如果是以燃料為熱源的加熱爐,都是依靠嫩料燃燒后生成的氣態嫩燒產物,在其流動過程中把熱能傳遞給被加熱金屬。然后煙氣通過余熱利用裝置和排煙系統排至大氣中。燃燒所用的空氣和氣體燃料的輸送,也涉及到氣體的流動。這些問題的解決,都要掌握必要的氣體力學知識。爐子氣體力學是研究爐子系統氣體平衡和運動規律的科學,它的特點是氣體溫度較高,溫度和密度的變化較大,而且在氣體流動過程中伴隨著熱交換。
氣體及其物理性質
研究氣體的平衡與運動規律,應首先對氣體的主要物理性質有所了解。 氣體與液體都是分子內聚力很小,容易產生變形和流動的流體,它們平衡與運動的規律都是彼此相同或相似的。氣體與液體之間有共同點。但也有一些差異:一般液體被視為不可壓縮的,而氣體是可以壓縮的。在加熱爐內,由于相對壓力很小,為了使問題簡化,可以認為爐氣是不可壓縮的,只有類似氣體通過高壓噴嘴這類問題,才考慮其密度的變化。其次,氣體體積與溫度成正比,而液體體積幾乎不隨溫度變化。液體在容器中有一個自由表面,而氣體則充滿所在的整個容器。盡管氣體與液體的性質有這些相異之點,我們在研究氣體力學的基本規律時,仍可從水力學得到不少啟發。
連續介質的概念
任何流體都是由無數分子組成的,分子與分子之間是有空隙的。因而,從微觀角度看,流體并不是連續分布的物質。但是氣體力學所研究的不是個別分子的微觀運動,而是氣體的宏觀運動,只研究描述氣體運動的某些宏觀屬性,如密度、速度、壓力、溫度等。由于這些屬性都具有大量分子統計平均值的意義,從宏觀角度看,可以不去考慮分子間存在的空隙,而把氣體看作連續分布的介質。按照氣體連續介質的假設。盡管液體質點的體積極其微小,但仍包含了足夠數量的分子。所研究的氣體是由這些連續排列的流體質點組成的,質點與質點之間并無間隙。在充滿連續介質的空間,氣體的任一物理量B可以表達成空間坐標(x,y,z)及時間r的連續函數B=B(x,y,z,r),而且是連續可微函數。這樣,我們就有可能用數學解析的方法去研究氣體的平衡和運動的規律了。
把氣體作為連續介質來處理,對于大部分工程技術間題都是**的,但個別情況例外,如激波、極稀薄的氣體、高真空技術等。
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