Тема 2.5. Истечение газа через отверстие

Истечение газа через отверстие имеет место при работе форсунок, при выбивании газа через отверстие в стенках печи и в др. случаях.

Количество газа вытекающего через отверстий, зависит от площади поперечного сечения и формы отверстия, давления под которым происходит истечение.

Отверстие с острыми краями

II

I

F

₂

F₂

ω₁

p₁

I

p₂

II

Уравнение Бернулли для сечения I-I и II-II примет вид:

Т.к. размер сосуда большой, можно принять, что скорость газа в 1 сечении равна 0, тогда:

откуда скорость газа во II сечение:

, где

F₂ – самое узкое сечение струи;

F – сечение струи;

  коэффициент сужения струи.

Для тонких стенок  = 0,63.

Для определения расхода газа V, м³/с, через отверстие сечением F найдем произведение:

V = F₂  ₂ =   F  ₁, то есть (1)

Отверстие с цилиндрической насадкой с острыми краями

I

II

III

П

I

II

III

₁

p₁

₂

₃

F₂

F₃

ри вытекании газа из сосуда больших размеров с p₁ и ₁ = 0 через короткую цилиндрическую насадку сечением F₃ в среду с p₃ = p₀ уравнение Бернулли для сечения I-I и III-III примет вид:

где

 потери напора при сжатии струи.

По уравнению неразрывности движения для сечений II-II и III-III:

F₂  ₂ = F₃  ₃.

Принимая во внимание сжатие струи, то есть F₂ =   F₃, получим:

  F₂  ₂ = F₃  ₃, откуда ₂ = ₃/.

Уравнение Бернулли запишется как:

или

Принимая  = 0,63 и p₁ – p₃ = h, получим скорость истечения и расход газа . (2)

Отверстие с цилиндрической насадкой с закругленными краями на входе

I

III

П

I

₁

p₁

III

₃

p₃

ри закругление краев насадки так что форма закругления соответствует форме струи потери напора при сжатии струи отсутствует и уравнение Бернулли для сечения I-I и III-III примет вид:

но p₁ – p₃ = , откуда и .

Отверстие с конической насадкой с закругленными краями на входе

I

II

III

Д

₁

p₁

₂

₃

p₂

p₃

I

II

III

ля этого случая уравнение Бернулли для сечения I-I и III-III запишется в виде:

но p₁ – p₃ = h, откуда ₃ и V находятся по формулам:

и . (3)

Т

d_у

ема 2..6. ЕСТЕСТВЕННОЕ И ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ГАЗА

Е

d₀

d₀ = 1,5d_y

d_y  0,8 м

Н  16 м

стественное движение газа обеспечивается движением газов за счет разряжения, создаваемого дымовой трубой.

Находящийся внутри трубы столб горячих газов создает геометрический напор у ее основания, который расходуется на создание разряжения у основания трубы. Он необходим для преодоления всех сопротивлений на пути движения дымовых газов.

Высота трубы должна быть больше на 35 м самого высокого здания.

Если в дымовых газах содержится SO₂, то Н_тр  4070 м.

_дыма = 2,53 м/с.

Так как разряжение, создаваемое дымовой трубой зависит от плотности атмосферы, расчеты ведутся на самое неблагоприятное время года – лето.

Для регулирования давления печи устанавливают шибер у основания трубы. В большинстве плавильных печей цветной металлургии применяется естественная тяга, а когда отходящие газы имеют низкую температуру, возникает необходимость в искусственной тяге.

Принудительное движение

Принцип эжекции: струя инжектируемого газа, выходя с большой скоростью из сопла, создает разряжение и увлекает за собой эжектируемый газ из окружающего пространства. Эжекция производится вентеляторным или компрессорным воздухом или газом под давлением.

Газовый тракт металлургической печи состоит из:

• газоходов;

• дымовой трубы;

• воздухо- и газопровода;

• пылеулавливающих устройств;

• котлов-утилизаторов;

• и др.