Свободная струя. Частично ограниченные струи. Струйное движение газов в камере.

Струи подразделяются на свободные, частично ограниченные и ограниченные.

Свободные струи, в свою очередь, подразделяются на затопленные и незатопленные.

Струя, распределяющаяся в неограниченном стенками пространстве, называется свободной.Если физические свойства струи мало отличаются от свойств среды, в которую она вытекает (эта струя), то это свободная затопленная струя.

После выхода из канала или сопла горелки, струя захватывает неподвижную окружающую среду, поэтому расход газа через поперечное сечение струи по мере удаления от сопла возрастает, увеличивается объём струи и соответственно снижается скорость.

Частица среды перемещаются внутрь струи и замедляют течение тех слоёв, куда они попадают. Поперечный перенос не зависит от поступательного движения и окружающей среды, достигает оси струи на расстоянии равном 4,4-6 диаметров сопла. На этом участке, который называется начальным,осевая скорость, т.е. скорость в направлении оси Х, остаётся неизменной и равна скорости выхода струи из сопла. На последнем участке (основном), скорость струи непрерывно уменьшается. Угол раскрытия струи принимается 26…30^о независимо от скорости выхода газа и размера сопла. Границы свободной струи – прямолинейны. Точка пересечения границ струи называется полюсом.Давление одинаково по всей области свободной струи. Количество движения не изменяется по её длине. Распределение скоростей, во всех, свободно заполненных, струях подобны независимо от скорости и размеров.

Длина начального участка определяется по формуле: S_н/d_o=4.4-6.0

Скорость струи на оси основного участка W_o/W_x=0,96/(0,152х/d+,029)

Диаметр струи в точке Х: d_x/d_o=0,517*х/d_o+1

Расход газа через поперечное сечение: V_x/V_o=2,18(0,152*х/d_o+0,29)

Скорость струи в любой точке поперечного сечения: W_y/W_x≈(1-(2y/d_o)^3/2)²

Приведенные формулы можно использовать и для свободных незаполненных струй, плотность которых отличается от плотности окружающей среды. При этом вместо действительного диаметра истекающей среды используется эквивалентный диаметр.

d_э=d_o√ρ_г/ρ_см где ρ_г – плотность газа, ρ_см – плотность смеси (газа + окружающей среды).

Если плотность смеси превышает плотность окр среды, то длина начального участка увеличивается и скорость затухает медленнее, чем у затопленной струи. Если мощность газа меньше плотности окружающей среды, скорость снижается быстрее и дальнобойность струи уменьшается.

На незатопленную струю, кроме инерционных сил, действуют силы тяжести, под воздействием которых струя искривляется вверх или вниз.

Если ρ_г<ρ_см ,струя искривляется вниз и наоборот.  

Отклонение струи от оси сопла на расстояние Х определяется по формуле:

У=0,36*1/0,076*Ar(х³+0,86х²), где х=0,076у/r_o                    r_o – радиус сопла.

Струя, распространяющаяся в пространстве, ограниченном плоскостью, называется частично-ограниченной. Если плоскость совпадает по направлению с осью струи, поверхность захвата окружающей среды сокращается, и дальнобойность струи возрастает. По мере развития струи, максимум скорости приближается к поверхности соприкосновения, в вертикальной плоскости струя раскрывается под меньшим углом, чем свободная.

При движении потока по нормали к поверхности, он растекается по поверхности обр. веерную струю. Мах профиля скорости расположен на некотором расстоянии от поверхности, в т. О скорость равна нулю, давление max по мере удаления от т. О вдоль Х давление падает, скорость увеличивается, на некотором расстоянии Х скорость достигает max и затем начинает уменьшаться. При развитии полностью ограниченных струй (в камерах), в начале, струя ведёт себя как свободная, поскольку стенки камеры ограничивают приток окружающей среды. При дальнейшём движении струи создаётся разряжение. В конце струи давление повышается, в связи с чем, возникает рециркуляция потоков газов от хвоста струи к началу. Если масса свободной струи увеличивается вследствие присоединения окружающей среды, возникает рециркуляционная зона, для характеристики которой используется кратность рециркуляции. К=(М_о+М_ц)/М_о

М_о– первоначальная масса струи. М_ц – рециркулирующая масса струи.

Общая характеристика, состав и свойства различных видов топлива.

К общей характеристике топлива относят классификацию по происхождению (естественное и искусственное), агрегатному состоянию (жидкое, твердое и газообразное), химическому составу и тепловой способностью.

Основной состав топлива – углерод и водород в виде различных соединений. В состав топлива так же могут входить – кислород, азот, сера, вода, зола. Зола – минеральная не однородная часть топлива. Сера в топливе может находиться в виде органической серы, которая хим связанна с другими элементами. Влага содержится в виде внешней влаги (механически связанная).

Для определения состава топлива проводят хим анализ на наличие отдельных элементов.

Количество теплоты которое выделяется при сжигании единицы топлива – теплотой сгорания (Q). [Дж/кг , Дж/м , Дж/моль ].