ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
43
ГЛАВА 3. МЕХАНИКА ГАЗОВ
3.1. Общие положения
Правильная организация движения газов в печах является одним из условий
достижения высокой производительности и экономичности. Рациональный
режим давления и движения газов в рабочей камере также сокращает до
минимума потери нагреваемого металла от окисления и угара.
Движения газов в печах рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить
нормальное горение топлива, нулевое или слабоположительное давление газов
на поду печи, а также переход необходимого количества тепла к нагреваемым
заготовкам. Это достигается при наличии определенных скоростей газов,
которые кладутся в основу подсчета необходимых размеров печи и
производительности тягодутьевых устройств.
Закономерности равновесия и движения дымовых газов в печах изучались
обычно с помощью методов, которые рассматриваются в технической
термодинамике для несжимаемых капельных жидкостей. Это делается исходя
из двух предпосылок. Дымовые газы в печах имеют небольшое давление, что
позволяет пренебречь изменением объема. С другой стороны, температура
газов в печи изменяется монотонно, и на отдельных участках средняя
температура с достаточной степенью точности используется для расчета
объема.
Перед изучением основ теории газов, равно как и тепловой работы
нагревательных печей и устройств, необходимо рассмотреть предварительно
используемые параметры и их размерности.
Основной единицей давления в системе СИ является Паскаль, 1Па = 1 Н/м
2
.
Различают абсолютное и избыточное давления (соответственно
Р
и
Р
изб
). Они
связаны между собой следующим образом:
изб
ат
P PP
± =
,
(3.1)
где
P
ат
- атмосферное (барометрическое) давление;
Р
изб
- давление, которое
показывает прибор для измерения давления (манометр). По этой причине
избыточное давление называют также манометрическим. Знак минус
в формуле (3.1) применяют в том случае, когда
Р
<
P
ат
.
Часто встречается внесистемная единица - бар: 1 бар = 10
5
Па. От бара
также мало отличается по своей абсолютной величине широко используемая на
практике внесистемная единица давления, называемая технической
атмосферой (Ат), 1 Aт = 1 кгс/см
2
= 0,98 бара. Кроме того, давление часто
измеряют в метрах или миллиметрах уравновешивающего столба жидкости:
1 мм вод. cт. = 9,81 Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
При расчетах, связанных с механикой газов и тепловыми вопросами,
используют ряд массовых и объемных соотношений.
Масса единицы объема
ρ
(кг/м
3
) называется плотностью:
