气体射流(第二次).ppt
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1、流体力学流体力学北方民族大学化工学院北方民族大学化工学院任课教师:康亚明任课教师:康亚明穷究于理,成就与工穷究于理,成就与工2011年年6月月1日日内容回顾核心问题核心问题1:射流的分类射流的分类n n当出口速度较大,流动呈紊流状态时,叫做当出口速度较大,流动呈紊流状态时,叫做当出口速度较大,流动呈紊流状态时,叫做当出口速度较大,流动呈紊流状态时,叫做紊流射紊流射紊流射紊流射流流流流。n n在空调通风工程上所应用的射流,多为在空调通风工程上所应用的射流,多为在空调通风工程上所应用的射流,多为在空调通风工程上所应用的射流,多为气体气体气体气体紊流射紊流射紊流射紊流射流。流。流。流。n n射流主要
2、研究的是出流后的射流主要研究的是出流后的射流主要研究的是出流后的射流主要研究的是出流后的流速场、温度场和浓度流速场、温度场和浓度流速场、温度场和浓度流速场、温度场和浓度场场场场。n n射流分无限空间射流(射流分无限空间射流(射流分无限空间射流(射流分无限空间射流(自由射流自由射流自由射流自由射流)和有限空间射流)和有限空间射流)和有限空间射流)和有限空间射流(受限射流受限射流受限射流受限射流)。)。)。)。n n射流核心射流核心射流核心射流核心n n边界层边界层边界层边界层n n过渡断面(转折断面)过渡断面(转折断面)过渡断面(转折断面)过渡断面(转折断面)n n起始段及主体段起始段及主体段起
3、始段及主体段起始段及主体段n n扩散角(极角)扩散角(极角)扩散角(极角)扩散角(极角)射流结构射流结构核心问题核心问题2:射流的结构射流的结构包络图包络图核心核心a 值确定值确定,射流边界射流边界层的外边界线也就层的外边界线也就确定,射流即按一确定,射流即按一定的扩散角向前作定的扩散角向前作扩散运动,这就是扩散运动,这就是它的它的几何特征几何特征。应。应用这一特征,对用这一特征,对圆圆断面断面射流可求出射射流可求出射流半径沿射程的变流半径沿射程的变化规律化规律核心问题核心问题3:紊流射流的紊流射流的几何特征几何特征又又以直径表示以直径表示射流半径沿程的线形增长性射流半径沿程的线形增长性 用半
4、经验公式表示射流各横截面上的无因次用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布为:速度分布为:射流各截面上速度分布的相似性射流各截面上速度分布的相似性核心问题核心问题4:紊流射流的紊流射流的运动特征运动特征n n实验证明:实验证明:射流中任意点上的静压强均等射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强。于周围气体的压强。n n因各面上所受静压强均相等,则因各面上所受静压强均相等,则x轴向外力轴向外力之和为零。之和为零。n n据动量方程可知,各横截面上动量相等据动量方程可知,各横截面上动量相等动量守恒动量守恒,这就是射流的,这就是射流的动力学特征动力学特征。核心问题核心问题5:紊流射流的紊流射流
5、的动力特征动力特征 圆断面射流为例应用动量守恒原理截面上圆断面射流为例应用动量守恒原理截面上动量流量动量流量为:为:任意横截面上的动量流量则需积分:任意横截面上的动量流量则需积分:动量守恒式动量守恒式:射流各截面的动量守恒性射流各截面的动量守恒性第六章第六章 气体射流气体射流知识要点知识要点知识要点知识要点6-1 6-1 无限空间淹没紊流射流的特征无限空间淹没紊流射流的特征无限空间淹没紊流射流的特征无限空间淹没紊流射流的特征6-2 6-2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析6-3 6-3 平面射流平面射流平面射流平面射流6-4 6-4 温差或浓差射
6、流温差或浓差射流温差或浓差射流温差或浓差射流6-56-5*旋转射流旋转射流旋转射流旋转射流6-6 6-6 有限空间射流有限空间射流有限空间射流有限空间射流1 1、平面射流的几何特征与运动特征、平面射流的几何特征与运动特征、平面射流的几何特征与运动特征、平面射流的几何特征与运动特征2 2、温差或浓差射流的、温差或浓差射流的、温差或浓差射流的、温差或浓差射流的运动特征运动特征运动特征运动特征3 3、旋转射流的运动特征、旋转射流的运动特征、旋转射流的运动特征、旋转射流的运动特征 6-3 平面射流平面射流n n气体从狭长缝隙中外射运动时气体从狭长缝隙中外射运动时,射流只能在垂直射流只能在垂直条缝长度的
7、平面上扩散运动条缝长度的平面上扩散运动,如果条缝相当长,如果条缝相当长,这种流动可视为平面运动这种流动可视为平面运动,故称为平面射流。故称为平面射流。n n平面射流喷口高度以平面射流喷口高度以2b0表示,表示,tg=2.44a,其他其他几何、运动动力特征完全与圆断面射流相似。几何、运动动力特征完全与圆断面射流相似。n n和圆断面射流相比,流量沿程的增加,流速沿和圆断面射流相比,流量沿程的增加,流速沿程的衰减都要慢些,这是因为运动的扩散被限程的衰减都要慢些,这是因为运动的扩散被限定在垂直于条缝长度的平面上的缘故。定在垂直于条缝长度的平面上的缘故。段段名名参数名称参数名称符号符号符号符号圆断面射流
8、圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流扩散角扩散角 射流直径射流直径或半高度或半高度主主体体段段Db射流参数的计算射流参数的计算段名段名段名段名参数名称参数名称参数名称参数名称符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流主主主主体体体体段段段段轴心速度轴心速度轴心速度轴心速度流量流量流量流量QQ断面平均断面平均断面平均断面平均流速流速流速流速质量平均质量平均质量平均质量平均流速流速流速流速段名段名段名段名 参数名称参数名称参数名称参数名称符符符符号号号号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流起
9、起起起始始始始段段段段流量流量流量流量断面断面断面断面平均流速平均流速平均流速平均流速质量质量质量质量平均流速平均流速平均流速平均流速段名段名段名段名 参数名称参数名称参数名称参数名称 符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流起起起起始始始始段段段段核心长度核心长度核心长度核心长度喷嘴至喷嘴至喷嘴至喷嘴至极点距离极点距离极点距离极点距离收缩角收缩角收缩角收缩角6-4 温差或浓差射流温差或浓差射流n n射流本身的温度或浓度与周围气体的射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有温度、浓度有差异差异。n n温差、浓差射流分析,主要是研究射温差、浓差射
10、流分析,主要是研究射流温差、浓差分布场的规律,同时讨流温差、浓差分布场的规律,同时讨论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴心轨迹。心轨迹。在在实际实际应用中应用中,为简化起见为简化起见,可以认为可以认为:温度、温度、浓度内外的边界与速度内外的边界相同浓度内外的边界与速度内外的边界相同。热量扩散比动量扩散要快热量扩散比动量扩散要快,温度边界层比,温度边界层比速度边界层发展要快要厚。浓度扩散与温度速度边界层发展要快要厚。浓度扩散与温度扩散相似。扩散相似。实线:实线:实线:实线:速度边界层速度边界层速度边界层速度边界层虚线:虚线:虚线:虚线:温度边界层温度边界层温度边界层温
11、度边界层试验得出:截面上温度分布、浓度分布与速试验得出:截面上温度分布、浓度分布与速度分布关系如下:度分布关系如下:截面上任一点温差截面上任一点温差截面上任一点温差截面上任一点温差轴心上温差轴心上温差轴心上温差轴心上温差 与动力特征类似,热力特征是:与动力特征类似,热力特征是:在在等压等压的情况下,以周围气体的焓的情况下,以周围气体的焓值作为起算点,射流值作为起算点,射流各横截面上的各横截面上的相对焓值不变相对焓值不变。轴心温差:轴心温差:质量平均温差:质量平均温差:该温差乘该温差乘Qc,便得出相对焓值。,便得出相对焓值。起始段质量平均温差:起始段质量平均温差:书上错了书上错了书上错了书上错了
12、,改过来改过来改过来改过来书上错了书上错了书上错了书上错了,改过来改过来改过来改过来浓差温差的射流计算见表浓差温差的射流计算见表6-4射流弯曲射流弯曲n n温差射流或浓差射流由于温差射流或浓差射流由于温差射流或浓差射流由于温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同密度与周围密度不同密度与周围密度不同密度与周围密度不同,所受重所受重所受重所受重力与浮力不相平衡力与浮力不相平衡力与浮力不相平衡力与浮力不相平衡,使整个射流将发生使整个射流将发生使整个射流将发生使整个射流将发生向下或向上弯曲向下或向上弯曲向下或向上弯曲向下或向上弯曲,但整个射流仍可看作是但整个射流仍可看作是但整个射流仍可看作是但整个射流
13、仍可看作是对称于轴心线对称于轴心线对称于轴心线对称于轴心线。n n取轴心线上单位体积流体作为研究对象,只考虑受重力取轴心线上单位体积流体作为研究对象,只考虑受重力取轴心线上单位体积流体作为研究对象,只考虑受重力取轴心线上单位体积流体作为研究对象,只考虑受重力和浮力作用,推导轴心线弯曲轨迹公式。和浮力作用,推导轴心线弯曲轨迹公式。和浮力作用,推导轴心线弯曲轨迹公式。和浮力作用,推导轴心线弯曲轨迹公式。xyAAyxd射流轴线的弯曲射流轴线的弯曲A由由气体状态方程气体状态方程式,在等压状态下,有:式,在等压状态下,有:xyAAyxdAj:j:垂直向上的加速度垂直向上的加速度垂直向上的加速度垂直向上的
14、加速度将轴心温差换成了轴心速度关系将轴心温差换成了轴心速度关系将将 代入,积分,并与实验数据对比后得:代入,积分,并与实验数据对比后得:记在表记在表记在表记在表6-46-4上上上上为为阿基米德准数阿基米德准数用喷嘴直径除之,得无因次轨迹方程为:用喷嘴直径除之,得无因次轨迹方程为:对于平面射流:对于平面射流:6.5 6.5 旋转射流旋转射流气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流本身一面旋转,一面向周围介质中扩散前进,称本身一面旋转,一面向周围介质中扩散前进,称本身一面旋转,一
15、面向周围介质中扩散前进,称本身一面旋转,一面向周围介质中扩散前进,称为旋转射流。为旋转射流。为旋转射流。为旋转射流。一、基本特征一、基本特征旋转是旋转射流基本特征,旋转使射流获得向旋转是旋转射流基本特征,旋转使射流获得向旋转是旋转射流基本特征,旋转使射流获得向旋转是旋转射流基本特征,旋转使射流获得向四周扩散的离心力。和一般射流比较,四周扩散的离心力。和一般射流比较,四周扩散的离心力。和一般射流比较,四周扩散的离心力。和一般射流比较,扩散角大,扩散角大,扩散角大,扩散角大,射程短,射流的紊动性强射程短,射流的紊动性强射程短,射流的紊动性强射程短,射流的紊动性强。二、旋转射流的流速分布二、旋转射流
16、的流速分布旋转射流的速度分解为三个分量:旋转射流的速度分解为三个分量:(1 1)沿射流前进方向的)沿射流前进方向的轴向速度轴向速度 (2 2)在横截面上沿半径方向的)在横截面上沿半径方向的径向速度径向速度 (3 3)在横截面上做圆周运动的)在横截面上做圆周运动的切向速度切向速度 三、旋转射流压强分布三、旋转射流压强分布 旋流器出口的旋转射流中心压力低于旋流器出口的旋转射流中心压力低于大气压强的,随着旋转射流沿轴向前进,大气压强的,随着旋转射流沿轴向前进,静压强静压强p p越来越接近越来越接近p pa.a.旋转射流中心由于旋转射流中心由于低于大气压强,具有强烈的卷吸能力。低于大气压强,具有强烈的
17、卷吸能力。四、旋转强度 旋转强度表征旋转射流的特性。其值越大,旋转强度表征旋转射流的特性。其值越大,旋转强度表征旋转射流的特性。其值越大,旋转强度表征旋转射流的特性。其值越大,旋转射流的旋转越厉害,回流区越大,旋转扩旋转射流的旋转越厉害,回流区越大,旋转扩旋转射流的旋转越厉害,回流区越大,旋转扩旋转射流的旋转越厉害,回流区越大,旋转扩散角也越大,射程越短。散角也越大,射程越短。散角也越大,射程越短。散角也越大,射程越短。6.5 有限空间射流有限空间射流射流结构射流结构n n边界橄榄状边界橄榄状n n有回流区有回流区n n流线呈闭合状流线呈闭合状n n射流分三阶段射流分三阶段自由扩张段自由扩张段
18、有限扩张段有限扩张段收缩段收缩段n n贴附射流贴附射流送、回风的形式与特点(一)上送送、回风的形式与特点(一)上送送、回风的形式与特点(一)上送送、回风的形式与特点(一)上送送、回风的形式与特点(一)上送送、回风的形式与特点(二)中送射流的工业应用射流的工业应用n n石油化工行业石油化工行业石油化工行业石油化工行业n n石油开采存储行业石油开采存储行业石油开采存储行业石油开采存储行业n n海洋运输与船舶业海洋运输与船舶业海洋运输与船舶业海洋运输与船舶业n n橡胶行业橡胶行业橡胶行业橡胶行业n n冶金行业冶金行业冶金行业冶金行业n n管道行业管道行业管道行业管道行业n n汽车行业汽车行业汽车行业
19、汽车行业n n采矿行业采矿行业采矿行业采矿行业n n民用建筑行业民用建筑行业民用建筑行业民用建筑行业n n民用与军用航空业民用与军用航空业民用与军用航空业民用与军用航空业n n电力工业与核电工业电力工业与核电工业电力工业与核电工业电力工业与核电工业n n铁路运输业铁路运输业铁路运输业铁路运输业n n酿造与食品加工业酿造与食品加工业酿造与食品加工业酿造与食品加工业n n市政工程与高速公路行业市政工程与高速公路行业市政工程与高速公路行业市政工程与高速公路行业n n平台上和储罐上的石蜡、原油沉积物的清除,钢平台上和储罐上的石蜡、原油沉积物的清除,钢管上的泥渣、油污及水泥渣等。管上的泥渣、油污及水泥渣
20、等。推荐使用压力:(7001400bar)原油储罐清洗现场原油储罐清洗现场原油储罐超高压清洗设备原油储罐超高压清洗设备 清除船体船坞,平台上的储存罐和锅炉上的海洋生、植物、清除船体船坞,平台上的储存罐和锅炉上的海洋生、植物、清除船体船坞,平台上的储存罐和锅炉上的海洋生、植物、清除船体船坞,平台上的储存罐和锅炉上的海洋生、植物、浮漆及锈,水下清除管道上和钻井平台上的贝壳类动物和植浮漆及锈,水下清除管道上和钻井平台上的贝壳类动物和植浮漆及锈,水下清除管道上和钻井平台上的贝壳类动物和植浮漆及锈,水下清除管道上和钻井平台上的贝壳类动物和植物。物。物。物。推荐使用压力:(500700bar)n n本产品
21、适用于:清洗橡胶厂的热交换器、反应器、储存罐、反应釜及管道上的胶本产品适用于:清洗橡胶厂的热交换器、反应器、储存罐、反应釜及管道上的胶本产品适用于:清洗橡胶厂的热交换器、反应器、储存罐、反应釜及管道上的胶本产品适用于:清洗橡胶厂的热交换器、反应器、储存罐、反应釜及管道上的胶乳,丁晴橡胶和水垢。乳,丁晴橡胶和水垢。乳,丁晴橡胶和水垢。乳,丁晴橡胶和水垢。n n本设备具有体积小、压力高、流量大、运行平稳安全,配合专用清洗执行附件使本设备具有体积小、压力高、流量大、运行平稳安全,配合专用清洗执行附件使本设备具有体积小、压力高、流量大、运行平稳安全,配合专用清洗执行附件使本设备具有体积小、压力高、流量
22、大、运行平稳安全,配合专用清洗执行附件使用,清洗效率高。用,清洗效率高。用,清洗效率高。用,清洗效率高。n n此外设备可配有超压保护、缺水保护、油温过高保护、油位过低保护、电机过载此外设备可配有超压保护、缺水保护、油温过高保护、油位过低保护、电机过载此外设备可配有超压保护、缺水保护、油温过高保护、油位过低保护、电机过载此外设备可配有超压保护、缺水保护、油温过高保护、油位过低保护、电机过载保护、电源换向保护等基本保护措施保护、电源换向保护等基本保护措施保护、电源换向保护等基本保护措施保护、电源换向保护等基本保护措施。推荐使用压力:(7001400bar)n n清除换热器、锅炉、加料槽、储仓的污垢
23、,轧辊清洗、轧材表面除鳞。清除换热器、锅炉、加料槽、储仓的污垢,轧辊清洗、轧材表面除鳞。n n热交换器,烟炉,平炉,熔炉,料槽和料斗上的水垢、焦炭。矿石或石灰。热交换器,烟炉,平炉,熔炉,料槽和料斗上的水垢、焦炭。矿石或石灰。推荐使用压力:(7001400bar)重工业用超高压水清洗机重工业用超高压水清洗机n n再涂层前的除漆、除锈,清除管道连接头密封胶水及化学物质,除漆,除油,再涂层前的除漆、除锈,清除管道连接头密封胶水及化学物质,除漆,除油,各种管道内的淤泥及沉渣清除。各种管道内的淤泥及沉渣清除。推荐使用压力:(7001400bar)n n清洗汽车制造行业及输送机上的油漆及焊渣,喷漆室的喷
24、台、地板格栅、排清洗汽车制造行业及输送机上的油漆及焊渣,喷漆室的喷台、地板格栅、排清洗汽车制造行业及输送机上的油漆及焊渣,喷漆室的喷台、地板格栅、排清洗汽车制造行业及输送机上的油漆及焊渣,喷漆室的喷台、地板格栅、排气扇的排气管、排水沟、油槽及油漆废料坑。气扇的排气管、排水沟、油槽及油漆废料坑。气扇的排气管、排水沟、油槽及油漆废料坑。气扇的排气管、排水沟、油槽及油漆废料坑。n n本设备具有体积小、重量轻、压力高、流量大、运行平稳安全。配合专用清本设备具有体积小、重量轻、压力高、流量大、运行平稳安全。配合专用清本设备具有体积小、重量轻、压力高、流量大、运行平稳安全。配合专用清本设备具有体积小、重量
25、轻、压力高、流量大、运行平稳安全。配合专用清洗执行附件使用,清洗效率高。此外,设备配有超压保护、进水口缺水保护、洗执行附件使用,清洗效率高。此外,设备配有超压保护、进水口缺水保护、洗执行附件使用,清洗效率高。此外,设备配有超压保护、进水口缺水保护、洗执行附件使用,清洗效率高。此外,设备配有超压保护、进水口缺水保护、油温过高保护、油位过低保护、电机过载保护、电源换向保护等基本保护措油温过高保护、油位过低保护、电机过载保护、电源换向保护等基本保护措油温过高保护、油位过低保护、电机过载保护、电源换向保护等基本保护措油温过高保护、油位过低保护、电机过载保护、电源换向保护等基本保护措施。如客户需要,还可
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- 气体 射流 第二次
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