1、双流体静力学基本方程冶金机械 下面讨论一下容器(或炉子）内、外都存在冶金机械静止流体时，容器( 或炉子）内流体的运动趋势。如图 1-2-11 所示，假定某容器内、外的流体是静止的，其密度分别为 P内和 P外，以容器底部为基准面，对 1-1 和 2-2 两截面可分别列出内、外两种流体的静力学基本方程式：对容器内流体，有p 内 gZ1+pR1=pRg+P 内 2 (1-2-32)对容器外流体，有p 夕卜 gZ1+P 外 1=p 外 gQ+P 外 2 (1-2-33)两式相减，得gZ1(p 内 一 P 外）+ (PW1-P 外 1)=gz2(p 内 一 P 外）+ (P 内 2-P 外 2)令！P1
2、= P 内 1-P 外 1，#P2=P 内 2-P 外 2，贝 1JgZ1(p 内 一 p 外）+#P1=gZ2(p 内一 p 外）+!P2 (1-2-34)对任意平面可写成gz(p 内-p 外）+!p=C (1-2-35)式中 C常数。式(1-2-34) 和式(1-2-35)称为双流体静力学基本方程式。 gz(!内-卩外）称为过剩位压图 1-2-11 双流体静力学基本方程推导示意图能，！p 称为过剩静压能。当容器外的流体为空气时，！p 即为静压能。双流体静力学基本方程式表明，两静止流体在任一水平面上的过剩位压能和过剩静压能之和为一常数。冶金生产过程中经常遇到双流体的情况，如高温冶金炉中，炉内
3、气体向外的运动趋势就可运用上述双流体静力学基本方程式进行判断。【例 1-2-4】某高温炉膛内充满了热气体，气体的平均密度为 0.35kg*m_3，炉外为常温空气，其密度为 1.29kg*,-3。假定炉内热气体静止，并设炉门口中心平面以上 1.0m水平面上炉气的静压能（即过剩静压能)为 0。试计算 :炉门口中心平面上的静压能；炉门口中心平面以上 2.5m 水平面上的静压能 (见附图） 。解依题意，1-1 面为零压面，即炉内、外绝对压力相等，亦即 Ap!=pm-pm=0 以炉门口中心平面 0-0 面为基准面，根据式（1-2-34)有：gz(p 内 -p 外）+$p1= gZ0(p 内 -p 外将
4、Ap!=0 及 zo=0 代入，则得!p0=gz(#内 -#外）=9.81x1x(0.35-1.29)=-9.22Pa 同理，对 0-0 面和 2-2 面，有gz2(-#内一#外）)+!p0Ap2-!p2=gz0(p 内_p 外）+!p0! P0-gz2(p 内 -p 外）-9.22-9.81x2.(0.35-1.29)13.83Pa图 1-2-12 例 1-2-4 附图由计算结果可以看出，高温炉膛内由于热气体的密度比炉外空气的密度小，炉内的静压是随着高度的增加而增大的，在高度方向上使炉内静压均保持为零是不可能的。当零压面位于炉膛中部时，则零压面上部为正压，下部为负压。此时若将下部炉门口与大气相通，则由于炉门口处炉内为负压，将会由炉门口吸入冷空气使炉内温度降低；若在炉子顶部开设小孔，则由于炉顶的正压将使炉内热气喷出，这必然会造成热损失，同时，若炉内含有害气体，如 so2，则炉气的喷出还会污染空气。在实际操作中，通常都在炉顶装设烟道闸门，借助于烟道闸门及烟窗的高度来调整炉内压力。从上例还可看出，热气体内的静压分布特性与水力学中的概念恰恰相反:水面以下位置越深，其正的静压越大，而热气内零压面以下位置越低，则静压负值越大。这是由于一般的热气体的密度都小于空气的密度(P 内p h)，而水的密度远大于空气的密度(P 内(3 外）。原文地址:http:/
