3. Давление газов

Давление - сила, действующая на еди­ницу площади.

Различают давление абсолютное и избы­точное. Избыточное давление представляет собой разницу между давлением в какой-либо емкости и в окружающей атмосфере. Если давление емкости меньше атмосферного (отрицательное избыточное давление), то его называют разрежением.

В металлургической теплотехнике пользуются избыточ­ным (над атмосферным) давлением.

Различают три основ­ных вида: геометрическое, статическое, динамическое дав­ление.

Геометрическое давление обусловлено стремлением го­рячих газов подняться вверх. Если в результате разности плотностей окружающего воздуха и газа последний пере­местится на высоту Н, то геометрическое давление

где g — ускорение силы тяжести, м/с²;

ρ_в и ρ_г — плотность соответственно воздуха и газа, кг/м³;

Н— расстояние (вы­сота), на которое переместился газ, м.

Статическое давление (h_ст) — есть разность давлений заключенного в сосуде газа и окружающей среды. Оно мо­жет быть как положительным, так и отрицательным. Его величина определяется непосредственно из опыта с по­мощью U-образного манометра (пьезометра). Манометр надо устанавливать так, чтобы один конец его сообщался с атмосферой, а выходное отверстие другого конца было расположено перпендикулярно направлению потока газа.

Динамическое давление наблюдается при движении га­за. Оно равно

Динамическое давление также может быть определено непосредственно из опыта. Для этого один конец манометра подсоединяют перпендикулярно, а другой — навстречу направлению потока. Сумма статического и динамического давлений составляет полное давление h = h_ст+ h_дин, которое и воспринимается трубкой, помещен­ной навстречу потоку.

20

21

Но поскольку

постольку манометр в этом случае позволяет измерить ди­намическое давление.

4. Распределение давления по высоте печи

Избыточное давление, обу­словленное разностью плотностей воздуха и газа, играет важную роль в печах. Если нулевое давление (h_ст = 0) на­ходится на уровне пода (рис. 22), то над уровнем пода дав­ление в печи больше атмосферного. Это приводит к выби­ванию горячих газов через отверстия и неплотности в стен­ках печи, что в свою очередь ухудшает условия службы металлических конструкций печи и вызывает перерасход топлива.

Если нулевое давление поддерживать несколько выше уровня пода, то часть печи, расположенная ниже нулевого давления, будет находиться под разрежением, что вызовет подсос холодного воздуха в печь. Холодный воздух, поми­мо перерасхода топлива, снижает температуру печи и уве­личивает угар (окисление) металла. При нагреве металла вред от подсоса воздуха больше, чем от выбивания газов из печи, поэтому, чтобы исключить подсос воздуха в печь, нулевое давление поддерживают на уровне пода или не­много ниже, а для уменьшения выбивания газов из печи печь делают более герметичной.

22

Контрольные вопросы.

1. Что называется ламинарным движением?

2. Что называется турбулентным движением?

3. В чем заключается физический смысл геометрического давления?

4. В чем заключается физический смысл статического давления?

5. Что обуславливает избыточное давление?