压头是流动的动力。反之，热气体自上向下流动时，位压头应作阻力来对待。 第五章 气体力学计算 2.热气体静压头及其分布规律 (1)定义：热气体的静压头与同一水平面大气静压头压力之差，即相 对压力，常称做表压力，用hs表示。 (2)分布规律 A .静止液体表压力分布规律：上小下大 B.热气体表压力分布规律：上大下小 注意： 当在某一平面上，热气体的表压力为零时，称此面为零压面。在零压面以上，热气体表压力为正，若有缝隙，则热气体将外逸。反之，在零压面以下，热气体表压力为负，冷空气将会被吸入。冶金炉的操作过程中常将零压面控制在炉底上，使炉膛呈正压区，而烟道则为负压区。 第五章 气体力学计算 3.热气体的动压头 由定义知，热气体的动压头 二、热气体平衡方程式: 三、热气体管流伯努利方程式（双流伯努利方程式） 1.表达式：实际流体管流伯努利方程式为: 热气体管流伯努利方程式为: 即 四、热气体管流时的阻力损失计算 表达式 计算特点说明： 1.摩擦阻力损失hf计算 第五章 气体力学计算 第五章 气体力学计算 的选择按圆管内流磨阻力计算式计算，工程上一般按经验式。 L为计算段长度，D为当量直径，Wo 取经济流速，t取时间段的平均值。 2.局部阻力损失的计算 hr 局部阻力系数仍按附表6查出，wo仍取经济流速，温度则取对应 与w 的温度。 3.热气体自上而下流动时，位压头作为阻力损失考虑，反之，热气 体自下而上流动时，位压头应从阻力损失中减去。 4.两截面上的压头损失等于两截面上表压力之差 第五章 气体力学计算 § 5.2 排烟系统及烟囱 排烟系统及烟囱的重要性 一、烟囱(实物如下图） 第五章 气体力学计算 1.烟囱的工作原理