文档介绍：第一章窑炉气体力学
本章要点:
窑炉气体力学用来研究窑炉工作过程中气体的宏观物理
与化学行为。本章的研究中心问题是气体流动。只有了解了
气体的特性,才能把流体力学的知识准确地应用于窑炉系统
的气体力学研究中。
第一章窑炉气体力学
{ 第一节气体的主要特征
{ 第二节气体力学基本定律
{ 第三节气体运动过程中的阻力损失
{ 第四节气体的流出
{ 第五节可压缩气体的流动
{ 第六节流股及流股作用下窑内气体运动
{ 第七节烟囱与喷射器
{ 第八节流态化原理
§1 气体的主要特征
一、理想气体状态方程
对于理想气体,温度-压强-体积之间的
关系可以用理想气体状态方程式表示:
pV=nRT
由于 n=m/M,公式又可写成:
pV=(m/M)RT
*恒温条件下,
T=常数 pυ=常数,p/ρ=常数
p1 /p2 =υ2 /υ1 =ρ1 /ρ2
* 恒压条件下,
p=常数υ/T=常数,ρT=常数,
υt/υ0=Tt/T0,Vt /V0=Tt /T0,
ρt/ρo=To/Tt
例1 将1000m3,0℃空气送入加热器中加热,标况下空气密
,求加热至250℃时气体的体积和密度。
3
解:Vt=V0Tt /T0=1000×523/273=1916 m
3
ρt=ρ0T0 /Tt=×273/523 = kg/m
由此可知,空气经过加热后体积明显增
加,密度明显下降,因此在窑炉的热工计算
中,不能忽略气体体积和气体密度随温度的
变化。
二、气体粘度与温度之间的关系
粘性流体所产生的内摩擦力由牛顿粘性定律确定
τ=μdu/dy N/m2
式中 du/dy:速度梯度,1/s;
τ:剪切力,N/m2;
μ:粘度,也称动力粘度系数,N·s/m2即Pa·s。
在流体力学计算中,也经常用υ=μ/ρm2/s,υ
为运动粘度系数。
气体粘度与温度之间的关系表示为:
3/2
μt=μ0 [(273+C)/(T+C)](T/273) Pa·s
式中μt:在t℃时气体的粘度,Pa·s;
μ0:在0℃时气体的粘度,Pa·s;
T :气体的温度,K;
C :与气体性质有关的常数。几种气体的μ0和C
。
各种气体的μ0和C值
μ×107 C值适用的温度范围
气体 0 C ( K )
(Pa·s) ( ℃)
空气 114 0~300
N2 118 50~100
O2 138 17~186
CO2 -21~302
CO 118 15~100
H2 -21~302
CH4 198 17~100
C2H4 -21~302
NH3 377 15~184
SO2 416 18~100
H2O 673 -
发生炉煤气~ ~150 -
燃烧产物~ ~170 -
三、气体所受的浮力
在已往的液体计算中,极少考虑大气的浮
力,而在窑炉中所存在的热气体进行计算时,务
必要考虑。
例如:
,,故不能忽略。