氣體靜力平衡方程

　　氣體靜力平衡方程是研究靜止氣體的壓力變化的平衡方程式。實際上自然界中并不存在處于絕對靜止狀態(tài)的氣體。但可以認為某些情況下的氣體(如氣誰中的煤氣，加熱爐內(nèi)非流動方向上的煙氣等)是處于相對靜止狀態(tài)?，F(xiàn)就這種相對靜止抉態(tài)氣體的壓力變化規(guī)律加以討論如、下;

　　1.氣體絕對壓力的變化規(guī)律

　　如圖1-3所示，在靜止的大氣中截取一底面積為了米2，高為H米的長方休氣柱。如果氣柱處于靜止狀態(tài)，則此氣柱在‘，y,z軸方向的作用力將保持平衡狀態(tài)。即作用在r,z軸上各作用力投影的代數(shù)和必為零。即,P==Y-Pv=}P,=O(此式為靜力乎衡條件)

　　由于氣柱在水平方向上只受到外部大氣的壓力作用，則由巴斯加原理可知:氣體柱在同一水平面前后(z軸方向)和左右(二軸方向)所受到的外部壓力是大小相等方向相反的，正是這些互相抵消的壓力才使得氣柱能夠在水平方向上保持力平衡。而在垂直方向上(即y軸方向)氣柱受到三個力的作用即:式1-17就是氣體絕對壓力沿高度變化規(guī)律的平衡方程式，它說明:靜止氣體沿高度方向絕對壓力變化的規(guī)律是:下部氣體的絕對壓力始終大于上部氣體的絕對壓力，下兩水平面間的絕對壓力之差將恒等于此兩平面間的距離H與此氣體在實際狀態(tài)下的乎均密度P和重力加速度9的乘積。式1-17適用于任何靜止狀態(tài)下的氣體和液體。但要注意:應用樸力平衡方程，除了必須是相對靜止狀態(tài)外，同時密度(重度)要不隨高度而變化。所以當兩水乎面間的高度差很大時，必須考慮由于氣壓和溫度變化而引起氣體密度變化而加以修正。這可由狀態(tài)方程導出的下式來加以計算之:此例說明高空中的大氣壓力低于地平面的大氣壓力，并且是海拔愈高的山頂上其大氣壓力愈低。

　　2.氣體表壓力的變化規(guī)律

　　在工業(yè)爐內(nèi)或煙道、煙囪中多是密度較小的熱氣體，外面則是密度較大的冷空氣，研究冷熱氣休同時并存的靜力平衡規(guī)律，分析其表壓力的變化規(guī)律，既方便又能較好地說明問題的實質(zhì)。如圖1-4所示:爐膛內(nèi)為實際密度P的熾熱護氣，爐外為實際密度p尹的大氣，爐氣在各截面的絕對壓力分別為P,.P2和Po相應的表壓力分別為P*I.P::和Poo,現(xiàn)分析爐氣表壓力沿爐膛高度上的變化情況。式1-19為氣體靜力平衡方程的另一表現(xiàn)形式，它適用于任何與大氣同時存在的靜止氣體價高度方向上表壓力變化情況，其規(guī)律是，上部氣體的表壓力大于下部氣體的表壓力，兩面間的表壓力差等于氣柱的上升力(即H9(P'--P))。另外由圖1-4還可看出，當把護門中心線0面處的滬氣表壓力控制為零壓時，則由式

　　這一結(jié)果與式1-19**相同。由于爐膛內(nèi)是高溫的滬氣其實際密度P總是小于大氣的實際密度P1，這樣我們從式(f)和(9)中不難看出:

　　(1)零壓面以上各點的表壓力為正，當該點處有孔洞時護氣就會向大氣溢出，即爐氣的火焰將向爐外噴出，從而造成燃料的浪費和對操作與設(shè)備的危害。

　　(2)零壓面以下各點的表壓力P*:為負壓值，故當該處有孔洞時就會發(fā)生把大氣(冷空氣)吸入護內(nèi)的現(xiàn)象，這同樣也會造成爐溫的下降而使得憋耗增高。同時被吸入的冷空氣還將增加鋼料氧化鐵皮的生成量。所以軋鋼加熱爐必須按照爐內(nèi)表壓力的這一分布規(guī)律來**地控制護壓。一般是將零壓面控制在爐底水平面上，比如一座加熱爐操作規(guī)程中規(guī)定:爐膛零壓面應控制在爐底的出料斜坡處，這時加熱段護頂?shù)谋韷毫Υ蠹s為:17.66-19.62帕(即1.8-2.0毫米水柱)左右。