气体流动形态及压头损失解析
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ω为临界流速； ν为流体的运动粘度； d为管道直径或当量直径。
圆形管道d为直径,非圆 形管道用当量直径
当量直径de=4A/S A—管道截面积； S—管道截面周长
Re≤2300时，流态为层流； Re≥4000时，流态为紊流； 2300<Re<4000时，流态为过渡流
【例】某硅酸盐工业窑炉内，烟气的温 度为1000℃，其标态密度为1.30kg/m3，在 截面为0.5×0.6m2的烟道中以3.8m/s的流速 通过，烟道内负压为402Pa，试判断烟道中 烟气的流态（设当地大气压为99991Pa）。
ρ—气体密度，kg/m3， l—通路长度，m
aLeabharlann Baidu
d
1 e
.5
—局部阻力系数，
其中a—常数，de—空隙当量=2(高×宽)/(高+宽)
(2) 块粒填充物料的阻力损失
hl
2
2
H de
ω—气体流速，m/s ρ—气体密度，kg/m3 H—物料层的高度，m ζ″—系数，决定于物料形状大小、雷诺准数及其它因素
de—料块的假定尺寸， de gnbn
➢局部阻力损失计算公式：
hl 222002TT0
hf—摩擦阻力损失，Pa； ζ—局部阻力系数，
ρ—气体密度，kg/m3， ω—气体流动速度，m/s，
ξ值通过查表求得。
ρ 0、 ω0—气体在标准状况下的密度和流速。
➢特殊情况下的阻力损失
(1) 料垛的阻力
hl
2
2
l
ω—料垛空隙中的气流速度，m/s，
➢摩擦阻力损失计算公式：
hf d l 22d l 200 2T T0
层流： 64
Re
紊流：
A Re n
hf—摩擦阻力损失，Pa；λ—摩擦阻力系数 l—气体流经的管道长度，m；ρ—气体密度，kg/m3 d—管道直径或当量直径，m；ω—气体流动速度，m/s A、n—与管壁粗糙度有关的实验常数，可由表查出
【解】 1000℃时烟气的密度为：
0(pp0)(T T1 0)
1.399994102 2730.27(k4g/m3) 1013225731000
1000℃时烟气的粘度为（：或查表）
02T7C 3C2T7332
1.5
871
05(27317)31 ( 2)72 334.91 127 1373273
05(Pas)
1.4 气体流动形态及压头损失
1.4.1 气体的流动形态
1、雷诺实验
层流
过渡流
紊流
三种流态
（A）层流：流体作有规则的平行流动，质点之间互不干扰混杂。 （B）过渡流：质点沿轴向前进时，在垂直于轴向上也有分速度。 （C）紊流：质点间相互碰撞相互混杂，运动轨迹错综复杂。
2、雷诺准数及其临界值
雷诺准数 Red d
紊流边界层 0.37xu0x0.20.37Rx0e.2
1.4.4 流动阻力及能量损失的两种类型
1、摩擦阻力损失(hf)：气体沿管道流动时由于质点间的 内摩擦力及与管壁之间的外摩擦而引起的能量损失。
2、局部阻力损失(hm)：当气体流过的管道发生局部变化 时，如方向转变、扩张、收缩、设有障碍物等，就在 管道的局部变化地区发生气体与管壁的冲击，或因气 流方向、速度改变而发生的气体质点之间的冲击，因 而造成一部分能量损失。
1.4.5 阻力损失对窑炉操作的影响
1、不利影响：
大的阻力损失使窑内产生大的压力降，致使漏气或吸 气现象严重；
大的阻力损失的窑炉烟囱要建得很高，大大增加基建 费用；
如用通风机排气需采用强力的通风机而大大增加电耗。
2、有利影响：
可利用闸板来控制气体的流量； 装窑时合理调整码匣钵的密度及吸火孔或火道的宽窄，
流体在管道截面上速 度呈对数关系分布
层流时
紊流时
层流时，平均流速为最大速度一半，动能修整系数取2。 紊流时，平均流速为最大速度0.82~0.85倍，动能修整系数取1。
1.4.3 边界层
流动着的粘性气体，与固体表面接触时，由于表面的 摩擦作用在表面附近形成速度梯度的区域称为边界层。
0.5
层流边界层 5.83xuv0x 5.83Rx0e.5
当量直径： dea 2 abb 20 .0 5 . 5 0 .0 6 .60 .5(4 m )5
雷诺准数：
R ed e 0 .54 . 4 9 3 .1 8 5 0 5 0 .27 1 .1 4 5 14 8 0400
判断：烟道中烟气为紊流
1.4.2 管道中气体流速的分布
流体在管道截面上速 度呈抛物线规律分布
可保证烟气流分布均匀，从而使温度分布均匀。
减少阻力损失的措施：
(A) 控制合理的气流速度 (B) 力使气流方向转变圆滑，转变次数减少
圆形管道d为直径,非圆 形管道用当量直径
当量直径de=4A/S A—管道截面积； S—管道截面周长
Re≤2300时，流态为层流； Re≥4000时，流态为紊流； 2300<Re<4000时，流态为过渡流
【例】某硅酸盐工业窑炉内，烟气的温 度为1000℃，其标态密度为1.30kg/m3，在 截面为0.5×0.6m2的烟道中以3.8m/s的流速 通过，烟道内负压为402Pa，试判断烟道中 烟气的流态（设当地大气压为99991Pa）。
ρ—气体密度，kg/m3， l—通路长度，m
aLeabharlann Baidu
d
1 e
.5
—局部阻力系数，
其中a—常数，de—空隙当量=2(高×宽)/(高+宽)
(2) 块粒填充物料的阻力损失
hl
2
2
H de
ω—气体流速，m/s ρ—气体密度，kg/m3 H—物料层的高度，m ζ″—系数，决定于物料形状大小、雷诺准数及其它因素
de—料块的假定尺寸， de gnbn
➢局部阻力损失计算公式：
hl 222002TT0
hf—摩擦阻力损失，Pa； ζ—局部阻力系数，
ρ—气体密度，kg/m3， ω—气体流动速度，m/s，
ξ值通过查表求得。
ρ 0、 ω0—气体在标准状况下的密度和流速。
➢特殊情况下的阻力损失
(1) 料垛的阻力
hl
2
2
l
ω—料垛空隙中的气流速度，m/s，
➢摩擦阻力损失计算公式：
hf d l 22d l 200 2T T0
层流： 64
Re
紊流：
A Re n
hf—摩擦阻力损失，Pa；λ—摩擦阻力系数 l—气体流经的管道长度，m；ρ—气体密度，kg/m3 d—管道直径或当量直径，m；ω—气体流动速度，m/s A、n—与管壁粗糙度有关的实验常数，可由表查出
【解】 1000℃时烟气的密度为：
0(pp0)(T T1 0)
1.399994102 2730.27(k4g/m3) 1013225731000
1000℃时烟气的粘度为（：或查表）
02T7C 3C2T7332
1.5
871
05(27317)31 ( 2)72 334.91 127 1373273
05(Pas)
1.4 气体流动形态及压头损失
1.4.1 气体的流动形态
1、雷诺实验
层流
过渡流
紊流
三种流态
（A）层流：流体作有规则的平行流动，质点之间互不干扰混杂。 （B）过渡流：质点沿轴向前进时，在垂直于轴向上也有分速度。 （C）紊流：质点间相互碰撞相互混杂，运动轨迹错综复杂。
2、雷诺准数及其临界值
雷诺准数 Red d
紊流边界层 0.37xu0x0.20.37Rx0e.2
1.4.4 流动阻力及能量损失的两种类型
1、摩擦阻力损失(hf)：气体沿管道流动时由于质点间的 内摩擦力及与管壁之间的外摩擦而引起的能量损失。
2、局部阻力损失(hm)：当气体流过的管道发生局部变化 时，如方向转变、扩张、收缩、设有障碍物等，就在 管道的局部变化地区发生气体与管壁的冲击，或因气 流方向、速度改变而发生的气体质点之间的冲击，因 而造成一部分能量损失。
1.4.5 阻力损失对窑炉操作的影响
1、不利影响：
大的阻力损失使窑内产生大的压力降，致使漏气或吸 气现象严重；
大的阻力损失的窑炉烟囱要建得很高，大大增加基建 费用；
如用通风机排气需采用强力的通风机而大大增加电耗。
2、有利影响：
可利用闸板来控制气体的流量； 装窑时合理调整码匣钵的密度及吸火孔或火道的宽窄，
流体在管道截面上速 度呈对数关系分布
层流时
紊流时
层流时，平均流速为最大速度一半，动能修整系数取2。 紊流时，平均流速为最大速度0.82~0.85倍，动能修整系数取1。
1.4.3 边界层
流动着的粘性气体，与固体表面接触时，由于表面的 摩擦作用在表面附近形成速度梯度的区域称为边界层。
0.5
层流边界层 5.83xuv0x 5.83Rx0e.5
当量直径： dea 2 abb 20 .0 5 . 5 0 .0 6 .60 .5(4 m )5
雷诺准数：
R ed e 0 .54 . 4 9 3 .1 8 5 0 5 0 .27 1 .1 4 5 14 8 0400
判断：烟道中烟气为紊流
1.4.2 管道中气体流速的分布
流体在管道截面上速 度呈抛物线规律分布
可保证烟气流分布均匀，从而使温度分布均匀。
减少阻力损失的措施：
(A) 控制合理的气流速度 (B) 力使气流方向转变圆滑，转变次数减少