Характер руху газів

2.

Теоретичні роботи Рейнольдса показали, що рух рідин і газів залежить від природи газів, розмірів газоходів і швидкості руху.

При малих швидкостях потік газу має струменеву будову, при цьому окремі струминки рухаються вздовж каналу прямолінійно і па­ралельно. Такий рух називається шаруватий або ламінарний.

Внаслідок дифузійного обміну і теплового руху частинок виникає хаотичний рух по всім напрямкам, який називається вихровим або турбулентним.

У печах, у газоходах великих діаметрів спостерігається складний рух газів:

· у центрі потоку: безпорадний, з завихреннями;

· у середній частині: інтенсивність вихроутворення послаблюється;

· у стінок: ламінарний рух, утворюється шар Прандтля, який є ма­лорухомим, гальмує рух газу. Цей шар має важливе значення: чим більш шорстка поверхня, тим більш сильне гальмуюче значення має шар Прандтля. Тому стан поверхні буде впливати на опір руху газів і тим більше, чим більш шорстка поверхня.

Рейнольдс показав, що перехід ламінарного руху газів у турбулентне відбувається при певних умовах, які характеризуються критерієм Рейнольдса:

ω d ρ μ ω d

Rе = -------, Якщо -- = v, то Re = ----

μ ρ v

де ω - середня швидкість, м/с,

d - гідравлічний діаметр, м,

ρ - густина газу, кг с²/м¹,

μ - коефіцієнт динамічної в'язкості, кг с/м²,

v - коефіцієнт кінематичної в'язкості, м²/с.

Перехід руху газів із ламінарного у турбулентний відбува­ється при критичних швидкостях, які дають величину критерію Re=2300. При цьому критична швидкість ω_кр буде:

2300 μ 2300 ν

ω_кр = ------ = --------

d ρ d

де ν - const при постійній температурі

Як видно із цієї формули, при постійній температурі кри­тична швидкість буде залежати тільки від діаметру газоходу, так як при постійній температурі ρ і μ будуть постійними.

При Re < 2300 - рух ламінарний,

При Re > 10000 - рух турбулентний,

При Re = 2300-10000 - рух перехідний.

На практиці це приводить до переміщення газу із місць великого тиску у місця з розрідженням, що сприяє циркуляції газів у пічному просторі.

На ряду з циркуляцією у печах великого об'єму мають міс­це "мертві" зони з дуже малою швидкістю циркуляції. В методичній печі у каналу подачі газу виникають "мертві" зони. В термічній печі з підподовою топкою спостерігається інтенсивна циркуляція газів, що пояснюється тим, що продукти горіння палива поки­дають горілку або форсунку з великою швидкістю, тоді на початку факела утворюється розрідження у зоні А. Продукти горіння палива проходять через зону Б, виходять через канал В у робочу камеру Г, частина виходить у димову систему, а частина засмоктується у топ­ку Б через канал А.

На поду печі підтримується атмосферний тиск, так як якщо тиск у печі буде вище або нижче атмосферного, то відбудеться ви­бивання газів із печі або підсмоктування холодного повітря у піч. Необхідний тиск підтримується регулюванням тяги із печі, роз­міщення і розміри димоходів вибирають так, щоб швидкість газів ωо у них не перевищувала 1-2 м/с.