第9章-炼焦炉的气体力学原理及其应用ppt课件.ppt

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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：PV=nRT炼焦炉的气体力学原理及其应用，Pa（9-2）式中---烟囱高为Hm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，

2、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2．浮力炼焦炉的气体力学原理及其应用3．阻力与阻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

3、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。阻力计算公式：（9-3）式中△P——气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

4、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；——动能；∑——损耗能。(1)利用上述公式时应符合下列条件：稳定流动；沿通道单向流动,分段计算；流体流动时可视为不可压缩；公式中各项均为该断面处的平均值；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

5、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。(2)密度参数采用平均值的计算炼焦炉的气体力学原理及其应用(4)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=阻力流量调节：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

6、流量，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，实用转化为各种具体形式时的公式。1．上升气流公式如图9-3为气体在通道内

7、由下往上流动，通道外空气可看作静止，则柏努利方程只有静压和位压：通道外：通道内：=+++上述两式相减得：=称和分别为始点与终点的相对压力，并以和表示。且令=h1-2，则上式整理后得：=-炼焦炉的气体力学原理及其应用焦炉内对于截面积流量不变的通道，一般与其它项相比甚小，可忽略不计，则上式简化为：=(9-7)式中为气柱的热浮力。其中为热气柱作用在1-1面上的位压力，为同一高度冷空气柱作用在该底面的位压力。因，故热浮力即空气柱与热气柱的位压力差，其作用是推动热气体向上流动。气柱愈高，空气和热气体的密度差愈大时

8、，热浮力也愈大。式(9-7)即为焦炉内上升气流的基本公式，当热浮力<阻力时，；热浮力>阻力时，。炼焦炉的气体力学原理及其应用2．下降气流公式如图9-4，热气体在通道内下降流动时，始点在上部，相对压力仍为，终点在下部，相对压力为。在忽略动压力项时，同理可导出下降气流公式：=(9-8)由式(9-8)表明，下降气流流动时，热浮力与阻力一样，均起阻碍气流运动的作用，故。炼焦炉的气体力学原理及其应用[例9-1]焦炉压力制度规定，在推焦前20min，吸