中国科技大学：《流体力学与流体机械》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十章 喷射器与烟囱（李文科）

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流体力学与流体机械 (十) 多媒体教学课件 李文科 制作

第十章喷射景与烟甸 第一节喷射器 第二节烟囱

第十章 喷射器与烟囱 ➢第一节 喷 射 器 ➢第二节 烟 囱

第十章喷射景与烟 在工程上常用的流体输送装置有三大类,即喷射 器、烟囱、泵与风机。其中泵与风机又属于动力设备, 也被称作流体机械。关于泵与风机的基本理论、设备 性能、运行与管理等方面的知识将在单独的章节中讲 授。本章将主要介绍喷射器和烟囱的结构、工作原理、 设计计算以及在工程上的应用等

第十章 喷射器与烟囱 在工程上常用的流体输送装置有三大类，即喷射 器、烟囱、泵与风机。其中泵与风机又属于动力设备， 也被称作流体机械。关于泵与风机的基本理论、设备 性能、运行与管理等方面的知识将在单独的章节中讲 授。本章将主要介绍喷射器和烟囱的结构、工作原理、 设计计算以及在工程上的应用等

第一节喷射器 内容提要 ◇一、喷射器的结构和工作原理 ◇二、喷射器的喷射方程 ◇三、喷射器的效率 ◇四、喷射器合理尺寸的确定

第一节 喷 射 器 内 容 提 要 一、 喷射器的结构和工作原理 二、 喷射器的喷射方程 三、 喷射器的效率 四、 喷射器合理尺寸的确定

第一节喷射器 喷射器通常属于送风及排气装置,它是利用流速 较高的流体向限制空间内喷射,卷吸和带动流速较低 的或静止的流体流动。喷射介质与吸入介质在喷射器 的混合段内的掺混流动属于限制射流。混合后的流体 称为混合介质

第一节 喷 射 器 喷射器通常属于送风及排气装置，它是利用流速 较高的流体向限制空间内喷射，卷吸和带动流速较低 的或静止的流体流动。喷射介质与吸入介质在喷射器 的混合段内的掺混流动属于限制射流。混合后的流体 称为混合介质

第一节喷射器 喷射器的结构和工作原理 1喷射器的结构及各部分的作用 喷射器的结构: 图10-1为完整喷射器的结构简图,它是由喷管、收缩段、 混合段和扩张段四部分组成。简单的喷射器只有喷管和混合段, 而没有收缩段和扩张段。设计喷射器,就是根据给定的条件, 确定各个部分的合理尺寸。 根据喷射介质的压力比pp的不同,喷管的形式可用收 缩形或拉瓦尔形。收缩形喷管可得到音速或亚音速射流,拉 瓦尔形喷管可得到超音速射流

第一节 喷 射 器 一、喷射器的结构和工作原理 1 喷射器的结构及各部分的作用 喷射器的结构： 图10-1为完整喷射器的结构简图，它是由喷管、收缩段、 混合段和扩张段四部分组成。简单的喷射器只有喷管和混合段， 而没有收缩段和扩张段。设计喷射器，就是根据给定的条件， 确定各个部分的合理尺寸。 根据喷射介质的压力比pe /p0的不同，喷管的形式可用收 缩形或拉瓦尔形。收缩形喷管可得到音速或亚音速射流，拉 瓦尔形喷管可得到超音速射流

第一节喷射器 2 1,41 2 Ⅲ 3,A v4·414 G 喷管 收缩段 混合段 扩张段 图10-1喷射器的结构

第一节 喷 射 器 图10-1

第一节喷射器 喷射器各部分的作用: 混合段的作用在于促使喷射介质和吸入介质的属性及速度 分布均匀化。增加收缩段和扩张段是为了提高喷射器的效率, 前者可以提高吸入流体的入口速度,以减少两种流体混合过程 中质点冲击所造成的能量损失;后者是为了减小混合流体的喷 出速度,使混合流体的部分动能转化为压力能,从而增大喷射 器出口与吸入口之间的压力差,提高抽吸能力。喷管的作用是 产生高速射流(亚音速射流或超音速射流)

第一节 喷 射 器 喷射器各部分的作用： 混合段的作用在于促使喷射介质和吸入介质的属性及速度 分布均匀化。增加收缩段和扩张段是为了提高喷射器的效率， 前者可以提高吸入流体的入口速度，以减少两种流体混合过程 中质点冲击所造成的能量损失；后者是为了减小混合流体的喷 出速度，使混合流体的部分动能转化为压力能，从而增大喷射 器出口与吸入口之间的压力差，提高抽吸能力。喷管的作用是 产生高速射流(亚音速射流或超音速射流)

第一节喷射器 2喷射器的工作原理 如图10-1所示,喷射介质在压力能的作用下经由喷管喷射 到混合管内,自喷管出口截面起形成紊流射流。由于喷出的 流体与周围被喷射的流体(吸入介质)质点发生碰撞,两者进行 质量交换和动量交换,吸入介质逐渐被卷入射流内部并带动 其一起向前运动。又因为混合管是一个直径有限的圆筒,当 前面的流体被迫向前运动时,后面的流体变得稀薄而使压力 下降,在混合管入口端造成一定的负压(抽力),促使外界流体 连续不断地吸入混合管内,又不断被喷射流体带走。 喷射流体的喷射动能愈大,造成的负压也愈大,因而被带 入的流体量也愈多。实验和理论都证明,对于一定尺寸的喷射

第一节 喷 射 器 2 喷射器的工作原理 如图10-1所示，喷射介质在压力能的作用下经由喷管喷射 到混合管内，自喷管出口截面起形成紊流射流。由于喷出的 流体与周围被喷射的流体(吸入介质)质点发生碰撞，两者进行 质量交换和动量交换，吸入介质逐渐被卷入射流内部并带动 其一起向前运动。又因为混合管是一个直径有限的圆筒，当 前面的流体被迫向前运动时，后面的流体变得稀薄而使压力 下降，在混合管入口端造成一定的负压(抽力)，促使外界流体 连续不断地吸入混合管内，又不断被喷射流体带走。 喷射流体的喷射动能愈大，造成的负压也愈大，因而被带 入的流体量也愈多。实验和理论都证明，对于一定尺寸的喷射

第一节喷射器 器,被喷射流体的量与喷射流体的量基本上自动保持成正比 的关系。这就是喷射器的工作原理 喷射介质和吸入介质流经混合管段时,由于质点的冲击 作用和摩擦作用,而产生能量损失。如果两种流体介质的混 合是在等压条件下进行的,则混合前后的动量守恒关系为 Gu=gut G,u, +g 式中G为喷射流体的质量流量,G2为吸入流体的质量流量, G3为混合流体的质量流量,G3=G1+G2;u为喷射流体的流速, u为吸入流体的流速,吗为混合流体的流速

第一节 喷 射 器 器，被喷射流体的量与喷射流体的量基本上自动保持成正比 的关系。这就是喷射器的工作原理。 喷射介质和吸入介质流经混合管段时，由于质点的冲击 作用和摩擦作用，而产生能量损失。如果两种流体介质的混 合是在等压条件下进行的，则混合前后的动量守恒关系为 式中G1为喷射流体的质量流量，G2为吸入流体的质量流量， G3为混合流体的质量流量，G3=G1+G2；u1为喷射流体的流速， u2为吸入流体的流速，u3为混合流体的流速。 G3 u3 = G1 u1 +G2 u2 3 1 1 2 2 3 G G u G u u + =