自由射流

自由射流-射流

流体经小孔、缝隙或管子等的引导，射入较大流体空间的流动现象。这是化工生产中常见的流动型式，如烟气经烟囱排入大气就是射流。

射流进入静止的与之互溶的流体中，这种射流称为自由射流，是射流最简单的情况。实际应用的射流比较复杂，当周围流体也是运动流体时，称周围流体为外流体。若外流体与射流流体作同向运动，则称为伴随射流：两者反方向时，称为逆流射流；互成一定角度时，称为倾斜射流；射流与周围流体密度不同时，称为异密度射流；射流沿着空间壁面发展时,称为固壁射流；射流路程上存在某种障碍物时,称为撞击射流；射流中夹带微粒时，称为两相射流等。

特性

流体以一定速度自孔口流出，进入周围与之相同的流体（密度、粘度及温度都相同）中时，除非流出速度很低，通常经过很短的距离后，即变成完全的湍流。由于湍流脉动，射流与静止流体相掺混，周围流体被射流流体夹带，这种现象称为卷吸。由于周围流体的卷入，射流宽度扩展,速度减慢,但总动量保持不变。在相当一段距离内,射流经历了从发展到消失的过程（图1）。当液体射入气体中,射流发生分裂,形成液滴。复杂射流与自由射流的共同特点是发生卷吸、截面扩张和中心速度衰减等现象。但也有不同的特征，如错流射流（外流与射流垂直）时射流截面从圆形发展成肾形，外流流体可能绕射流流体发生分离现象（见边界层）等。

应用射流的应用相当广泛，如喷气推进、水力采煤等都利用射流作动力；自动控制中利用射流流体作开关元件；化工生产中利用射流的卷吸作用，促成不同组成、不同温度流体的混合。射流混合装置的主要部分是带有吸入室的两个同心喷嘴（图2）。当流体流经第一喷嘴以高速射入吸入室时，就吸入外部流体并发生激烈混合。射流混合与常用的机械搅拌混合相比，可降低能耗且无转动部件，特别适用于大容器内低粘度液体的混合。在工业生产中射流混合还有许多用途。如燃烧炉中借助射流使燃料和空气迅速混合，提高燃烧效率；在反应器中采用射流加料，可促使组分迅速达到分子级均匀，改善反应器的性能；在搅拌槽中可利用撞击射流促进颗粒悬浮等。此外，还可以利用热风经小孔或喷嘴直接吹向湿表面，以强化干燥过程。