炼焦工艺第三章.doc

第三章焦炉加热系统内的气体流动原理 50、气体有什么特点？ ( 1 ）气体没有一定的形状，可以充满任何形状的容器。 ( 2 ）气体能被压缩。 51、什么是气体定律？ 气体定律表明气体从一种状况（温度、压力、体积）变化到另一种状况时，气体的温度、压力和体积的相互关系。气体定律表示如下： 式中Pl 、Vl 、T 1T 1=273 + tl , tl ，为摄氏温度，可用温度计测出）; P2、V、T T2= 273 + t2 ) ; R — 气体常数； n ― 气体的克分子数。 上述气态方程式说明：在气体的压力固定不变时，气体的温度与气体的体积成正比，即气体的温度愈高，则同等的气体所占的体积就愈大,在温度固定不变时，气体的压力愈大，气体所占的体积就愈小。 52、什么是标准状态？ 在国际上，规定温度为。℃ （即T 一273K ）、压力为0 . IMPa 这个状况为标准状态。 53、为什么在炼焦工艺中经常将处在工作状态下的气体换算为标准状态下的气体？ 在炼焦过程中,整个加热系统内的温度变化相当大,例如,在立火道内,废气的温度可达1300℃以上,而在小烟道出口,废气的温度降到350℃～400℃左右,到烟囱根部时则降到250℃左右了。根据上述的气态方程可以看出，这样大的温度变化，必然使废气的体积也产生较大的变化。我们在设计焦炉时，就得考虑这些变化的因素。为了便于加热系统的调节和正确设计焦炉各部位的尺寸，就得把工作状态下的气体换算成标准状况下的气体。 54、标准状态下的气体体积V0、密度ρ0、速度ω0、是怎样换算为工作状态下的气体体积Vt、密度ρt、速度ωt的？ （1）体积： （2）速度： （3）密度： 55、流动着的气体具有哪几种机械能的形式？ 任何一种流动的气体，都包含着三种形式的机械能，即动能、位能、和静压能。例如，大气流动产生风，风可以推动风车转动，可以推动帆船前进，这都说明风具有能量，这种能量的大小与风流动的速度有关，此种能量称为动能。 又如，高处的水落下时，可以冲击水轮机转动，从而使发电机发电。这说明处在一定高度的水（流动）具有一种能量，此种能量称为位能，其大小与流体的密度大小及所处位置的高低有关。 被压缩的气体也具有一定的能量。例如，压缩空气能推动活塞运动，气体的这种形式的能量称为静压能。 在烟囱的作用下，焦炉加热系统内气体产生流动，这些流动着的气体同样具有动能、位能、静压能。 56、流体力学中的密度、压强、流量、流速、压头、流体粘度及雷诺准数如何解释？ 密度（γ）—单位体积物体的质量称为密度。 其表示式为： 式中G ― 物体的质量，kg ; V ― 物体的体积，m 3、 对于气体来说，当分子量为m 时，m 公斤的气体在标准状况下的体积为22 . 4m3 。因此，气体在标准状况下的密度可以用下式表示： （㎏/ m 3） 式中m ― 质量，kg 。 表4几种气体在标准状态下的密度 气体名称 化学符号 密度 ㎏/ m 3 气体名称 化学符号 密度 ㎏/ m 3 甲烷 CH4 0.717 二氧化碳 CO2 1.975 氢气 H2 0.0899 氧气 O2 1.429 一氧化碳 CO 1.250 氮气 N2 1.251 碳化烃 CmHm 1.490 水蒸气 H2O 0.804 硫化氢 H2S 1.520 空气 1.293 压强（在焦炉热工调节上称为压力）― 流体的压强就是指垂直作用在单位面积上的力，其表示式为： (Pa) 式中F—作用力，N; S ― 受力面积，㎡ 。 流量― 指单位时间内，通过通道横截面的流体的体积，其表示式为： （m 3/s） 式中V ― 流体体积，m 3 , τ― 单位时间，s 。 流速― 流体在管道中单位时间流过的距离。其表示式为： 式中ι ― 流体在管道内流过的距离，m ; τ― 单位时间，s 。 在实际应用上，常用单位管道的截面流过的流体的流量来表示流速，其表示式为： ( m / s ) 压头― 指单位体积的流体所具有的能量。单位为Pa 。 流体粘度μ― 反映流体中相邻两层流体间摩擦力（相对运动的力）的物理性质的量。其单位为Pa ·S 气体的粘度与温度间有如下关系： （Pa ·S） 表4 某些气体和煤气的μ0和c值 气体名称 μ0/ Pa ·S C 空气 1.74×10-6 124 N2 1.70×10-6 118 O2 1.94×10-6 138 H2 0.86×10-6 71.7 CO2 1.44×10-6 239.7 CO 1.69×10-6 118 CH4 1.22×10-6 198 焦炉煤气 0.99×10-6 130.5 焦炉煤气的废气 1.47×10-6 235 湿高炉煤气（QH=938）QH=870) 1.57×10-6 155 湿高炉煤气