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然而,對球形彎頭內(nèi)的流動分布、磨損原理、阻力大小、合理球徑、制作安裝等一系列問題并無統(tǒng)一規(guī)范和理性認識。為此,作以下探討,希望促進轉(zhuǎn)向球的應(yīng)用及推廣。
在二維空間內(nèi),以90°球形彎頭為例,當(dāng)流態(tài)化的料氣混合物以速度v1從A管流入球內(nèi)時,如圖1所示,因入口截面積突然擴大,使流動的連續(xù)性被破壞。在原有流場擴大的同時,兩側(cè)死角處激

起渦旋。其流線分布由對稱狀態(tài)①終轉(zhuǎn)為非對稱狀態(tài)③。

隨流動過程的繼續(xù),球內(nèi)流動由①過渡為狀態(tài)②。這時,根據(jù)流體力學(xué)連續(xù)性原理,流速與截面積之間有以下關(guān)系式:

v1s1=v2s2 (1)

式中: v1——流體在A管中的流速,m/s; s1——A管的橫截面積,m2; v2——流體流過球心截面處的速度,m/s; s2——球心截面積,m2。

上式表明,在同一管路系統(tǒng)中,流速與流過的截面積大小成反比。由于球的截面積一般比管道截面積大幾倍,即有s2>s1,故有v1>v2。

氣流在球內(nèi)速度迅速降低的同時,壓力升高,即流體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。球?nèi)不斷升高的壓力迫使流體從B管流出,流動達到相對穩(wěn)定狀態(tài),如圖1③所示。從①到③的這一轉(zhuǎn)變及流動的重新分布是在一個極短暫的時間內(nèi)完成的速度、壓力和能量轉(zhuǎn)換過程。

由于球內(nèi)氣流渦旋及摩擦的存在,使球形彎頭內(nèi)的這一轉(zhuǎn)變過程產(chǎn)生了能耗。因而出現(xiàn)了物料傳輸中的彎頭壓力損失。

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