气体力学计算

1、第5章气体力学计算冶金炉内气体流动的显著特征：第一：炉内气体为热气体(即炉内气体的温度高于周围大气的温度)；第二：炉内热气体总是与大气相通的，而且炉内热气体的密度小于周围大气的密度，所以炉内气体的流动状况受大气的影响。g5l热气体相对于大气的特殊规律一、热气体的压头单位体积流体的能为：位能：pg静压能：P动能：W22对于炉内热气体在流动过程中，虽然同样具有这三种能量，但由于周围大气对其流动的影响，这三种能量只能用相对值来表示，即单位(体积)热气体所具有的位能与外界同一平面上单位(体积)大气所具有的位能之差称为位压头。同理也有动压头和静压头之称呼。但是在通常情况下，大气的流速比流体的流速小得多，

2、所以热气体的动压头也就是热气体本身所具有的动能。热气体的位压头几何压头阿基米德浮力原理(2)有效重力设流体的密度为P,体积V,大气的密度为P，则流体在大气中所受到的浮力为gaPgVa流体本身的重力为PgVg有效重力为pgV-PgV=(P-P)gVgaga单位体积流体的有效重力为(P-P)gga当PP时有效重力为正，方向竖直向下,流体在大气中下沉;反之则流体在大气中上ga浮，由于热气体温度高于大气温度,所以，P0，所以气体能自动地由炉膛入口并排入大气，42ag称自动通风。实际上AP即为烟囱底部截面对烟囱顶部截面所产生的位压头，所以，烟囱底部的位压头是烟囱排烟的动力。如图5-2-2，以3-3为基准

3、面，在气体静止状态下列出2-2与3-3截面的伯氏方程得公式-P2=H(p-P2=H(pa-pgpgo-Hptg由此式可得出，烟囱底部表压力为负值(称为抽力或吸力)该抽力称理论抽力。它是由位压头产生的，而且与烟囱的高度H、大气的温度ta,烟囱温度tg等因素有关。若烟气在烟囱内流动，则其实际抽力为W2W2h=-P=H(p-p)g-(3-2)p-h实轴M2ag22g即h=P=H(pp)gahhVM2agdL烟囱计算在冶金炉中不论是设计新烟囱，还是对建成的烟囱进行校核，其原理是相同的，现以新设计烟囱为例说明其计算方法。由烟囱的工作原理可知h+ah+hH=-VdL(P-p)gag但此式不能直接用来计算烟

4、囱的高度H,因为式中很多参数均与H有关。所以只能用试算法，其步骤如下：(1)烟囱实际抽力hv的计算烟道系统内工h=Eh+Eh+热气体自上而下流动的位压头+ahdL总Lrh=(1.2二1.3)EhvL(2)烟囱内动压头增量ah的计算d(1+P12)p(1+P12)0(1+ptt)一02232I4Vd=I4Vd=e-3冗W03nW=0rW据实际情况定02冗d203233(3)烟囱内阻损失hl的计算式中W式中W=0W+W02032ppP=g1+PtgD取当量直径平均值(4)空气及烟气密度计算P.P=a0a1+卩ta烟囱设计计算中的注意事项当几个炉子共用一个烟囱时，在计算hv时，应选用工hL比较大的那

5、炉子的数值。I计算烟囱出口及底部直径所用的烟气流量vo,应用两个炉子烟气流量之和。考虑到环境保护问题，烟囱的高大至少应高出周围建筑物3米。布置烟道时，应尽量减少阻力损失。g53供气系统极其有关计算一、供气管道管道布置基本原则供气管道一般架空敷设，管道底部距地面的距离不得小于2米。管道系统中装有换热器时，应设旁道管道，金属换热器后的热风总管上一般要求安装放风阀。煤气管道上应安装放散管及放散阀。煤气总管上除安装调节阀外，还应安装低压快速切断阀。按有关规程进行气密性试验(试压)。管道布置应尽量减少阻力损失。管道计算管径计算管道的阻力损失计算二、常用风机简介按产生压力的大小，风机分为通风机压力在0.1

6、atm以下鼓风机压力在0.13atm以内压缩机压力超过3atm高压压缩机压力超过100atm1.离心式通风机(1)类型低压通风机压力小于981Pa(100mmH2O)中压通风机压力为9812943Pa(100300mmH2O)高压通风机压力大于2943Pa(300mmH2O)(2)结构离心式鼓风机离心式鼓风机的工作原理与离心式通风机相似，只是空气的压缩过程通常是经过几个工作叶轮(或称几级)在离心力的作用下进行的回转式风机三、离心式通风机特性及选择计算通风机在管道上工作时的总压头单位体积气体通过风机时所获得的机械能，称为通风机产生的总压头。其作用是：将气体的压力从吸合空间的po提高到用气空间的p

7、d,即提高到了pd-po克服气体沿吸气，排气管道所产生的压头损失h+hLsLd使气体由气体由吸气空间的静止状态达到排风机口处W时所具有的动能dW2e2通风机的风量、功率及效率mKWPTmKWV=V一0PT0N=VHiVH10.4N耳=iN风机的特性曲线管网特性风机的工作点及工况调节风机的选择及计算（1）风机的选择注意事项1）铭牌上标出的全风压、风量、功率是指在最高效率下的h、v及N值。2）风机性能表说明书、铭牌上所标出的风机性能。都是指风机在实验标准状况（1个标准大气压，20摄氏度，密度为1.293Kg，m3）下的数值，工作条件若不同于实验条件，应进行参数换算。3）风机的传动方式有A、B、C、D、E、F等6种。（2）参数换算TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark52 实际风量V=V273*m/h0P293zh实际全风压及轴功率P293h=hP0760273*taP293N=NKW0760