硅酸盐工业热工基础第一章讲稿.ppt
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1、关于硅酸盐工业热工基础第一章第一页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 一、不可压缩气体的流动一、不可压缩气体的流动(一)气体从窑炉内的(一)气体从窑炉内的流出和吸入流出和吸入1、气体通过、气体通过小孔小孔的流出和吸入的流出和吸入静压头转变为动压头,静压头转变为动压头,使压强降低、速度增加使压强降低、速度增加w11P1F1zFw2,2P2,F2第二页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 流出气体在流出气体在惯性作惯性作用用下,气流会发生下,气流会发生收缩,在收缩,在截面处截面处形成最小的截面形成最小的截面F2,这种现象称为,这种现象称为缩缩流
2、流。缩流系数缩流系数:(气流气流最小截面最小截面与与小孔截面小孔截面的比值)的比值)w11P1F1zFw2,2P2,F2小孔的位置小孔的位置第三页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 截面(窑内):截面(窑内):截面(气流最小截面):截面(气流最小截面):气流通过小孔的气流通过小孔的压差极小压差极小:Question:如何衡量流出气体的如何衡量流出气体的快慢、多少快慢、多少?w11P1F1zFw2,2P2,F2第四页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 列列-间伯努利方程,计算:间伯努利方程,计算:第五页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工
3、过程与设备 第一章第一章 第六页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 第七页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 *缩流系数缩流系数 、速度系数、速度系数 、流量系数、流量系数 均应由实均应由实 验确定。也可查表。验确定。也可查表。*薄壁和厚壁的概念:薄壁和厚壁的概念:气流最小截面在孔口外气流最小截面在孔口外薄壁薄壁气流最小截面在孔口内气流最小截面在孔口内厚壁厚壁第八页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 第九页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 Question:小孔为其它形状:小孔为其
4、它形状?形状形状大小大小第十页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 2、气体通过、气体通过炉门炉门的流出和吸入的流出和吸入*沿炉门高度上的静压头的变化对气体流出和吸入量有影沿炉门高度上的静压头的变化对气体流出和吸入量有影响。响。单位时间内通过单位时间内通过微元面积微元面积dF的流量,为:的流量,为:dF炉门炉门第十一页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 窑底与窑底与z间的伯努利方程为:间的伯努利方程为:第十二页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 把把 近似看作常数近似看作常数 ,作为,作为平均流量系数平均流量系数
5、,则,则第十三页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 第十四页,讲稿共九十七页哦【总结总结】小孔炉门第十五页,讲稿共九十七页哦【试一试试一试】v其它形状其它形状炉门情形如何计算炉门情形如何计算?第十六页,讲稿共九十七页哦例例 题题1-10 某窑炉的窑墙厚为某窑炉的窑墙厚为240mm,上下各有一个直上下各有一个直径为径为200mm 的小孔,两的小孔,两孔间垂直距离为孔间垂直距离为1m,窑内窑内气体温度为气体温度为1000,烟气,烟气标态密度为标态密度为1.32kg/m3,外界空气温度为外界空气温度为20 ,窑内零压面在两个小孔垂窑内零压面在两个小孔垂直距离的中间。求通过
6、上直距离的中间。求通过上下两个小孔的漏气量。下两个小孔的漏气量。1 12 20 01m 0.5m 厚厚240mm200mm第十七页,讲稿共九十七页哦(1)解:)解:第十八页,讲稿共九十七页哦第十九页,讲稿共九十七页哦第二十页,讲稿共九十七页哦第二十一页,讲稿共九十七页哦上部断面的几何压头小于下部断面的几何压头,上部断面的几何压头小于下部断面的几何压头,而静压头则相反而静压头则相反。即:上部断面的静压头即:上部断面的静压头 大于大于 下部断面的静压头。下部断面的静压头。本题:零压头在两小孔中间,所以上孔肯定为正压(气体本题:零压头在两小孔中间,所以上孔肯定为正压(气体溢出),下孔为负压(吸入空气
7、)。所以有:溢出),下孔为负压(吸入空气)。所以有:解法2第二十二页,讲稿共九十七页哦第二十三页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 (二)分散垂直气流法则(二)分散垂直气流法则垂直分散气流垂直分散气流:一股气流在垂直通道中被分割一股气流在垂直通道中被分割成多股平行小气流。成多股平行小气流。垂直分散气流法则:垂直通道中,使垂直分散气流法则:垂直通道中,使热气体自上而下流动,热气体自上而下流动,冷气体自下而上流动冷气体自下而上流动。问题:问题:设设a、b通道等截面,通道等截面,则则 为保证为保证 a、b通道内温通道内温度均匀,应具备什么条件度均匀,应具备什么条件?ab第
8、二十四页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 a通道伯努利方程通道伯努利方程:截面为基准面,则:截面为基准面,则:a通道等截面,则:通道等截面,则:气流气流自上而下自上而下流动时,则:流动时,则:第二十五页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 气流气流自下而上自下而上流动时,则:流动时,则:条件:条件:条件:条件:欲使欲使a、b通道温度均匀,需使通道温度均匀,需使 a、b两两端静压差相等端静压差相等,即:即:第二十六页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 a、b通道温度分布均匀的条件是:通道温度分布均匀的条件是:气体
9、气体自上而下自上而下流动时:流动时:气体气体自下而上自下而上流动时:流动时:通道内的通道内的几何压头和阻力损失几何压头和阻力损失相等。相等。所以所以第二十七页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 分析两种情况:分析两种情况:?第二十八页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 热气体热气体自下而上自下而上流动时:流动时:具体分具体分析热气体情形:析热气体情形:假若假若几何压头为推动力几何压头为推动力第二十九页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 热气体热气体自上而下自上而下流动时:流动时:假若l1几何压头为阻力几何压头为
10、阻力第三十页,讲稿共九十七页哦冷气体冷气体自下而上自下而上流动时:流动时:冷气体冷气体自上而下自上而下流动时:流动时:垂直分散气流法则:垂直通道中,使垂直分散气流法则:垂直通道中,使热气体自上而下流动热气体自上而下流动,冷气体自下而上流动冷气体自下而上流动。课下自学内课下自学内容容 第三十一页,讲稿共九十七页哦分散垂直气流法则适用条件分散垂直气流法则适用条件热工过程与设备热工过程与设备几何压头起主要作用的通道几何压头起主要作用的通道第三十二页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备热工过程与设备 第一章第一章 1.2 窑炉系统内的气体流动窑炉系统内的气体流动l不可压缩气体的流动不可压缩气体的流动l可
11、压缩气体的流动可压缩气体的流动l气体射流气体射流熟练掌熟练掌握握了解了解了解了解自学自学第三十三页,讲稿共九十七页哦伯努利方程的适用气体:伯努利方程的适用气体:不可压缩气体不可压缩气体、稳态稳态、等温等温(e=0)流动)流动二、可压缩气体的流动二、可压缩气体的流动可压缩气体可压缩气体能量方程能量方程:l可压缩气体怎样做能量的换算?可压缩气体怎样做能量的换算?第三十四页,讲稿共九十七页哦可压缩气体可压缩气体是否有伯努利方程?是否有伯努利方程?第三十五页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 l可压缩气体可压缩气体绝热流动绝热流动的伯努利方程:的伯努利方程:绝热指数绝热指数单原子气体,单原子气
12、体,双原子气体(包括空气),双原子气体(包括空气),多原子气体(包括过热蒸汽)多原子气体(包括过热蒸汽)第三十六页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 第三十七页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 (一)音速和马赫数(一)音速和马赫数1、声波在气体中的传播速度、声波在气体中的传播速度-音速方程式音速方程式音速:音速:声波在声波在弹性介质弹性介质中的传播速度。(中的传播速度。(a,m/S)音速音速声音来源于物体振动,声音来源于物体振动,该振动会引起介质该振动会引起介质压强压强和密度的微弱变化和密度的微弱变化,这,这种微扰动在介质中依次种微扰动在介质中依次传播,就是声音的传播传播,就
13、是声音的传播过程。过程。第三十八页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 考察考察声波在气体中声波在气体中传播时传播时引起温差变化很小引起温差变化很小传播速度很大传播速度很大声音在气体中传声音在气体中传播属于播属于可逆绝热可逆绝热过程过程(等熵(等熵,q=0)即等熵时:即等熵时:第三十九页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 如如空气空气,则声音在,则声音在空气中传播速度为空气中传播速度为l音速与音速与温度温度有关,也为有关,也为状态参数状态参数;与与地域地域、季节季节等有关等有关l音速大小反映气体音速大小反映气体可压缩程度可压缩程度,音速越大,音速越大则气体的可压缩程度越小。则气体
14、的可压缩程度越小。第四十页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 2、马赫数、马赫数管流某界面管流某界面气流速度气流速度w,m/S当地音速当地音速a则逆气流方向,声波传播速度为:则逆气流方向,声波传播速度为:其中:其中:第四十一页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 气体流动气体流动可根据可根据Ma大小来分类大小来分类Ma 1,不可压缩流动不可压缩流动Ma 1,亚音速流动亚音速流动Ma1,跨音速流动跨音速流动Ma1,超音速流动超音速流动第四十二页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 l滞止(滞留)参数滞止(滞留)参数:流体处于:流体处于静止状态,流速为静止状态,流速为0 的参数
15、(以下表的参数(以下表s 表示)表示)滞止参数一定时,滞止参数一定时,气流中的音速大气流中的音速大小取决于气流速小取决于气流速度。度。第四十三页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 l可压缩流体可压缩流体流速与断面的关系流速与断面的关系不可压缩流体,流速与断面反比。不可压缩流体,流速与断面反比。可压缩流体,可压缩流体,可压缩不可压缩气体的对比,可用于选择或天空或判断第四十四页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 可见:可见:Ma1(超音速流动)时,流速与断面呈(超音速流动)时,流速与断面呈正比正比。流速随断面增大而增大,随断面减小而减流速随断面增大而增大,随断面减小而减小。小。Ma
16、1(亚音速流动)时,流速与断面呈(亚音速流动)时,流速与断面呈反比反比。流速随断面增大而减小,随断面减小而增大。流速随断面增大而减小,随断面减小而增大。Ma1时,对应时,对应临界断面临界断面。第四十五页,讲稿共九十七页哦 热工过程与设备 第一章 (二)可压缩气体通过(二)可压缩气体通过渐缩喷嘴渐缩喷嘴流出流出1、流量和流速、流量和流速(高压气体)罐容量足够大,气体参数可罐容量足够大,气体参数可视为常数视为常数罐容量足够大,气体流速视为零罐容量足够大,气体流速视为零,处于,处于滞留滞留滞留滞留(滞止)(滞止)(滞止)(滞止)状态状态状态状态,(以下标(以下标S标出)标出)气体流出过程气体流出过程
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