Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Струминний рух газів

Розрізняють рух газів канальний і струминний. Канальний рух це той, який здійснюється у результаті потенціальної енергії потоку: рух газів у димовій трубі за рахунок зменшення геометричного тиску або у горизонтальному каналі за рахунок зменшення статичного тиску. Струминний рух той, що здійснюється за рахунок динамічного впливу струмина.

Рух газів у робочому просторі печей і сушарок, які опалюються газоподібним і рідким паливом, а також повітрям, нагрітим в електрокалориферах, визначаються характером струмина, які виходять із горілок, форсунок або повітророздавальних камер. Для вірної організації руху газів у печах і сушарках необхідно знати основні властивості струмина.

Вільний (заповнений) струмин той, який не обмежений твердими стінками і витікає в середовище з такою ж густиною. Крім того рух газів, створений топкою і димовою трубою, у печах рухаються гази під динамічним впливом струмина форсунки або горілки. Між частинками повітря, які рухаються з великою швидкістю, і навколишніми нерухомими частинками виникає сила тертя, яка приводить у рух нерухомі частинки і уповільнює рух частинок струмину. У свою чергу, приведені у рух частинки захоплюють за собою нові шари повітря, але при цьому гублять свою швидкість. У результаті кількість повітря збільшується, а швидкість руху падає. Гальмуюча дія захоплених частинок поступово передається до осі струмина.

Ділянка струмина, на якому вісьова швидкість залишається рівною початковій швидкості називається початковою. Її довжина складає 5,6-6 діаметрів насадка. На основній ділянці відбувається зменшення швидкості по всьому перерізу струмина, у тому числі і на осі струмина. (Мал.1.11).

На малюнку представлена схема руху і показано розподілення швидкостей у струмині газу. На початковій ділянці швидкість струмина дорівнює максимальній. Далі швидкість стає все менше і менше. Кут розширення струмина знаходиться у межах від 18 до 26º. Переріз вільного струмина, незалежно від її початкової форми, швидко стає круглим. Якщо температура струмина вище температури навколишнього середовища, то крім інерційних сил на струмин діють сили ваги, які направлені угору і викривляють вісь струмина.

При конструюванні печей необхідно враховувати траєкторію руху потоку газу, для покращення процесу теплообміну.

Струмині можуть бути направлені:

- паралельно, якщо вісі двох струменів паралельні і знаходяться на близькій відстані один від одного, то при взаємодії струменів відбувається скорочення поверхні, через яку у струмин поступає навколишнє середовище, кут розкриття струменів зменшується, а далекобійність їх збільшується;

- назустріч один одному, при зустрічі струменів відбуваються:

1) зміни їх форми, які залежать від кута зустрічі, співвідношення розмірів і початкових швидкостей;

2) зміна напрямку руху і перемішування, яке тим значніше, чим більший кут зустрічі і більші початкові швидкості струменів;

- під кутом до поверхні, чим більший кут тим більший тиск виявляється на поверхні і менша далекобійність струмина, при збільшені кута від 0 до 90˚ тиск струмина на лощину збільшується від 0 до max.

Обмеженим називається струмин який обмежений з однієї або з двох сторін площиною.

1) взаємодія струмина з площиною

Якщо струмин направлений паралельно твердій площині, яка розміщена на невеликій відстані від осі струмина, то далекобійність такого струмина збільшується.

Вільний струмин газу розповсюджується у середовищі нерухомого газу на меншу довжину, ніж струмин газу, який направлений під деяким кутом до поверхні. Це пояснюється тим, що опір руху струмина газу у середовищі нерухомого газу більше, ніж при русі його вздовж поверхні.

Струмин газу, направлений на поверхню під кутом не більше 30˚ буде рухатися вздовж цієї поверхні, розтікаючись по ній, тобто буде стелитися по стінці - це явище називається настильністю полум'я. Це пояснюється тим, що завдяки меншій поверхні опору з навколишнім середовищем приєднана до струмину маса зменшується і тому зменшується її гальмуючий вплив.

Властивість настильності струмину використовується для отримання настильного факелу у печах. У цьому випадку струмин створює потужний потік газів у печі. Цей потік, коли вдаряється у протилежну стінку, розходиться у всі боки, при цьому рухається вздовж стін, своду і поду печі.

Далекобійність струмина, який рухається настильно по стінці, залежить від кута стінки і від властивостей її поверхні. При куті більше 30˚ струмин затухає також, як і вільний.

2) струмин, який протікає через трубу

Якщо струмин протікає через відкриту з обох кінців трубу, то до зустрічі із стінками труби струмин стикається з атмосферою, яка заповнює трубу. При виході струмина із насадка утворюється розрідження, під дією якого у трубу поступає повітря із навколишнього середовища. Устаткування які основані на використанні таких властивостей, називають струминними приладами.

Їх використовують як для нагнітання, так і для відсмоктування газів. Прилад, призначений для нагнітання, називають інжектором, а для відсмоктування - ежектором.

Інжектори застосовують у газових горілках, у яких газ, що випливає із сопла з великою швидкістю, підсмоктує необхідне для горіння повітря. Струминні прилади часто мають ділянки, що розширюються - дифузори, що підвищують КПД приладу.

При проектуванні печей враховують властивості вільних і обмежених струменів:

· для забезпечення рівномірної температури в печі паливо спалюють використовуючи велику кількість горілок і форсунок, рівномірно розподілених по печі, перемішування струменів - факелів сприяє вирівнюванню температури;

· струмини-факели не направляють на виріб щоб уникнути їхнього місцевого перегріву;

· горілки і форсунки не розташовують біля вікон і інших отворів щоб уникнути підсмоктування холодного повітря;

· горілки і форсунки не розташовують проти вікон печі, щоб уникнути виходу нагрітого газу з печі.

3) рух струменя в камері

При русі струмина в обмеженому просторі утвориться проточна частина і циркуляційна зона, відносні розміри, поле швидкостей і поле тисків якої визначається формою і розміром простору, у якому здійснюється рух.

На мал. 1.13 бачимо, що зовнішні шари газу, що мають малі швидкості внаслідок тертя об навколишню нерухому масу газу, будуть відгалужуватися і повертатися в зворотну сторону, тобто у бік менших тисків (процес рециркуляції). По довжині струмина, що поширюється в обмеженому просторі, спостерігається деякий критичний переріз, до якого струмин розповсюджується, як у вільному просторі, із приєднанням газів з рециркуляційної зони; після критичного перетину струмин починає віддавати приєднану масу в рециркуляційну зону.

Захоплення продуктів горіння струменем газу є чинником позитивним, тому що воно перешкоджає утворенню мішків холодних газів і змушує всю масу газів рухатися в робочій камері печі.

У полум'яній плавильній печі продукти горіння будуть спрямовані під деяким кутом до поверхні ванни, будуть рухатися уздовж цієї поверхні, відрив струменя газів від поверхні можливий лише при малих швидкостях унаслідок прагнення гарячих газів піднятися нагору, тобто під впливом геометричного тиску.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒