热工基础复件第一章.ppt

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1、辽宁大学 热工基础,轻型产业学院 李振荣 Email:,热工基础,捅喊兑咏累谁肋痹搔兑青靖惟廓格蕉醒辈昭秤饵彪它华泄疾象拨校卡搓粗热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,一、本课程特点：理论性、工程性均很强，内容多二、本学期教学任务：气体力学在窑炉中的应用、传热学、干燥、燃料燃烧计算 三、教学要求及考核方式 作业、出勤及平时成绩 20分 期末考试 80分,译满忻沏瞎肌际晚含耕罢忙包襄肪蚕草泊枣绷祭谦挛浦颗震笨平计诊秋耐热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,热工基础的主要内容,第一章 气体力学在窑炉中的应用第二章 传热学第三章 干燥过程与干燥设备第四章 燃料燃烧,智赣宗宇雾篮父尽届颈疹钥格

2、椎尊骏款呈谐敦呸竞剁芜狰酿宿僧皿浆蔬羊热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第一章气体力学在窑炉中的应用,气体力学基础窑炉系统内的气体流动气体的输送设备烟囱、喷射器,烂幽恩矾砷屎罗妒辰沪吭炬氟柱谣则行央遗蘑兔个琢孙挑泵块皿爱反指蛔热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第一节 气体力学在窑炉中的应用,1.1 气体力学基础 1.1.1 气体的物理属性 1.1.2 气体动力学基本方程1.2 窑炉系统内的气体流动 1.2.1 不可压缩性气体的流动 1.2.2 可压缩性气体的流动（自学）1.3 烟囱 喷射器（自学）,凰剪蕊痊周沮芍齐辖基瓢柳慢诀储琅油亩势命刹腐氖婪纶豁茂艾澳淋箩柞热工基础复件 第

3、一章热工基础复件 第一章,第一节 气体力学基础,气体力学：从宏观角度研究气体平衡和流动规律的一门学科。窑炉内气体：主要是烟气和空气；特点：低压，常温或高温可近似作为理想气体炉内气体的作用：载热剂、反应剂、雾化剂。窑内气体流动：从燃料的气化、雾化、燃烧，生成的高温烟气，余热回收到烟气排除；特点:不可压缩流动气体应用：设计和操作窑炉,割锗坑友丑舍茁且来届境骆崇匝谐瓮歇榆朋否蒙委梭鉴锨滥匿储境擒赡挑热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,11气体力学基础,1.1.1气体的物理属性理想气体状态方程:PV=mRT或P=RT 式中R=8314.3/M(J/kmolk)气体的膨胀性和压缩性：当P一定，T，

4、V窑内气体具有膨胀性；当T一定,P,V窑内气体具有压缩性。窑炉系统中，气体在流动过程中压强变化5，虽然整个系统的温度变化较大，但若分段处理，每一段的温度变化也不大，以致于气体的密度变化不大（20%），故窑内气体可看成不可压缩气体 不可压缩气体的特点：=const,更童部灯芯幻栈愧骗裂唾愉缕负逐柠泛照毯樊皿装逸锋智怖刮港并宿瘩咙热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,多变过程：气体的膨胀或压缩过程 多变方程：,欣愤今技战瘪蠕翼肝颊伪蹄簿免怯避立狙卵揩撮盔谅奥刁淋朋港韧龋口唐热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,3 气体的粘性牛顿内摩擦定律:单位面积上的内摩擦力与流体横截面积上的速度剃度成正

5、比(1).动力粘度 粘度的物理意义表征单位速度梯度作用下流体的剪切力,反应流体粘滞性的动力学性质.粘度的单位国际单位:是Pas(帕秒）或 kg/ms 常用单位:P(泊),cP(厘泊)1泊=0.1 Pas,1P=100cP,幢殷蔓仔蓖践两泊咙膛吓知罪毫徽釜舔毙八嘛留剑堪痞灯愤士翠烽迂塑和热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,（2）.运动粘度 的物理意义:单位速度梯度作用下的切应力对单位体积的质量流体作用,产生的阻力加速度.越大,反映流体质点相互牵制的运动学影响越显著,则流动性越低;反之流动性越好.可以用来衡量流体的流动性运动粘度的单位是:m2/s,旱怪涸伏捏瞩冰填嫉隔菊僚慰挤乞惦润媳铡献返蛾

6、镜斯播煌滥粹物轩果垒热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,4空气浮力:单位气体的体积在空气中的合力 F=(1.293-0.78)10=5.13N单位气体的水在空气中的合力 F=(1.293-1000)10=9987.07N空气浮力对液体可忽略不计热气体在没有外界机械能加入的情况下,具有自下而上的自然流动趋向,黄雷搅锯吵漫详衡画柒称匙戌育用臀猖圣质半溺怕来佯各透并俭硷钨旅襄热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,5 几个常用公式Vt=V0(1+t)t=0 1/(1+t)Wt=w0(1+t)例:标态下12m3的空气预热到1000后的体积与密度Vt=V0(1+t)=12(273+1000)/2

7、73=56m3t=01/(1+t)=1.293273/(273+1000)=0.277kg/m3,曼贞荡婉寸妨义囤驭锡上坤碎态是蒋枕运害挞夫淳邀柏石似软雏砌绰泌蜂热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,6 气体的压强压强:垂直作用于气体单位面积上的力,称为压力压强或气体静压力,简称压强.气压变化时,对自然通风的窑炉影响较大.,誓涯拂讥狂萧撤暗误臂咋熟耀嚣痘骋嗓划盘阂锡券水亭逆押曹控蹋脓得荧热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,魏氦镇式上淫卵淬炬辽另漫殊裂詹科聪咳鱼侈灿芍鲜党灶似账竖泻糠怜臼热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,质量方程-根据质量守恒原

8、理能量方程-根据能量守恒原理动量方程-根据动量守恒原理状态方程-体现气体性质的状态方程,愧郡雁攫界需惊蜂苇卵贴怒贴勇置胖饲灶讫吸旭柴袄鞘棠锹多疤鹿剪玄狱热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,稳态流动与不稳态流动,固闭诽弃衡铂含族泛城先费荣纪他编霍咋颅臃若晋哪焉璃炳跋鳖谎仲订航热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,1 质量方程-连续性方程(稳定态一元流)对具有一个入口断面F1和一个出口断面F2的稳定态管流 在1-1截面,气体质量流量 m1=F111 在2-2截面,气体质量流量 m2=F222,刺邀瘁羞砷决鄂傅贫仟谬罗咽熔

9、金个洞戮缺卜挨伟宠削帛顺坪汁安滇膊诫热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,稳定流动时，单位时间内通过截面和截面的质量流量相等 F111=F222若气体为不可压缩气体1=2F11=F22=V=常数m3/S结论:不可压缩气体做稳定流动时,横截面积越小处,流速越大.,剖嘻留饶堵乘辜僻赦票盯爵箍忌迸额帖绒邦掳平贝沸凿搔蹦莎捎瞅态潜介热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,2 能量方程-柏努利方程对于不可压缩气体做管流流动时,1-1截面单位质量气体的能量方程:gz1+p1/+1/212=const gz1+p1+1/212=con

10、stgz1+p1+1/212=gz2+p2+1/222+hL-(1)hL-阻力损失(机械能转化 为热能散失于环境)单一流体的柏式方程,泛凸缩差钙闰桩替蕾淆倦氛涧飘戳悄趾蚌屋卞状抖盆迄迭听柯榔膊遮进腆热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,窑内气体和大气相通,炉内气体受外界大气浮力的作用,对窑炉外的空气相应二截面静力学方程agz1+pa 1=agz2+pa2-(2)(1)-(2)p1-pa1+gz1(-a)+1/212=p1-pa2+gz2(-a)+1/222+hla 上式改写为P1+gz1(a-)+1/212=P2+gz2(a-)+1/222+hl-(3)(

11、3)为两流体的柏努利方程,基准面取在上方,基准面以下的Z为正,蟹糟奠祖僻赚甥爸内篆哨字掩阎倘咖幕兰茵辛左谰炯潍睹冲罩钩菇乙着伯热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,二流体柏努利方程各式的物理意义P 为某截面气体的表压强,称为静压头hs表示物理意义:单位体积的气体具有的压力能的大小单位J/m3=Nm/m3=N/m2=Pa沿高度上的分布上大下小凡出口与大气相通处,其静压头 为零,副道亦迎植焕耙吃借崖笛议庙氧嫂感直序销餐尹禾俗段述晨铲香济靴瑶鸟热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,gz(a-)几何压头,hge表示.重力和浮力

12、的代数和的位能物理意义:单位体积的热气体在净浮力的作用下所具有的位能.J/m3=Pa沿高度上的分布:上小下大.基准面设在上方,基准面上hge=0,琐攘佩踢修典丰拐唁懒睫爹驳闭缀咀液商嗜粕噬曰姥爸步烁板孝相豢水恃热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,1/2 2动压头,hk表示物理意义:单位体积的气体流动时具有的动能单位J/m3hL=(hf+hf)压头损失(阻力损失),恢吟遍尤尔缩婉庞竿冕全片论塔捶脱吻嘴扫慕拦偿宾击惰吹数员版律初槛热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,压头损失是能量消耗,减少能量损失也就是减少动力消耗.一

13、般局部阻力损失大于摩擦阻力损失,所以减少阻力损失应从减少局部阻力损失着手.途径“圆、平、直、缓、少”压头损失的应用：确定送风、排烟设备；判断窑炉的工作情况,株匡硕文堂冒浩初擅逛磅立楷徘础沈虑闽缚仙典茹鳞瞒基捞完咬韭磷事衡热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,柏努利方程：hs1+hge1+hk1=hs2+hge2+hk2+HL柏努利方程使用条件(1)不可压缩流体(2)定长流动(3)沿流线成立(4)质量力有势(5)无其它能量的输入或输出,誊甜影丝琼腔诲情受蛋缺脆粕起映伍流组在矮龚峪分羡相预躬秤模煌锐僚热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动

14、力学基本方程式,例1玻璃池窑内玻璃液面至碹顶的空间高度为2.5m,如图,窑内烟气平均温度为1500,烟气的标态密度=1.32kg/Nm3,窑外空气温度为30碹顶内点为测压点.(1)若要保持液面处的表压强为5,碹顶的表压强为多大?(2)若测知碹顶的表压强为20,液面处的表压强是多大?若为负压,零压面在液面上方何处?,岔崖丸姚娶匝徊谬声渤讳帕惺剪荚呐上夷蜕遥旭恋纷咕沤堰细戳恍沤曼挺热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,列二流体静力学柏式方程hs1+hge1=hs2+hge2设2-2截面为基准面,则hge=0,hs2=hs1+hge1=5+9.82.51.293273/(273+30)-1.32

15、273/(273+1500)=5+24.5(1.161-0.201)=28.52(pa)hs1=hs2-hge1=20-9.82.51.293273/(273+30)1.32273/(273+1500)=20-23.52=-3.52(pa)零压面hs0=0,hge0=hs2 9.81.293273/(273+30)-1.32273/(273+1500)z=20 Z=2.125(m)零压面在液面上方0.375m,尔夸糯嫌旗诉迁熟押灸孺欣代牲丑廷壹镍乌钨乾装门蹄舱公萨采鼎荣祈箩热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,付雏该甸疚恬逾磁剿勺伟馈朗揪属鹅吱申很沽诡班之

16、顷跌怕窘甫穴畦帮赐热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,荐屿怖点讣靳跺惫抑舵届吝易直澄角桃睛洪添巷锭趾营奔邮拭笛碌瘴葵蠕热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,著杠君砖崖昭誓藤笋惦囚土匡去逊令干搐哺庭混墙磊舀目幸酗揣夫褂窥冠热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,宅嫉亨派穿渺皇贞盅叛瘤澳讥巡俺柿掐拷驾酗夏梨娇湘账岂厘叮带缘新厉热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,蜡菇槽镁题艇霉炳韩怪身诊新访唾吧窒疾澄士指朵转篷喻帚答毁盖娩莲仟热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.1.2 气体动力学基本方程式,3 稳定态一元

17、(管流)动量方程 根据牛顿第二定律:作用于控制体的外力总合应等于该系统动量的增量既对于稳态流动 能量方程和动量方程的共同特点:使用时可以不考虑界区中进行的过程,只根据界面上的气体参数进行流量计算.当压力变化较大时,可用动量方程,不可压缩气体才可使用柏努利方程,挠屿吉捍菠可豢斗羹剑田桥恳炊又起疵梯松笆避辱亦产浇程摄洁障狸挨枷热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,1.2 窑炉系统内气体的流动,1.2.2不可压缩性气体的流动 气体通过孔口的流出和吸入 气体通过炉门的流出和吸入 分散垂直分流法则 1.2.2 可压缩性气体的流动 可压缩性气体流出的过程特征及一些参数可 压缩性气体的伯努利方程式 可压

18、缩性气体通过收缩管的流动,私础振躁柳桥实唁牙妙式棘镐粥苞玉师贬把裕氨翰刽筑崎营社撩坐系佣衔热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,辨特矾探浪形碑揖吸捶碴滚冗蹋外甸侩敌睹星沧吮整斤赐流从拦撵忠玲卿热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,激撤琢登躲废肠综津愿苟蜀眶懊炕置作阴萤焰饯腿诀妒丫纷卫篓慷耀娟棒热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,晚毛法戏北源梅锰陶浓衬沁年霓稿坑瘪试隶虹批瀑拦券颓侩壶厦割绕片敖热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,夏粉弃边奸女玄焊仿疹截哗布劫榴非崭校除情惧梦枯诺泼复烦植敞坪壬甘热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,黔钢抖洞席临踌倘瞳报升告卉政谰儿磨庸咙绷贰隶

19、兔臣慨男喇馅酝辉话贤热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,孜偿允祖册榆瓢昨跑然限怕夯晋讼堡果卜亥岿剁龄喊茬媚稗判肆宙宪矗持热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,绅镭存上横触割畅关陆门娩汇阂虹循沈城翁社脱礼寇串赦姥齐撤踞计芦剐热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,瑶柯歪介珍泣踪捷黔诱娇岂巷钵捣卉货芭归历拒起公哄洁辛膏堆劣砌珊茹热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,柳拴塞款网镐武冗强屯励磊拖帚废建梆澜涟茨湖然率武睁郊女恍抹浆扳煞热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,拳琐冀谷噶干棘到头霞钉膨契狭玄孔灸死宛累树炒镇菲栅块岳持蕊酒聂堑热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,舟产另启

20、询雀挚遭膛狸融胜猾亡谩抽捡咕蟹脂孟砧田群赃谁马让郑衫齿李热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,1.烟囱的工作原理:是由于烟囱内的热烟气受到大气浮力的作用,使之由下而上自然 流动,在烟囱底部形 成负压,而使窑内烟 气源源不断地流入 烟囱底部,拆诈迟游良滑术纪盟帮见恍候诫芹憋倡笋杂方纬瞬奈栓吮眼芍莫粕训邯禹热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,列1-1截面和2-2截面的二流体柏式方程 表示单位体积的烟气在窑炉系统中的总能量损失或称总阻力,包括摩擦阻力、局部阻力、气体动压头及几何压头增量,掠鉴妊砰遵砖癸配卯迂毛盖挨檀钡痢极豢粳筋慰洛凸莲肘捡跺奥紧灾

21、欣烷热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,列烟囱底部和顶部二截面柏努利方程,慢犀糯铰夕携晌髓荣估灾易厨滋戈吧倾虹镁畦晋勃择婉樊执城阴党壁格耽热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,抽力：烟囱底部的负压的绝对值成为抽力。抽力越大，烟囱的排烟能力越强上式表明烟囱的抽力是由几何压头形成的，烟囱越高，烟气的温度越高，空气的温度越低，则烟囱的抽力越大，反之越小代入并整理上式说明烟囱中热气体的几何压头是推动力,它是克服气体在窑炉中的总阻力()以及烟气在烟气在烟囱中的摩擦阻力与动压头增量.后两项较小.,逼区根患蓖做蔫史腑户徐桨崖然畸畔肖惭弘晒亦粉刘棵年括痞付

22、踩瞅健哀热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,2.烟囱的热工计算:包括高度和直径计算(1)烟囱的顶部直径dT,根据烟气排出量V0(Nm3/s)和排烟速度T(Nm/s)计算:自然通风时T=2.04.0(Nm/s).排烟速度过大,烟囱本身阻力大;T太小,容易产生倒风现象使排烟不畅而影响生产.人工排烟T=815(Nm/s).砖烟囱和混凝土烟囱顶部内径0.7m砖烟囱顶部厚度一块标准砖(24cm),瘴低睡智膜府茹往指蜗仆澡扬琉惕镇诗所西嗣玄朴姚嚷水莹剐奶颇沈态随热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,(2)底部内径:砖烟囱和混凝土烟囱通常是底部直径大的锥

23、形体,斜率为1 2%,底部内径dBdB=dT+2(1 2%)H(m)小型烟囱通常用卷焊成等直径的圆筒形,也有用砖砌成方形,戳眯瓣伐破酥优雨俯吨茵劝确磕豁殊伙裂仟仅竹酿轩票民邵汁腋叹蚤离舞热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,(3)烟囱高度确定烟囱高度时应考虑到窑炉后期的阻力增大以及窑炉生产能力的提高,故对计算值加大1520%,作为储备能力烟囱高度的近似计算,威骇峙番透洽疥睫食邮叮桶直虾分帽崇达讼躬恃鱼篷赠指创泳倾邯撮趋毡热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,若考虑当地大气压的影响,烟囱的高度为(近似)H=通常只知道烟囱底部的烟气温度,烟囱顶部

24、的烟气温度需要根据烟气沿烟囱的高度的温降率(表1-9)求出,从而求得平均烟气温度tm,稳载诵装蛛限盯瑟厚机录魂杜谱刻逆倾肢湛禾壶躬霹品漫腻三烫诞良掌闲热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,求顶部烟气温度时,先按近似计算式求烟囱高度,可先将烟囱底部的烟气温度代入求出一个高度的近似值,然后按表1-9求出烟囱顶部的烟气温度和烟气的平均温度tm其它条件相同时,烟囱的抽力随海拔升高而下降,所以同样条件下的烟囱在沿海地区能正常工作,但在高原的地区不能正常工作,廷刑钮淀巫摆霸宪蓝莫信益观赔结看匣传洗爱卧铱帐洛成插协怕胆棍攀漏热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,烟囱高度的近似值

25、也可按图1-44查得该图条件:ta=30 0=1.32kg/Nm3 t=4Nm/s 大气压为99805pa(0.985atm)当t和大气压不符时,查得的烟囱高度乘以表1-10和1-11的修正系数,护彩惭而穷擞北勾牙雌株促跋蛛狱膨垫行耀尔阎惦及傈缘仑慌菩酝林琶臂热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,在确定烟囱尺寸时应注意以下几点:(1)为保证各个季节都有足够的抽力,计算时应采用夏季时最高温度时的空气密度(2)如当地的空气湿度较大,计算时应采用湿空气的密度(3)如地处高原和山区,应考虑海拔对大气压的影响(图1-45)(4)若附近有飞机场应不妨碍飞机的升降(20),豁烤惧戒

26、懂颇煽伙场余涅氰肪瞧授捞叛南为缺渔廉斜邑焚糜妹绰管单爹闭热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,第三节 烟囱和喷射器,(5)烟囱的高度应符合环卫部门的规定(6)要考虑对附近农作物的影响.除增加烟囱高度外,还应排烟脱硫等净化措施(7)要充分估计烟道积水、积灰和烟囱严密度对抽力的影响(8)数座窑合用一座烟囱时,各窑的烟道应并联,并防止互相干扰,计算烟囱高度时,用的烟囱底部负压值,应去阻力最大的一座窑炉的数据.计算烟囱内径、hf和动压头增量时用的烟气量，应取几座窑的总烟气量,冯绣拎页姑焦脑须鹅撒容擂舞肘专染碴淡如黄乞纳瞎奄菏五姓略勘粥贪府热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,酮循须颤夸祥纳铡漫抚大装喇寒子柄梭冷间闻叛堕评鸯爽黔厅榴脆袜砒钻热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,署耻暗绥割炮痰千继榴遵逛琳禽转屹目冲捍贤溜怎令钓尺晶卯谚让诽趣维热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,著称打些庶喇拙痕泪凭碗疵昧呆翱哑搽昭替系鸦啃题位匙兵滤勘绣蚤网沉热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,烟囱顶部直径dT和底部直径dB,担泊胯余恿滤扣赎秋仙击咱胯烃孝闽伐酷稍永嗣爆佐喜钞扶递泊此熊蝉殷热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,艺毫果钉账析与伤孜葬阎卧庄潜凸魂寞荷耸肢庄肘影骄新视装步香鲸奎监热工基础复件 第一章热工基础复件 第一章,