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,热工基础,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,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,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,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
2、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),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,11气体力学基础,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,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
3、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,多变过程:气体的膨胀或压缩过程 多变方程:,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,(2).运动粘度 的物理意义:单位速度梯度作用下的
4、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,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,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+10
5、00)/273=56m3t=01/(1+t)=1.293273/(273+1000)=0.277kg/m3,6 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.,1.1.2 气体动力学基本方程式,质量方程-根据质量守恒原理能量方程-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,1.1.2 气体动力学基本方程式,稳态流动与不稳态流动,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=F
6、111 在2-2截面,气体质量流量 m2=F222,1.1.2 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.,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=constgz1+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
7、,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)(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,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=
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