热力学工程与设备 第一章 气体力学在窑炉中的应用.ppt

《热力学工程与设备 第一章 气体力学在窑炉中的应用.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第一章气体力学在窑炉中的应用第一节气体力学基础第二节窑炉系统中不可压缩气体的流动及应用第三节窑炉系统中可压缩气体的流动第一节气体力学基础一、气体的物理属性1、压缩性与膨胀性（气体状态方程）——气体受压、遇冷收缩，受热、减压膨胀的性质。压缩性:体积随压强变化的性质膨胀性：体积随温度变化的性质在温度不过低（T>-20℃），压强不过大（p<200atm）时，气体遵守理想气体状态方程pv=RT其中，R=8314.3/M(J/kg.K)，单位：P--Pa,T--(K)或(常用）1)T=C时，等温过程，既p/ρ=C，表明压强与密度成正比则p↑，ρ↑，说明气体具有压

2、缩性。但在压力p变化较小时，气体的密度变化也很小，可以认为是不可压缩气体。一般地：将压强变化小于10%的气体均看作是不可压缩气体。在建材行业中：窑炉中的气体可看作是不可压缩气体；在某些高压喷嘴中，应将气体视作可压缩气体。讨论：2).p=C时，ρT=C，说明密度与温度成反比，也说明气体具有膨胀性当T↑，则ρ↓，问题：100℃的空气与20℃的空气那个密度大?表明同一种气体不同状态下压强与密度、温度乘积之比为一常数若气体在标准状态（t0=0℃，p0=1atm）的参数，与静压为p，温度为t时的参数之间的关系为：4).若气体在管内流动，则12即(1)将其代入（1

3、）则：说明：速度与温度成正比μ-动力粘度或动力粘滞系数。单位:N.s/m2或kg/m.s或Pa.s2、粘性定义：流体内部质点或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质与动力粘度μ对应的是运动粘度υ，二者的关系是1）牛顿内摩擦定律（粘性定律)运动粘度υ的单位是m2/s式中，n——混合气体的种类数；μm——混合气体的粘度；Mi、αi、μi——混合气体中各组分的分子量、体积百分数、粘度。2）混合气体的粘度计算公式：3）影响黏度的因素液体：主要取决于分子间的内聚力.温度T增大，分子间距增加，内聚力减小，黏度降低气体：主要取决于分子热运动.温度T增大，

4、分子热运动增强，黏度增大3.气体的浮力液体：一般不考虑其浮力的作用气体：考虑其浮力的影响。例如：两个同样大小的流体柱，高10m2,截面积为1m2热烟气水二、气体动力学基本方程式质量守恒原理——连续性方程热力学第一定律——能量方程（柏努利方程）牛顿第二定律——动量方程（一）、连续性方程方程适用条件：可压缩流体，恒定流和非恒定流。在流场中取微元六面体，根据质量守恒定律，推出空间流动的连续性方程矢量形式：2）对于不可压缩流体，ρ=常数，上式变为：讨论1）对于定常流动:运动参数不随时间变化，则即上式变为：即（二）、二气流的柏努利方程复习：流体力学中柏努利方程式

5、适用条件：a)不可压缩流体；b)质量力仅有重力；c)恒定流动注意问题：基准面的选择一定在下方（单位重量流体,m）12（气体常用）1、方程的推导假设条件：不可压缩流体；质量力仅有重力；恒定流动。二气流的柏努利方程:指热气体在冷气体的浮力作用下的热运动方程对于热气体对于冷气体(a)(a)-(b)得(c)(b)21z1P2,w2P1,w1热气体z2冷气体基准面0Pa2Pa1如图：假设为硅酸盐窑炉，窑内为热气体，窑外为冷气体，取1、2两个有效断面选0-0为基准面，则1与2截面之间的柏努利方程：因为热气体所以，方程变为令H1=-z1，H2=-z2，则规定：运用该

6、方程，取基准面在上方，向下为正，向上为负。(d)(e)21H2P2,w2P1,w1热气体H1冷气体基准面0Pa2Pa1其中：几何压头静压头动压头阻力损失(Pa)区别流体力学：z1、z2为流体力学中，向上为正，向下为负；H1、H2为热工工程中，向上为负，向下为正(e)方程就是窑炉中二气流的柏努利方程，还可以写成(e)2、方程的物理意义:表示流动过程中能量的守恒关系。注意区别：流体力学中的柏努利方程式：表示单一流动绝对能量的守恒；二气流柏努利方程：表示相对能量的守恒（热气体相对于冷气体）。即：二气流柏努利方程中的各项都表示单位体积的热气体所具有能量与外界单

7、位体积的冷气体所具有的能量之差。结论：冷气体中的热气体，绝对压强，越向下越大；相对静压强，越向上越大。1）相对静压头物理意义：热气体相对于外界同高度冷气体压强的值(相对压）。如图热气体P1Pa1hγaγP0Pa001以0面为零压面，则：热气体：冷气体：两式相减得：即：而绝对压强：p1=p0-γh，h↑，p1↓。故相对静压头：h↑，hs1↑；因此，相对几何压头可以理解为单位容器面积的上升力；或：反映为气体所具有的上升作功能力，或：气体所具有的相对位能。故：H↑，或γa↑，或γ↓，均使hge↑2）相对几何压头若变换γaγHA基准面V物理意义：单位体积热气体

8、相对于外界同高度冷气体位能之差。注意：几何压头仍具有相对的意义，只不过将外界空气的速度视为零而