炼焦炉的气体力学原理及其应用课件.ppt

《炼焦炉的气体力学原理及其应用课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、炼焦炉的气体力学原理及其应用第九章炼焦炉的气体力学原理及其应用第一节焦炉实用气流方程式及其应用第二节烟囱的原理和计算第三节焦炉的废气循环炼焦炉的气体力学原理及其应用第一节焦炉实用气流方程式及其应用一、流体力学基本知识1．气体状态方程气体有两种特性:其一是没有一定的外形，其二是能够压缩。与此同时，气体容器内的压力和温度也会变化。这就说明气体的温度、压力和体积之间存在一定的关系。气体定律表明气体从一种状态（温度、压力、体积）变化到另一种状态时，气体的温度、压力和体积的关系为：（9-1）式中P1、V1、T1————气体在一种

2、状态下的绝对压力、体积、温度，其单位分别为Pa、m3、℃；P2、V2、T2————气体在另一种状态下的绝对压力、体积、温度；n————气体物质量，kmol；R————气体常数，R=8.3143kJ/(km0l•k)炼焦炉的气体力学原理及其应用2．浮力如图9-1装置中，在a图连通器下部有一旋塞把连通器两侧的水银和水隔开，两者高度一样。如果打开旋塞，由于水银密度大，水银就会把水压出连通器外（如b图）。同理，在焦炉系统内（图9-2），烟囱内充满热废气，由于热废气密度比大气密度小，热的废气就会不断的被外界大气压出烟囱，此时废气

3、盘进风门就相当于连通器的旋塞，风门打开后，外界的冷空气便进入焦炉加热系统与煤气相遇燃烧产生热废气，补充了烟囱排出的废气，使烟囱内保持热废气柱存在，从而成为焦炉加热系统内气体流动的动力。根据上述原理，即把空气柱和热废气柱作用在烟囱根部同一水平的压力差称为浮力。炼焦炉的气体力学原理及其应用，Pa（9-2）式中---烟囱高为m时所产生的浮力，Pa；---大气压，Pa；、---大气及热废气的密度，㎏/m³；----烟囱的高度，m。图9-1连通器内产生浮力原理图图9-2焦炉烟囱产生浮力原理炼焦炉的气体力学原理及其应用3．阻力与阻

4、力系数气体在管道中流动时，由于气体分子与管壁之间，气体分子与气体分子之间的摩擦都会产生阻碍气体流动的阻力。气体在直径与流向没有变化的管道中流动时所产生的阻力均匀分布在整个管道上，称摩擦阻力；气体在直径或流向改变的管道中流动时所产生的阻力，称为局部阻力。在焦炉加热系统内，局部阻力所造成的压力损失占全部阻力损失的绝大部分，而摩擦阻力造成的压力损失较少，阻力越大，压力损失越大。炼焦炉的气体力学原理及其应用气体流动产生阻力，反过来阻力又阻碍气体流动，且流动速度越大，阻力亦越大。阻力可用下列公式进行计算：（9-3）式中△P——气

5、体流动所产生的阻力，Pa；——阻力系数。阻力系数与通道的光滑程度、形状、尺寸以及气体在通道内的流动状态有关，阻力系数由实验所得，在计算中一般选用与操作情况相类似条件下的阻力系数。炼焦炉的气体力学原理及其应用阻力系数分直管阻力系数和局部阻力系数两种类型。其中——摩擦系数；L——管道长度，m；de----管道直径或通道的当量直径,m。非圆形管道de=炼焦炉的气体力学原理及其应用二、焦炉内气体流动的特点单位质量流体稳定流动过程的机械能量衡算式（柏努利方程式）的形式如下：=++∑，J/kg(9-4)式中——位能；——压力能；—

6、—动能；∑——损耗能。利用上述公式时应符合下列条件：⑴稳定流动；⑵沿通道单向流动；⑶流体流动时可视为不可压缩；⑷公式中各项均为该断面处的平均值；⑸相对同一基准面。炼焦炉的气体力学原理及其应用由于则====（9-5）式中T1、T2——不同截面处气体的温度，K；、——T1、T2温度下气体的密度，㎏/m³。(3)焦炉加热系统不仅是个通道，而且起气流分配作用。此外，集气管、加热煤气主管和烟道等也均有分配和汇合全炉气体的作用。在这些分配道中压力和流量的变化影响很大，因此要考虑变量气流时的流动特点。炼焦炉的气体力学原理及其应用(4

7、)方程式中、P、分别为位压力、静压力和动压力，三者之和即为总压，因此在稳定流动时，柏努利方程式表现为：总压差=阻力流体流动时，总压差与阻力同时存在于流体的流动过程中，当其中任何一方发生变化时，平衡就被破坏，稳定流动转变为不稳定流动，流量将发生变化，并在流量改变后的条件下，总压差和阻力达到新的平衡。焦炉加热中为了调节流量，按这一原理，可以采用两种手段：即通过改变煤气、废气的静压力来改变系统的总压差；或通过改变调节装置的开度（局部阻力系数）来改变系统的阻力。炼焦炉的气体力学原理及其应用三、焦炉实用气流方程式及其应用为便于焦

8、炉上应用，式(9-4)以压力形式可表示为：+=++，Pa(9-6)式中=---流体通过断面1-2间的阻力，Pa；---调和平均密度，kg/m3；---气体在0℃下的密度，kg/m3。为考虑炉外空气对炉内热气流的作用，以及不同区段的流动特点，实用上常把上式转化为下述各种形式。炼焦炉的气体力学原理及其应用1．上升气流公式如图9-3为气