气体射流PPT学习教案.pptx
会计学 1气体(qt)射流第一页，共39 页。n n 射流核心n n 边界层n n 过渡断面（转折断面）n n 起始(q sh)段及主体段n n 扩散角（极角）n n 紊流系数(xsh)紊流系数与出口断面上紊流强度有关，也与出口断面上速度分布(fnb)的均匀性有关。（表6-1）射流结构第 1 页/共 39 页第二页，共39 页。喷嘴种类带有收缩口的喷嘴0.0660.071圆柱形管0.0760.08带有导风板的轴流式通风机带导流板的直角弯管0.120.20紊流系数(xsh)第 2 页/共 39 页第三页，共39 页。平面 平面(pngmin)(pngmin)壁上锐缘狭缝 壁上锐缘狭缝具有导叶且加工磨圆边 具有导叶且加工磨圆边口的风道 口的风道(fn do)(fn do)上纵向缝 上纵向缝收缩极好的平面 收缩极好的平面(pngmin)(pngmin)喷口 喷口紊流系数 从表中数值可知,喷嘴上装置不同形式的风板栅栏,则出口截面上气流的扰动紊乱程度不同,因而紊流系数也就不同。扰动大的紊流系数值增大，扩散角也增大。0.24 0.240.108 0.1080.118 0.118喷嘴种类 喷嘴种类带金属网格的轴流风机 带金属网格的轴流风机0.155 0.155第 3 页/共 39 页第四页，共39 页。由 可知(k zh)：a值确定，射流边界层的外边界线也就确定，射流即按一定的扩散角向前作扩散运动，这就是它的几何特征。应用这一特征，对圆断面(dun min)射流可求出射流半径沿射程的变化规律第 4 页/共 39 页第五页，共39 页。可得：又以直径(zhjng)表示第 5 页/共 39 页第六页，共39 页。n n 由两图中可见：无论主体段或起始段内，轴心速度最大，从轴心向边界层边缘，速度逐渐减小至零。n n 距喷嘴距离越远，即x值增大，边界层厚度越大，而轴心速度则越小，也就是说，随着x的增大，速度分布曲线不断地扁平化了。n n 注意几个(j)符号的含义：第 6 页/共 39 页第七页，共39 页。用半经验公式用半经验公式(gngsh)(gngsh)表示射流各横截表示射流各横截面上的无因次速度分布为：面上的无因次速度分布为：第 7 页/共 39 页第八页，共39 页。动力动力(dngl)(dngl)特征：特征：n n 实验证明：射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强。n n 因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力之和为零。n n 据动量方程可知，各横截面上动量相等动量守恒，这就是(jish)射流的动力学特征。第 8 页/共 39 页第九页，共39 页。圆断面射流(shli)为例应用动量守恒原理截面上动量流量为 第 9 页/共 39 页第十页，共39 页。任意横截面上的动量(dngling)流量则需积分动量(dngling)守恒式：第 10 页/共 39 页第十一页，共39 页。第二节 圆断面射流的运动(yndng)分析n n现根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度，现根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度，流量和射程流量和射程(shchng)(shchng)的变化规律。的变化规律。n n轴心速度轴心速度用 用 除两端 除两端(li(li n n dun)dun)：第 1 1 页/共 39 页第十二页，共39 页。应用(yngyng)半经验公式代入：第 12 页/共 39 页第十三页，共39 页。n1 1 1.5 1.5 2 2 2.5 2.5 3 3Bn Bn 0.0985 0.0985 0.064 0.064 0.0464 0.0464 0.0359 0.0359 0.0286 0.0286Cn Cn 0.3845 0.3845 0.3065 0.3065 0.2585 0.2585 0.2256 0.2256 0.2015 0.2015Bn和Cn值第 13 页/共 39 页第十四页，共39 页。再将射流(shli)半径R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a)式代入,得:说明了无因次轴心速度(sd)与无因次距离成反比的规律(gul)第 14 页/共 39 页第十五页，共39 页。n n 断面流量n n 断面平均(pngjn)流速n n 质量平均(pngjn)流速n n 起始段核心长度及收缩角n n 起始段流量n n 起始段断面平均(pngjn)流速n n 起始段质量平均(pngjn)流速第 15 页/共 39 页第十六页，共39 页。段段名名参数名称参数名称 符号 符号 圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流扩散角扩散角 射流直径射流直径或半高度或半高度主体(zht)段Db射流参数(cnsh)的计算第 16 页/共 39 页第十七页，共39 页。段名 段名 参数名称 参数名称 符号 符号 圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流主 主体 体段 段轴心速度 轴心速度流量 流量 Q Q断面平均 断面平均流速 流速质量平均 质量平均流速 流速第 17 页/共 39 页第十八页，共39 页。段名 段名 参数名称 参数名称符 符号 号圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流起 起始 始段 段流量 流量断面平均 断面平均流速 流速质量平均 质量平均流速 流速第 18 页/共 39 页第十九页，共39 页。段名 段名 参数名称 参数名称 符号 符号 圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流起 起始 始段 段核心长度 核心长度喷嘴至 喷嘴至极点距离 极点距离收缩角 收缩角第 19 页/共 39 页第二十页，共39 页。例例6-16-1：用轴流风机：用轴流风机(fn j)(fn j)水平送风，水平送风，风机风机(fn j)(fn j)直径为直径为d0=600mmd0=600mm，出口风速，出口风速10m/s10m/s，求距出口，求距出口1010米处的轴心速度和风量。米处的轴心速度和风量。解：首先应判断该截面是处于起始段还是主体段（在书上补充）应用(yngyng)表6-3的公式进行计算喷嘴种类 喷嘴种类带有收缩口的喷嘴 带有收缩口的喷嘴0.066 0.0660.071 0.071圆柱形管 圆柱形管0.076 0.0760.08 0.08带有导风板的轴流式通风机 带有导风板的轴流式通风机带导流板的直角弯管 带导流板的直角弯管0.12 0.120.20 0.20紊流系数第 20 页/共 39 页第二十一页，共39 页。例例6-26-2：已知空气淋浴地带要求：已知空气淋浴地带要求(yoqi)(yoqi)射射流半径为流半径为1.2m1.2m，质量平均流速，质量平均流速v2v2为为3m/s3m/s，圆形喷嘴直径为圆形喷嘴直径为0.3m0.3m，求，求11、喷口至工作地、喷口至工作地带的距离。带的距离。22、喷嘴流量。、喷嘴流量。喷嘴种类 喷嘴种类带有收缩口的喷嘴 带有收缩口的喷嘴0.066 0.0660.071 0.071圆柱形管 圆柱形管0.076 0.0760.08 0.08带有导风板的轴流式通风机 带有导风板的轴流式通风机带导流板的直角弯管 带导流板的直角弯管0.12 0.120.20 0.20紊流系数已知射流 已知射流(shli)(shli)直径 直径D,v2,d0,a,D,v2,d0,a,求 求S S和 和QQ00第 21 页/共 39 页第二十二页，共39 页。第三节 平面(pngmin)射流n n 气体从狭长缝隙(fngx)中外射运动时，射流只能在垂直条缝长度的平面上扩散运动，如果条缝相当长，这种流动可视为平面运动，故称为平面射流。n n 平面射流喷口高度以2b0表示，tg=2.44a,其他几何、运动动力特征完全与圆断面射流相似，公式见表6-3。n n 和圆断面射流相比，流量沿程的增加，流速沿程的衰减都要慢些，这是因为运动的扩散被限定在垂直于条缝长度的平面上的缘故。第 22 页/共 39 页第二十三页，共39 页。段段名名参数名称参数名称 符号 符号 圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流扩散角扩散角 射流直径射流直径或半高度或半高度主体(zht)段Db射流(shli)参数的计算第 23 页/共 39 页第二十四页，共39 页。段名 段名 参数名称 参数名称 符号 符号 圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流主 主体 体段 段轴心速度 轴心速度流量 流量 Q Q断面平均 断面平均流速 流速质量平均 质量平均流速 流速第 24 页/共 39 页第二十五页，共39 页。段名 段名 参数名称 参数名称符 符号 号圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流起 起始 始段 段流量 流量断面平均 断面平均流速 流速质量平均 质量平均流速 流速第 25 页/共 39 页第二十六页，共39 页。段名 段名 参数名称 参数名称 符号 符号 圆断面射流 圆断面射流 平面射流 平面射流起 起始 始段 段核心长度 核心长度喷嘴至 喷嘴至极点距离 极点距离收缩角 收缩角第 26 页/共 39 页第二十七页，共39 页。第四节 温差(wnch)或浓差射流n n 射流本身的温度或浓度与周围气体的温 射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有差异。度、浓度有差异。n n 温差 温差(wnch)(wnch)、浓差射流分析，主要是、浓差射流分析，主要是研究射流温差 研究射流温差(wnch)(wnch)、浓差分布场的、浓差分布场的规律，同时讨论由温差 规律，同时讨论由温差(wnch)(wnch)、浓差、浓差引起的射流弯曲的轴心轨迹。引起的射流弯曲的轴心轨迹。第 27 页/共 39 页第二十八页，共39 页。在实际应用中，为简化起见，可以认为：在实际应用中，为简化起见，可以认为：温度、浓度内外的边界温度、浓度内外的边界(binji)(binji)与速度内外的边与速度内外的边界界(binji)(binji)相同。相同。热量扩散比动量扩散要快，温度热量扩散比动量扩散要快，温度(wnd)(wnd)边界层比速度边界层发展要快要厚。边界层比速度边界层发展要快要厚。浓度扩散与温度浓度扩散与温度(wnd)(wnd)扩散相似。扩散相似。实线：速度 实线：速度(sd)(sd)边界层 边界层虚线：温度边界层 虚线：温度边界层第 28 页/共 39 页第二十九页，共39 页。试验得出：截面上温度 试验得出：截面上温度(wnd)(wnd)分布、浓度分 分布、浓度分布与速度分布关系如下：布与速度分布关系如下：截面上任一点温差 截面上任一点温差轴心上温差 轴心上温差第 29 页/共 39 页第三十页，共39 页。与动力特征类似(li s)，热力特征是：在等压的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各横截面上的相对焓值不变。第 30 页/共 39 页第三十一页，共39 页。轴心轴心(zhu xn)(zhu xn)温差：温差：质量平均温差：该温差乘 质量平均温差：该温差乘Qc Qc，便得出，便得出(d ch)(d ch)相对焓 相对焓值。值。起始段质量 起始段质量(zhling)(zhling)平 平均温差：均温差：书上错了 书上错了,改过来 改过来书上错了 书上错了,改过来 改过来浓差温差的射流计算见表浓差温差的射流计算见表6-46-4第 31 页/共 39 页第三十二页，共39 页。射流(shli)弯曲n n 温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同 温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同,所受重力 所受重力与浮力不相平衡 与浮力不相平衡,使整个射流将发生向下或向上弯曲 使整个射流将发生向下或向上弯曲,但 但整个射流仍可看作是对称 整个射流仍可看作是对称(duchn)(duchn)于轴心线。于轴心线。n n 取轴心线上单位体积流体作为研究对象，只考虑受重力 取轴心线上单位体积流体作为研究对象，只考虑受重力和浮力作用，推导轴心线弯曲轨迹公式。和浮力作用，推导轴心线弯曲轨迹公式。xyAAyxd射流轴线(zhu xin)的弯曲A第 32 页/共 39 页第三十三页，共39 页。由气体(qt)状态方程式，在等压状态下，有：xyAA yxdAj:j:垂直 垂直(chuzh)(chuzh)向上的加速度 向上的加速度第 33 页/共 39 页第三十四页，共39 页。将轴心温差换成了轴心速度(sd)关系第 34 页/共 39 页第三十五页，共39 页。将 将 代入，积分 代入，积分(jfn)(jfn)，并与实验数据对比后得：，并与实验数据对比后得：记在表 记在表6-4 6-4上 上第 35 页/共 39 页第三十六页，共39 页。为阿基米德 为阿基米德(j m(j m d)d)准数 准数用喷嘴直径除之，得无因次轨迹(guj)方程为：对于平面(pngmin)射流：例题6-1，6-2，6-3第 36 页/共 39 页第三十七页，共39 页。第六节 有限空间(kngjin)射流射流结构边界橄榄状有回流(hu li)区流线呈闭合状射流分三阶段 自由 自由(zyu)(zyu)扩张段 扩张段 有限扩张段 有限扩张段 收缩段 收缩段n n贴附射流 贴附射流第 37 页/共 39 页第三十八页，共39 页。末端 末端(m dun)(m dun)涡流区 涡流区 当房间 当房间(fngjin)(fngjin)长度大于某一值时，在封闭末端将产生 长度大于某一值时，在封闭末端将产生涡流区。涡流区的出现是通风空调工程中所不希望的。涡流区。涡流区的出现是通风空调工程中所不希望的。可采用改变喷嘴型式、双侧射流送风等方法来消除。可采用改变喷嘴型式、双侧射流送风等方法来消除。LH末端(m dun)产生涡流区第 38 页/共 39 页第三十九页，共39 页。
