硅酸盐工业热工基础第一章讲稿

w1 ρ1
Ⅰ
P1
F1
z
Ⅰ
w2,ρ2 P2,F2
Ⅱ
F
Ⅱ
缩流系数：
小孔的位置
F2
F
（气流最小截面与小孔截面的比值）
热工过程与设备
Question： 如何衡量流出气体 的快慢、多少 ？
w1 ρ1
Ⅰ
P1
F1
z
Ⅰ
第一章
w2,ρ2 P2,F2
F
Ⅰ截面（窑内）： w1、P1、1 Ⅱ截面（气流最小截面）： w2、P2、2
气流通过小孔的压差极小：1 2
热工过程与设备
列Ⅰ-Ⅱ间伯努利方程，计算：
w2
1
1
2( P1 Pa )
令： 1 为速度系数，则 1
则：w2
2(P1 Pa )
第一章
热工过程与设备
第一章
通过小孔F截面流出的气体体积流量V为：
V F2w2 F2
2(P1 Pa )
F 2(P1 Pa )
令： 为流量系数
则：V F 2(P1 Pa )
热工过程与设备
第一章
若窑底表压强为零，且忽略沿窑高度动压头的变化，则：
P1 Pa gH (a )
则：V F 2gH (a )
H 小孔距离窑底的高度
热工过程与设备
第一章
***缩流系数 、速度系数 、流量系数 均应由实
验确定。也可查表。
1000℃，烟气标态密
度为1.32kg/m3，外界 0
空气温度为20 ℃ ，窑
内零压面在两个小孔垂
直距离的中间。求通过 2 上下两个小孔的漏气量。
1m 0.5 m
厚 240mm
1
0 Φ200m m 2
（1）解： 0 0处为零压面， P0 - Pa 0Pa
又 240mm, d 200mm,3.5d 700
硅酸盐工业热工基础第一章课 件
热工过程与设备
第一章
一、不可压缩气体的流动 （一）气体从窑炉内的流出和吸入
1、气体通过小孔的流出和吸入
静压头转变为动压头，
w1 ρ1
Ⅰ
使压强降低、速度增加． P1
F1
z
Ⅰ
w2,ρ2 P2,F2
Ⅱ
F
Ⅱ
热工过程与设备
第一章
流出气体在惯性 作用下，气流会 发生收缩，在Ⅱ 截面处形成最小 的截面F2，这种 现象称为缩流。
窑底与z间的伯努利方程为：
hgz hsz
dV z Bdz
2zg( a )
zB
2g(
a
)
z
1
2 dz
第一章
热工过程与设备
第一章
V
B z2
z1 z
2g(
a
)
z
1
2 dz
把 z 近似看作常数 ，作为平均流量系数，则
V z B
2g( a )
1
z2 z 2 dz
z1
2 B
3
2g(
a
)(
3
z22
3
z12
)
炉门平均流量系数
B 炉门宽度，m z1 , z2 炉门上下缘距离零压面的距离，m
热工过程与设备
第一章
3
z22
3
z12
3 2
H
z0
[1
1 96
(
H z0
)2
]
百度文库
3 2
H
z0
V 2 B
3
2g( a ) 3 H
2
z0
F 2gz0( a )
F 炉门面积，m 2 z0 炉门中心线至零压面距离，m
第一章
Question：小孔为其它形状 ？
形状 大小
热工过程与设备
第一章
2、气体通过炉门的流出和吸入
***沿炉门高度上的静压头的变化对气体流出和吸入量
有影响。
dF
B
炉门
H
dV z dF
2(Pz
Pa )
z
B dz
z0
2(Pz Pa )
z2 z1
单位时间内通过微元面积dF的流量，为：
热工过程与设备
***薄壁和厚壁的概念：
气流最小截面在孔口外——薄壁
气流最小截面在孔口内——厚壁
厚壁条件： 3.5de 壁厚，m
de 孔口当量直径，m
热工过程与设备
P Pa
第一章
P
Pa
通过小孔F截面吸入的气体体积流量V为：
V F 2(Pa P1 ) a
a 外界空气密度，kg / m3
热工过程与设备
3.5d ,为薄壁。查表： 0.62
以0 - 0位基准面，列0 1间二气体伯努利方程：
P1
w12 2
gz1 (
a )
P0
w02 2
gz0 (
a )
w1 w0 0, P0 0, z0 0, z1 0.5m,
0
T0 T
1.32
273 273 1000
0.2831kg / m3
a
进气：V 0.053318m3/s 192m3 / h
热工过程与设备
第一章
（二）分散垂直气流法则
垂直分散气流 ： 一股气流在垂直通道中被分 割成多股平行小气流。
垂直分散气流法则：垂直通道中，使热气体自上而下 流动，冷气体自下而上流动。
解法2
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。
即：上部断面的静压头 大于 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 （气体溢出），下孔为负压（吸入空气）。所以有：
上孔出气量：V F 2gH (a )
下孔进气量：V F 2gH ( a ) a
出气：V 1.109988m3/s 396m3 / h
a0
T0 T
1.29
273 273 20
1.2047kg / m3
P1 gz1( a ) 9.8 0.5 (0.2831 1.2047)
4.5124Pa
P1 4.5124Pa 0,上孔出气
出气量：V F 2(P1 Pa )
0.62 0.22 2 4.5124
4
m3
a
a0
T0 T
1.29
273 273 20
1.2047kg / m3
P2 gz2 (a ) 9.8 0.5 (1.2047 0.2831)
4.5124Pa 0 下孔进气
进气量：V F 2(Pa P2 ) a
0.62 0.22 2 4.5124
4
1.2047
0.053318m3/s 192m3 / h
0.2831
1.109988m3/s 396m3 / h
再以0 - 0位基准面，列0 2间二气体伯努利方程：
P2
w
2 2
2
gz2 (a
)
P0
w02 2
gz0 (a
)
w0 w2 0 ,P0 0 , z0 0 , z2 0.5m ,
0
T0 T
1.32
273 273 1000
0.2831kg /
【总结】
小孔
w2
2(P1 Pa )
V F 2(P1 Pa )
炉门
V 2 B
3
2g(a
)
3
( z22
3
z12
)
F 2gz0( a )
☺
【试一试】
❖其它形状炉门情形如何计算?
例题
1-10 某窑炉的窑墙厚
为240mm,上下各有一
个直径为200mm 的小
1
孔，两孔间垂直距离为
1m,窑内气体温度为