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氣流由管嘴噴射到大型臺(tái)車爐大的空間并帶動(dòng)周圍介質(zhì)的流動(dòng)就是射流。在火焰爐內(nèi),燃?xì)饧訜釥t、蓄熱式加熱爐重油的霧化與燃燒,氣體燃料的混合及燃燒,火焰的組織等都靠燒嘴噴出的射流作用。
自由射流
氣體由管嘴噴射到一個(gè)無限大的空間內(nèi),該空間充滿了靜止的,隧道式焙燒爐、燃?xì)馔嘶馉t并與噴人氣流物理性質(zhì)相同的介質(zhì),這種射流叫自由射流。自由射流的示意圖見圖2-37,
當(dāng)射流噴出管嘴后,由于氣體質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散和分子的a性作用,氣體質(zhì)點(diǎn)把動(dòng)量通過碰撞傳給了周圍靜止的介質(zhì),帶動(dòng)了介質(zhì)一起運(yùn)動(dòng)。氣體剛流出時(shí)只有x軸方向的速度,流入空間后由于動(dòng)量的傳輸,流股逐漸擴(kuò)大,成為三維的空間流動(dòng)。因?yàn)楸粠?dòng)的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)參加到射流中來,并向射流中心擴(kuò)散,這樣沿運(yùn)動(dòng)方向L射流截面不斷擴(kuò)張,流量不斷加大,速度隨之降低。所以自由射流的噴出介質(zhì)與周圍介質(zhì)同時(shí)進(jìn)行著動(dòng)量交換和質(zhì)量交換.也就是兩種介質(zhì)的混合過程。
由圖2-37可以看到,自由射流沿長(zhǎng)度方向的動(dòng)量不變,這表示噴出介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在與周圍介質(zhì)碰撞以后,加熱爐、退火爐雖然造成動(dòng)量的減小,但被碰撞質(zhì)點(diǎn)卻得到了動(dòng)量而運(yùn)動(dòng),所以二者動(dòng)量的總和保持不變。至于動(dòng)能的減少是由于運(yùn)動(dòng)快的氣體與被帶動(dòng)起來的運(yùn)動(dòng)較慢的介質(zhì)之間因碰撞而造成動(dòng)能的損失,損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了熱。
隨著射流流**的不斷增加,射流各截面上的速度分布也發(fā)生變化,靠近靜止介質(zhì)邊緣的速度下降較快,而中心的流速下降較慢。氣體射流起始直徑越大,中心流速的下降越慢。在管嘴出口一段距離內(nèi),被帶人的質(zhì)點(diǎn)還未擴(kuò)散到射流中心,中心流速?zèng)]有減慢的這一段。稱為始段(或首段),長(zhǎng)度大約是噴口直徑do的6倍。深井爐、焙燒爐在始段以后的部分叫主段,這時(shí)中心流速開始降低。自由射流的張角為18'-26*.在主段流中心線上任意一點(diǎn)的流速都和初始速度zw有關(guān),根據(jù)實(shí)驗(yàn),自由射流中心線上速度的衰減規(guī)律可以用一定的關(guān)系式來表達(dá)。對(duì)于圓形射流符合下列關(guān)系式:式中a—實(shí)驗(yàn)常數(shù),等于0.07-0.08;ro—管嘴斷面半徑,I—離管口的距離.自由射流主段內(nèi),任意截面上速度分布曲線以無因次坐標(biāo)表示都是相同的。圖2-38是圓形射流主段內(nèi)斷面上的速度分布,其中縱坐標(biāo)為w/w,P,橫坐標(biāo)為r/ r,. w表示某斷面上距中心線r處的流速,r,為該截面上射流的半徑。曲線符合下列關(guān)系:通過任一截面的射流流量4v,可用該截面的平均流速乘以截面積,但射流的邊界很難確定,r,不易測(cè)得,所以不便應(yīng)用。但流量可以通過下列關(guān)系式來求得:
式中qv.—噴出氣體的體積流量;qv,—通過距管嘴距離為I的截面處的體積流量.