3-气体流动形态及压头损失解析

1.4.1气体的流动形态1、雷诺实验层流1.4气体流动形态及压头损失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圆形管道d为直径,非圆形管道用当量直径当量直径de=4A/SRe≤2300时，流态为层流；Re≥4000时，流态为紊流；2300Re4000时，流态为过渡流雷诺准数ddReω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。A—管道截面积；S—管道截面周长【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）。1000℃时烟气的粘度为：)(109.4)2731273)(1731273173273(10587.12732735235230sPTCTCa（或查表）)/(274.01000273273101325402999913.1))((31000mkgTTpp【解】1000℃时烟气的密度为：)(545.06.05.06.05.022mbaabde400010158.1109.4274.08.3545.045eedR判断：烟道中烟气为紊流当量直径：雷诺准数：1.4.2管道中气体流速的分布层流时紊流时流体在管道截面上速度呈抛物线规律分布流体在管道截面上速度呈对数关系分布层流时，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。5.05.00Re83.583.5xxuvx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。层流边界层2.02.00Re37.037.0xxux紊流边界层1.4.3边界层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。1.4.4流动阻力及能量损失的两种类型摩擦阻力损失计算公式：0200222TTdldlhf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/m3d—管道直径或当量直径，m；ω—气体流动速度，m/sA、n—与管壁粗糙度有关的实验常数，可由表查出层流：紊流：Re64nARe局部阻力损失计算公式：0200222TThl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，ρ0、ω0—气体在标准状况下的密度和流速。ξ值通过查表求得。特殊情况下的阻力损失lhl22ω—料垛空隙中的气流速度，m/s，ρ—气体密度，kg/m3，l—通路长度，m—局部阻力系数，其中a—常数，de—空隙当量=2(高×宽)/(高+宽)(1)料垛的阻力5.1edaeldHh22ω—气体流速，m/sρ—气体密度，kg/m3H—物料层的高度，mζ″—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，(2)块粒填充物料的阻力损失nnebgd1、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。1.4.5阻力损失对窑炉操作的影响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，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