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射流jet flow

時(shí)間:2020-03-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 瀏覽:
流體經(jīng)小孔、縫隙或管子等的引導(dǎo),射入較大流體空間的流動(dòng)現(xiàn)象。這是化工生產(chǎn)中常見的流動(dòng)型式,如煙氣經(jīng)煙囪排入大氣就是射流。射流進(jìn)入靜止的與之互溶的流體中,這種射流稱為自由射流,是射流最簡單的情況。實(shí)際應(yīng)用的射流比較復(fù)雜,當(dāng)周圍流體也是運(yùn)動(dòng)流體時(shí),稱周圍流體為外流體。若外流體與射流流體作同向運(yùn)動(dòng),則稱為伴隨射流:兩者反方向時(shí),稱為逆流射流;互成一定角度時(shí),稱為傾斜射流;射流與周圍流體密度不同時(shí),稱為異密度射流;射流沿著空間壁面發(fā)展時(shí),稱為固壁射流;射流路程上存在某種障礙物時(shí),稱為撞擊射流;射流中夾帶微粒時(shí),稱為兩相射流等。
  特性  流體以一定速度自孔口流出,進(jìn)入周圍與之相同的流體(密度、粘度及溫度都相同)中時(shí),除非流出速度很低,通常經(jīng)過很短的距離后,即變成完全的湍流。由于湍流脈動(dòng),射流與靜止流體相摻混,周圍流體被射流流體夾帶,這種現(xiàn)象稱為卷吸。由于周圍流體的卷入,射流寬度擴(kuò)展,速度減慢,但總動(dòng)量保持不變。在相當(dāng)一段距離內(nèi),射流經(jīng)歷了從發(fā)展到消失的過程(圖1)。當(dāng)液體射入氣體中,射流發(fā)生分裂,形成液滴。復(fù)雜射流與自由射流的共同特點(diǎn)是發(fā)生卷吸、截面擴(kuò)張和中心速度衰減等現(xiàn)象。但也有不同的特征,如錯(cuò)流射流(外流與射流垂直)時(shí)射流截面從圓形發(fā)展成腎形,外流流體可能繞射流流體發(fā)生分離現(xiàn)象(見邊界層)等。

圖1

  應(yīng)用  射流的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,如噴氣推進(jìn)、水力采煤等都利用射流作動(dòng)力;自動(dòng)控制中利用射流流體作開關(guān)元件;化工生產(chǎn)中利用射流的卷吸作用,促成不同組成、不同溫度流體的混合。射流混合裝置的主要部分是帶有吸入室的兩個(gè)同心噴嘴(圖2)。

圖2

當(dāng)流體流經(jīng)第一噴嘴以高速射入吸入室時(shí),就吸入外部流體并發(fā)生激烈混合。射流混合與常用的機(jī)械攪拌混合相比,可降低能耗且無轉(zhuǎn)動(dòng)部件,特別適用于大容器內(nèi)低粘度液體的混合。在工業(yè)生產(chǎn)中射流混合還有許多用途。如燃燒爐中借助射流使燃料和空氣迅速混合,提高燃燒效率;在反應(yīng)器中采用射流加料,可促使組分迅速達(dá)到分子級(jí)均勻,改善反應(yīng)器的性能;在攪拌槽中可利用撞擊射流促進(jìn)顆粒懸浮等。此外,還可以利用熱風(fēng)經(jīng)小孔或噴嘴直接吹向濕表面,以強(qiáng)化干燥過程。  
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