Настильность струи

Сопротивление движению струи газа в среде неподвижного газа больше, чем при движении вдоль твёрдой или жидкой поверхности. Это объясняется тем, что со стороны этих поверхностей не происходит подмешивания неподвижных частиц газа и связанных с этим потерь энергии струи. Поэтому струя, направленная параллельно этим поверхностям, движется вдоль них как по пути наименьшего сопротивления (рис. 3.6.). По мере удаления от сопла максимум скорости на эпюрах скоростей приближается к поверхности раздела. Угол раскрытия струи в вертикальной плоскости уменьшается, а угол растекания по самой плоскости равен 30^о. Свойство струи «стелиться» вдоль твёрдой и жидкой поверхностей В.Е. Грум-Гржимайло назвал настильностью.

Струя, направленная под углом к поверхности раздела, не отразится от неё, а также будет «стелиться» вдоль поверхности. При малых скоростях потока возможен его отрыв от поверхности под действием геометрического напора горячих газов. При направлении струи на верхнюю поверхность (например, на свод печи), проявляются те же закономерности свойства настильности струи.

Явление настильности широко используется в работе промышленных печей. Так, например, при плавке цветных сплавов пламя направляют на свод печи для того, чтобы уменьшить окисление дорогостоящего металла кислородом продуктов горения. Передача тепла металлу в этом случае происходит излучением свода, нагретого пламенем.

При плавке более тугоплавкого сплава - стали в мартеновских печах стремятся к максимально эффективному теплообмену между пламенем и металлом. Для этого пламя настилают на поверхность металла. В окислительный период плавки повышение интенсивности окисления металла, связанное с настилом пламени на металл увеличивает производительность печи. В восстановительный период угар металла минимизируют с помощью шлака.

Рис. 3.6. Настильность струи газа

1- сопло, 2 – граница свободной струи, 3 – поверхность раздела