1.4.1 气体的流动形态气体的流动形态1、雷诺实验、雷诺实验层流层流1.4 气体流动形态及压头损失气体流动形态及压头损失过渡流过渡流紊流紊流三种流态三种流态（A）层流：层流：流体作有规则的平行流动，质点之间互不干扰混杂。流体作有规则的平行流动，质点之间互不干扰混杂。（B）过渡流过渡流：质点沿轴向前进时，在垂直于轴向上也有分速度。质点沿轴向前进时，在垂直于轴向上也有分速度。（C）紊流：紊流：质点间相互碰撞相互混杂，运动轨迹错综复杂。质点间相互碰撞相互混杂，运动轨迹错综复杂。2、雷诺准数及其临界值、雷诺准数及其临界值圆形管道圆形管道d d为直径为直径, ,非圆非圆形管道用当量直径形管道用当量直径当量直径当量直径de=4A/SRe2300时，流态为层流；时，流态为层流；Re4000时，流态为紊流；时，流态为紊流；2300Re4000时，流态为过渡流时，流态为过渡流 雷诺准数雷诺准数为临界流速；为临界流速；为流体的运动粘度；为流体的运动粘度；d为管道直径或当量直径。为管道直径或当量直径。A管道截面积；管道截面积；S管道截面周长管道截面周长【例例】某某硅硅酸酸盐盐工工业业窑窑炉炉内内，烟烟气气的的温温度度为为1000，其其标标态态密密度度为为1.30kg/m3，在在截截面面为为0.50.6m2的的烟烟道道中中以以3.8m/s的的流流速速通通过过，烟烟道道内内负负压压为为402Pa，试试判判断断烟烟道道中中烟气的流态（设当地大气压为烟气的流态（设当地大气压为99991Pa）。）。1000时烟气的粘度为时烟气的粘度为： （或查表）（或查表）【解解】 1000时烟气的密度为：时烟气的密度为： 判断：判断：烟道中烟气为紊流烟道中烟气为紊流 当量直径：当量直径：雷诺准数：雷诺准数：1.4.2 管道中气体流速的分布管道中气体流速的分布 层流时层流时 紊流时紊流时流体在管道截面上速流体在管道截面上速 度呈度呈抛物线抛物线规律分布规律分布流体在管道截面上速流体在管道截面上速度呈度呈对数对数关系分布关系分布层流时，平均流速为最大速度一半，动能修整系数取层流时，平均流速为最大速度一半，动能修整系数取2。紊流时，平均流速为最大速度紊流时，平均流速为最大速度0.820.85倍，动能修整系数取倍，动能修整系数取1。流动着的粘性气体，与固体表面接触时，由于表面的流动着的粘性气体，与固体表面接触时，由于表面的摩擦作用在表面附近形成速度梯度的区域称为摩擦作用在表面附近形成速度梯度的区域称为边界层边界层。层流边界层层流边界层紊流边界层紊流边界层1.4.3 边界层边界层1、摩擦阻力损失、摩擦阻力损失(hf)：气体沿管道流动时由于质点间的气体沿管道流动时由于质点间的内摩擦力及与管壁之间的外摩擦而引起的能量损失。内摩擦力及与管壁之间的外摩擦而引起的能量损失。2、局部阻力损失、局部阻力损失(hm)：当气体流过的管道发生局部变化当气体流过的管道发生局部变化时，如方向转变、扩张、收缩、设有障碍物等，就在时，如方向转变、扩张、收缩、设有障碍物等，就在管道的局部变化地区发生气体与管壁的冲击，或因气管道的局部变化地区发生气体与管壁的冲击，或因气流方向、速度改变而发生的气体质点之间的冲击，因流方向、速度改变而发生的气体质点之间的冲击，因而造成一部分能量损失。而造成一部分能量损失。1.4.4 流动阻力及能量损失的两种类型流动阻力及能量损失的两种类型 摩擦阻力损失计算公式：摩擦阻力损失计算公式：hf摩擦阻力损失，摩擦阻力损失，Pa；摩擦阻力系数摩擦阻力系数 l气体流经的管道长度，气体流经的管道长度，m；气体密度，气体密度，kg/m3 d管道直径或当量直径，管道直径或当量直径，m；气体流动速度，气体流动速度，m/sA、n与管壁粗糙度有关的实验常数，可由表查出与管壁粗糙度有关的实验常数，可由表查出 层流：层流：紊流：紊流：局部阻力损失计算公式：局部阻力损失计算公式： hf摩擦阻力损失，摩擦阻力损失，Pa；局部阻力系数，局部阻力系数，气体密度，气体密度，kg/m3， 气体流动速度，气体流动速度，m/s， 0、 0气体在标准状况下的密度和流速。气体在标准状况下的密度和流速。 值通过查表求得。值通过查表求得。特殊情况下的阻力损失特殊情况下的阻力损失料垛空隙中的气流速度，料垛空隙中的气流速度，m/s，气体密度，气体密度，kg/m3， l通路长度，通路长度，m 局部阻力系数，局部阻力系数，其中其中a常数，常数，de空隙当量空隙当量=2(高高宽宽)/(高高+宽宽) (1) 料垛的阻力料垛的阻力气体流速，气体流速，m/s气体密度，气体密度，kg/m3H物料层的高度，物料层的高度，m 系数，决定于物料形状大小、雷诺准数及其它因素系数，决定于物料形状大小、雷诺准数及其它因素de料块的假定尺寸，料块的假定尺寸，(2) 块粒填充物料的阻力损失块粒填充物料的阻力损失1、不利影响：、不利影响：u大的阻力损失使窑内产生大的压力降，致使漏气或吸大的阻力损失使窑内产生大的压力降，致使漏气或吸气现象严重；气现象严重；u大的阻力损失的窑炉烟囱要建得很高，大大增加基建大的阻力损失的窑炉烟囱要建得很高，大大增加基建费用；费用；u如用通风机排气需采用强力的通风机而大大增加电耗。如用通风机排气需采用强力的通风机而大大增加电耗。1.4.5 阻力损失对窑炉操作的影响阻力损失对窑炉操作的影响2、有利影响：、有利影响：u可利用闸板来控制气体的流量；可利用闸板来控制气体的流量；u装窑时合理调整码匣钵的密度及吸火孔或火道的宽窄，装窑时合理调整码匣钵的密度及吸火孔或火道的宽窄，可保证烟气流分布均匀，从而使温度分布均匀。可保证烟气流分布均匀，从而使温度分布均匀。减少阻力损失的措施：减少阻力损失的措施： (A) 控制合理的气流速度控制合理的气流速度 (B) 力使气流方向转变圆滑，转变次数减少力使气流方向转变圆滑，转变次数减少