1.2 窑炉系统内的气体流动
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V吸＝ A 2( pa p1 )
a
6
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
推论：设零压面在下面，约定上游在窑内， 下游在窑外，进一步讨论距零压面以上高度x处 炉墙小孔的溢气情况： 则：由上下垂直方向的静力学方程（设基准面 在H高度处)： hg(零压面)= hs(x高度处) 即：
4
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
因此上面伯式可改写成： hs1 = hk2 + hL, =(1+ξ) hk2 ∴
2
p1-pa=(1+ξ(1/2)v22
1 1 2( p1 pa )
2( p1 pa )
溢气量： V溢＝A2 2 A 2 A
2
3
3
2
3 h x 2
∴
V溢 A
2 x g ( a )
（近似计算）
[结论]：炉门越宽、越高，漏气量越大。
吸入问题以此类推。
10
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
二 分散垂直气流法则(如图)
水平方向温差：
t = t 1- t
t
2
加热时，气流向下流， 冷却时，气流向上流，
A> B
Q VA < Q VB
B hgA < hg ，即A通道推动力
tA
14
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
结论:
（1）烟气加热制品时，热气体从上向下走叫“倒 焰”（此时几何压头为阻力），水平温差小； （2）空气冷却制品时，冷气体从下向上升叫“升 焰”（此时几何压头为推动力），水平温差小。 见下面图:
t2 t1
t
为什么要这样流动呢?
11
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
分析：并联通道，设为等径(等截面)，热气体 列1-1至2-2截面的伯氏方程为：
hg1 hs1 hk1 hg 2 hs 2 hk 2 hL
∵ 等截面，hk1 = hk2 ∴ - h s = h g + h
15
气体在倒焰窑中的流动
16
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
分散垂直气流法则的使用条件（适用条件）： 应用于几何压头起主要作用的通道，如传 统的倒焰窑、蓄热室等。 分散垂直气流法则不适用于： （1）阻力很大的窑； （2）流动速度很大或者说压差大的窑。
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8
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
炉门宽b,,微元面积：dA= b· dx
通过微元面的溢气量:
dV溢 x dA 2 x( a ) g
2( a ) g ＝ x b x dx
x2
整个炉门的溢气量：
V溢＝ dV溢＝ x b
L.1-2
1
1
又∵ A、B两通道是并联的 ∴ A、B两通道静压差相等： - h s A = - h s B
A
2
B
2
12
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
∴
A A B B hg hL h h L . g
即：A、B两通道流量（温度）分布相等的必 要条件是——二者的总阻力相等。 当h
2
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
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（如图）：
w1 p1 w2 p2
1-1取在窑内
窑 外 基准面
窑 内
1
F1
1
2
2
F2
2-2取在喉部 缩流系数： =F2/F
F
Z 1 2
F2
零压面
3
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
列1-1至2-2截面伯氏方程：
第
二 节
伯努利方程在窑炉系统中的应用
1
第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
主要应用在两个方面：
1、窑炉系统气体一般处于微正压或微负压状态， 总是有一部分气体从窑体不严密处流出或流入，因气 体在这样的流动过程中密度变化不大，所以，这种流 动可认为是不可压缩气体的流动，因而流出或流入的 气体量可用二流体的伯努利方程式来计算。 2、窑炉系统中有时会碰到气体在垂直通道中流动， 自通道壁吸热而被加热，或把热量传给通道壁而被冷 却的流动，此时，如何使气流在通道内均匀分布可以 用分散垂直气流法则加以说明。
V溢＝ A 2( p1 pa )
2( p1 pa )
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第二节 伯努利方程天窑炉系统中的应用
缩流系数： =A2/A 其中： 速度系数：＝ 1 1 流量系数： = · 同理，当hs1<0时，1-1截面为负压，计算时取 绝对值，书写时以“吸入”区别于“溢出”，即 （此时是对冷空气列伯氏方程）： 吸气量：
hg1 hs1 hk1 hg 2 hs 2 hk 2 hL
[分析]： (1) ∵是水平流动（H1=H2），且气体 通过小孔时ຫໍສະໝຸດ Baidu差很小（1=2） ∴ hge1 = hge2 (2) (3)
∵ A2 « A1 ν 1 « ν2，ν1 0 ∴ h k1 0 ∵ p2 = pa ∴ h s2 = 0
x1 x1 x2
2( a ) g
x dx
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
上式中的流量系数看作常数（整个炉门的平 均流量系数 ），则炉门溢气量：
3 2( a ) g 3 2 2 V溢＝ b ( x2 x1 2 ) （精确计算） 3
用牛顿二项式展开后得： x2 x1
ge»
h
L.1-2时，温度是否分布均匀决定于：
？ B h ＝ hg
A g
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
假设扰动，使tA< tB 则：A>B
h <h
A g
B g
，即A通道阻力
Q VA > Q VB
tA 直至tA= tB
相反，若气体是自下而上流动（此时几何压头 是推动力），则当发生扰动，使tA< tB 时：
x( a - ) · g = px -pa
2( px pa ) 2 x( a ) g
V溢＝ A
2 x ( a ) g
此推论可解决炉门问题!
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
2 气体通过炉门的溢出和吸入(如图)
b dx H 炉门中心线 x2 x x1 x0 零压面
a
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
推论：设零压面在下面，约定上游在窑内， 下游在窑外，进一步讨论距零压面以上高度x处 炉墙小孔的溢气情况： 则：由上下垂直方向的静力学方程（设基准面 在H高度处)： hg(零压面)= hs(x高度处) 即：
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
因此上面伯式可改写成： hs1 = hk2 + hL, =(1+ξ) hk2 ∴
2
p1-pa=(1+ξ(1/2)v22
1 1 2( p1 pa )
2( p1 pa )
溢气量： V溢＝A2 2 A 2 A
2
3
3
2
3 h x 2
∴
V溢 A
2 x g ( a )
（近似计算）
[结论]：炉门越宽、越高，漏气量越大。
吸入问题以此类推。
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
二 分散垂直气流法则(如图)
水平方向温差：
t = t 1- t
t
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加热时，气流向下流， 冷却时，气流向上流，
A> B
Q VA < Q VB
B hgA < hg ，即A通道推动力
tA
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
结论:
（1）烟气加热制品时，热气体从上向下走叫“倒 焰”（此时几何压头为阻力），水平温差小； （2）空气冷却制品时，冷气体从下向上升叫“升 焰”（此时几何压头为推动力），水平温差小。 见下面图:
t2 t1
t
为什么要这样流动呢?
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
分析：并联通道，设为等径(等截面)，热气体 列1-1至2-2截面的伯氏方程为：
hg1 hs1 hk1 hg 2 hs 2 hk 2 hL
∵ 等截面，hk1 = hk2 ∴ - h s = h g + h
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气体在倒焰窑中的流动
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
分散垂直气流法则的使用条件（适用条件）： 应用于几何压头起主要作用的通道，如传 统的倒焰窑、蓄热室等。 分散垂直气流法则不适用于： （1）阻力很大的窑； （2）流动速度很大或者说压差大的窑。
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
炉门宽b,,微元面积：dA= b· dx
通过微元面的溢气量:
dV溢 x dA 2 x( a ) g
2( a ) g ＝ x b x dx
x2
整个炉门的溢气量：
V溢＝ dV溢＝ x b
L.1-2
1
1
又∵ A、B两通道是并联的 ∴ A、B两通道静压差相等： - h s A = - h s B
A
2
B
2
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
∴
A A B B hg hL h h L . g
即：A、B两通道流量（温度）分布相等的必 要条件是——二者的总阻力相等。 当h
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
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（如图）：
w1 p1 w2 p2
1-1取在窑内
窑 外 基准面
窑 内
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F1
1
2
2
F2
2-2取在喉部 缩流系数： =F2/F
F
Z 1 2
F2
零压面
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
列1-1至2-2截面伯氏方程：
第
二 节
伯努利方程在窑炉系统中的应用
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
主要应用在两个方面：
1、窑炉系统气体一般处于微正压或微负压状态， 总是有一部分气体从窑体不严密处流出或流入，因气 体在这样的流动过程中密度变化不大，所以，这种流 动可认为是不可压缩气体的流动，因而流出或流入的 气体量可用二流体的伯努利方程式来计算。 2、窑炉系统中有时会碰到气体在垂直通道中流动， 自通道壁吸热而被加热，或把热量传给通道壁而被冷 却的流动，此时，如何使气流在通道内均匀分布可以 用分散垂直气流法则加以说明。
V溢＝ A 2( p1 pa )
2( p1 pa )
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第二节 伯努利方程天窑炉系统中的应用
缩流系数： =A2/A 其中： 速度系数：＝ 1 1 流量系数： = · 同理，当hs1<0时，1-1截面为负压，计算时取 绝对值，书写时以“吸入”区别于“溢出”，即 （此时是对冷空气列伯氏方程）： 吸气量：
hg1 hs1 hk1 hg 2 hs 2 hk 2 hL
[分析]： (1) ∵是水平流动（H1=H2），且气体 通过小孔时ຫໍສະໝຸດ Baidu差很小（1=2） ∴ hge1 = hge2 (2) (3)
∵ A2 « A1 ν 1 « ν2，ν1 0 ∴ h k1 0 ∵ p2 = pa ∴ h s2 = 0
x1 x1 x2
2( a ) g
x dx
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
上式中的流量系数看作常数（整个炉门的平 均流量系数 ），则炉门溢气量：
3 2( a ) g 3 2 2 V溢＝ b ( x2 x1 2 ) （精确计算） 3
用牛顿二项式展开后得： x2 x1
ge»
h
L.1-2时，温度是否分布均匀决定于：
？ B h ＝ hg
A g
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
假设扰动，使tA< tB 则：A>B
h <h
A g
B g
，即A通道阻力
Q VA > Q VB
tA 直至tA= tB
相反，若气体是自下而上流动（此时几何压头 是推动力），则当发生扰动，使tA< tB 时：
x( a - ) · g = px -pa
2( px pa ) 2 x( a ) g
V溢＝ A
2 x ( a ) g
此推论可解决炉门问题!
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第二节 伯努利方程在窑炉系统中的应用
2 气体通过炉门的溢出和吸入(如图)
b dx H 炉门中心线 x2 x x1 x0 零压面