ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
49
(
)
0
z z g PP
− − =
ρ
o
.
(3.15)
Далее можно рассмотреть два случая. В первом газ соприкасается с
воздухом в нижней части объема. Тогда
(
)
г
o
ρ
ρ
−
=∆
Hg P
,
(3.16)
где
∆
Р
- разность давлений газа и окружающей среды, Па;
Н
= (
z
–
z
о
) - высота
слоя газа, м;
ρ
о
и
ρ
г
- плотности холодного воздуха и нагретого газа, кг/м
3
;
g
= 9,81 - ускорение силы тяжести, м/с
2
.
Так как
ρ
о
>
ρ
г
, то
∆
Р
> 0. Этот вывод подтверждается практикой
работы печей, у которых наблюдается повышение давления газа по мере
приближения к своду.
Во втором случае газ соприкасается с воздухом в верхней части объема.
В этом случае
z
0
>
z
и
Н
=
z
0
-
z
, отсюда
gH PP
ρ
+ =
o
.
(3.17)
Аналогично предыдущему
(
)
(
)
г
о
о
г
g
ρ
ρ
ρ
ρ
−
−= −
=∆
H
Hg P
.
(3.18
Эта зависимость положена в основу расчета дымовых труб.
3.3. Закономерности движения газов и жидкостей
Выше были рассмотрены соотношения, связывающие между собой
давление, плотность и геометрическое положение в исследуемой точке. Если
жидкость или газ находится в движении, то получаются более сложные
взаимоотношения, включающие также скорость движения.
Знание основных законов движения необходимо для решения вопросов
проектирования и эксплуатации нагревательных устройств. К ним относятся
определение сил, действующих при движении газов, особенностей движения в
различных частях печи, изменения давления по ходу газов и т.д.
Закономерности движения несжимаемых жидкостей, в первую очередь,
выражаются в уравнении неразрывности или сплошности потока, а также в
уравнении Бернулли. В подробных курсах гидродинамики уравнение
неразрывности
рассматривается
в
частных
производных
для
неустановившегося потока. Наибольшее практическое значение имеет
уравнение в конечной форме для несжимаемой жидкости при установившемся
движении в канале. При его выводе исходят из принципа равенства объемов
жидкости в различных сечениях канала (рис. 3.4). За промежуток времени
∆τ
объем жидкости в сечении I-I
V
1
=
F
1
ω
1
∆τ
, где
F
1
- площадь сечения;
ω
1
- средняя
скорость жидкости в этом сечении. Соответственно в сечении II - II
V
2
=
F
2
ω
2
∆τ
.
При установившемся режиме
