Сьогодні о 18:00
Кабінет психолога:
«
Здатність до саморегуляції – основа духовного розвитку. Нові інструменти й підходи
»
Взяти участь Всі події

Основи механіки пічних газів. Статика газів.

Професійна освіта

Для кого: Дорослі

26.09.2021

102

1

0

Опис документу:

Друга тема по основам металургійної теплотехніки. Тема містить наступні питання: Загальні відомості. Поняття ідеальних і реальних газів. Статика і динаміка газів (загальні поняття). Турбулентна та ламінарна швидкість газів. Тиск і напір газів. Статика газів. Рівняння Ейлера.

Перегляд
матеріалу
Отримати код

Тема 1.2.Основи механіки пічних газів.

Тема 1.2.1.Статика газів.

  1. Загальні відомості.

Багато важливих процесів, що протікають в промислових печах, залежать від характеру руху газів. Великий вплив, який надає рух газів на роботу печі в цілому і є та причина, по якій рух (механіка) газів є одним з найважливіших розділів металургійної теплотехніки.

Всім рідинам і газам притаманна властивість в'язкості, тобто здатність чинити опір руху (переміщенню) частинок.Однак у деяких газах (0,N,С0, СО )властивість в'язкості проявляється слабо і їм можна знехтувати. Такі гази називаються ідеальними.

При русі реальних газів в'язкість проявляється у виникненні сил тертя, в результаті яких потік загальмовується стінкою димових каналів і стінкою печі найбільші сили тертя виникають в поверхневому шарі біля стінки печі. Цей шар становить 1% всієї товщини потоку. Такі гази називаються реальними.

Статика і динаміка газів (загальні поняття).

Якщо в заповненому обсязі нагрітий газ знаходиться в спокої - то це підпорядковується закономірностям статиці газів. Однак, більш поширене явище динаміки газів.

У робочому просторі печей і димових каналах газ зазвичай рухається зі швидкістю 70-80 м/с і невеликих перепадах тиску ( Р≈100 мм вод.ст). Щільність газу при такому тиску не змінюється ρ=const. Вона може змінитися при підвищенні температури. Але, в таких елементах печі як форсунки, пальники швидкість руху газу 150-200 м/с до швидкості звуку, тому і щільність не буде постійною ρ≠const.

  1. Турбулентна та ламінарна швидкість газів.

Залежно від характеру руху розрізняють ламінарне (слоісте) і турбулентний (вихровий ) рух газів.

Ламінарним називається такий рух, при якому структури газу переміщаються паралельно одна іншій, не перетинаючись в потоці.

Турбулентним називається такий рух, при якому виникає безліч вихорів, що призводить до інтенсивного перемішування газів. Завдяки цьому в робочій камері печі встановлюється більш рівномірна температура, підвищується теплообмін, а звідси і продуктивність печі.

Рисунок 1. Розподіл швидкостей газового потоку при русі а) ламінарному б) турбулентному

  1. Тиск і напір газів.

Тиск, є сила, що діє на одиницю площі.

Розрізняють тиск абсолютний і надлишковий. Надлишковий тиск являє собою різницю між тиском в будь-якій ємності і в навколишній атмосфері.

Якщо тиск газу в ємкості менше атмосферного, то його називають розрядженим. - розрядження

- тиск повітря - тиск газу

Рух газу з робочого простору печі в димохід відбувається за рахунок надлишкового тиску, тому в металургійній промисловості користуються надлишковим тиском, яке прийнято називатинапір.

Розрізняють три види напору:

- геометричний;

-статичний;

- динамічний (швидкісний).

Геометричний напір характеризує рух вгору гарячих газів.

- геометричний напір

g – сила тяжіння, м/с²;

Н – висота напору, наяку перемістився газ, м;

- щільність повітря, кг/м³;

- щільність газу,кг/м³.

Статичний напір ( ) – є різниця тиску заключеного в сосуді газу і навколишнього середовища. Він характеризує той запас потенційної енергії, яким володіє 1м3 газової системи в об'ємі.

hст=Ргв

hcт=hізб

Динамічний напір спостерігається при русі газу. Він дорівнює:hдингω²/2

ω – швидкість руху газу, м/с.

ρг – щільність газу, кг/м³.

Повний напір: hΣ= hcт+ hдин(сумарний напір газу).

  1. Статика газів. Рівняння Ейлера.

Статика газів вивчає рівновагу (стан спокою) газів.Всі сили, що діють на об'єм газу можна розділити на об'ємні іповерхневі. До об'ємних відносяться сили, що діють на кожну частинку об'єму: сили тяжіння і сили інерції. Поверхневі сили, діють на одиницю поверхні якогось об'єму: це сили тиску і сили тертя.

Для статичних, що знаходяться в спокої газів, характерні сили тяжіння і сили тиску.

Сили інерції і сили тертя проявляються лише при русі середовища.

У нерухомому, статичному обсязі газу сили тяжіння діють по вертикалі осі Z і викликають зміну тиску. Це виражається рівнянням Ейлера:

Ρg=dp/dz – рівняння Ейлера для статичного об'єму.

dp- зміна тиску по висоті

dz – зміна висоти підйому газу

g – прискорення сили тяжіння, м/с².

Запишемо це ж рівняння для двох перетинів Z1 і Z2, розташованих на відстані Н один від одного за умови що ρ=const.

- рівняння Ейлера для різних перерізів. Основне рівняння статики газів.

геометричний тиск обумовлений силою тяжіння і залежний від щільності ρ і висоти Н стовпа газу.

Використання в виробничих печах:

1) якщо в печі нульовий тиск знаходиться на рівні поду (hcт=0) то вище поду воно більше атмосферного. Це призведе до вибивання гарячих газів через отвори і нещільності в стінках печі і викличе перевитрата палива, знос арматури печі.

2)якщо в печі нульовий тиск (hcт=0) знаходиться вище поду, то та частина печі, яка знаходиться нижче поду буде під розряженням, що викличе підсмоктування холодного повітря в піч. Холодне повітря знижує температуру печі, викликає перевитрата палива і найнебезпечніше - збільшує чад і окислення металу.

Тому піч по можливості роблять більш герметичною, а нульовий тиск (hcт=0)підтримують на рівні поду або трохи нижче.



Відображення документу є орієнтовним і призначене для ознайомлення із змістом, та може відрізнятися від вигляду завантаженого документу.

Нещодавно завантажили