目 录第一节 流体力学基本知识 1一、流体的主要物理量 11、压强（压力） 12、温度 23、密度 24、粘度 35、流量 36、流速 4二、气体状态方程式 4三、柏努力方程式 51、柏努力方程式 52、流体流动的类型 63、阻力与阻力系数 6四、柏努力方程式在焦炉上的应用 71、焦炉内气体流动的特点 72、焦炉实用气流方程式及其应用 83、阻力、压力差与气体流量的关系 10五、动量原理在焦炉上的应用 121、焦炉废气循环 122、变量气流方程式及其应用 13第二节 煤气性质与燃烧 16一、煤气性质 161、煤气组成 162、煤气发热值 163、煤气密度 174、煤气的加热特性 17二、煤气燃烧 171、燃烧反应 172、燃烧方式 183、燃烧极限 184、煤气爆炸 18三、燃烧计算 181、空气系数 192、空气需要量和废气生成量的计算——燃烧的物料平衡 193、燃烧温度——燃烧的热平衡 20第三节 热效率与耗热量 21一、焦炉传热 21二、焦炉的热效率 21三、炼焦耗热量 22l、耗热量计算 222、耗热量的影响因素 23第四章 焦炉内气体流动与煤气燃烧第一节 流体力学基本知识一、流体的主要物理量1、压强（压力）垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体压力强度，或称为流体静压强，简称压强，在焦炉调火中习惯上称压力。
P=F/A (4-1)式中 F--垂直作用于流体表面上的压力，N;A--作用面的面积，m2；P--流体的静压力，Pa（帕）在工业上压力是用压力计来测定的从压力计上直接读出的数值，只是被测定的真实压力（称为绝对压力）与当时当地的外界大气压力的差值当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，压力计所测得的压力值称为表压（正压），此时绝对压力=大气压力十表压 (4-2)当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，压力计所测得的压力值称为真空度（负压），在焦炉调火中，常把负压称为吸力此时绝对压力=大气压力一真空度 (4-3)大气压力就是地球周围空气层所形成的压力，它随地区的海拔高度不同而不同，也因季节、晴雨等气候变化而稍有变化，通常以纬度为45°处海平面的平均压力作为标准，一个标准大气压等于101325Pa在海拔高度小于11km范围内，大气压力可由下式求得：P= 101325 (1-0.02257H)5.256 Pa (4-4)式中 P--大气压力，Pa;H--海拔高度，km．例4-1 用斜型微压计测得某焦炉集气管压力为100Pa，该地区当时大气压力为81197Pa，求绝对压力。
解 绝对压力=大气压力十表压=81197＋100=81297Pa=81.297kPa例4-2 用微压计测得某焦炉分烟道吸力为200Pa，该地区当时大气压力为100263Pa，求绝对压力解 绝对压力=大气压力一吸力=100263 - 200=100063Pa=100.063kPa2、温度温度是表征物体冷热程度的物理量一般采用百分温标（即摄氏温标）的度数(℃)来量度，这种温标是在标准大气压下以水的冰点为0，以水的沸点作为100来表示国际单位制(SI)的温标以开尔文为单位，符号为K,1K等于水三相点热力学温度的1/273.16热力学温度一般称为绝对温度，它与摄氏温度的关系为：TK=t℃＋273.15 (4-5)3、密度单位体积流体的质量称为密度，即ρ=m/v (4-6)式中 m——流体的质量，kg;V-流体的体积，m3ρ-流体的密度，kg/m3对于理想气体，在标准状态下(101325Pa，0℃)，每千摩尔气体的体积为22.4m3，所以，其密度为ρ0=M/22.4 ( 4—7)式中 M——理想气体分子量，kg/kmol焦炉水力计算中，所涉及的气体的温度不太低，压力也不太高，水蒸汽含量很少，可以作为理想气体进行计算。
在计算混合气体平均密度时，可将式(4-7)中的M由气体平均分子Mm代替，Mm可由下式求得：Mm = MAYA＋MBYB＋---＋MnYn (4-8)式中 MA,MB…Mn——气体混合物中各组分的分子量，kg/kmolYA,YB---Yn----气体混合物中各组分摩尔分率考虑到焦炉炉内气体压力多在一个大气压左右，即P≈ρ0，这样，在工作状态下，气体密度Pt与ρ0的关系为： (4-9)气体中水蒸汽的含量随其温度的变化而变化，湿气体在工作状态下的密度可按下式计算(4-10)式中f—1m3干气体在t℃时，被水蒸汽饱和后所含水蒸汽质量，kg/m3.,0. 804一一水蒸汽密度，kg/m3；P湿——工作状态下湿气体密度；．ρ0，To，T——同前例4-3 焦炉煤气体积组成为(%)：H259.5，CH425.5；CO6.0，CmHn2.2，CO22.4；N24.0；O20.4；求其平均密度及饱和温度为20℃的湿煤气工作状态密度解：CmHn按80%C2H4和20%C6H6计算4、粘度流体流动时产生内摩擦力的这种特性，称为粘性，衡量流体粘性大小的物理量称为粘度，以符号μ表示，单位为Ns／m2气体的粘度与温度的关系为： (4-11)式中C--实验常数气体的粘度只有在极高或极低的压力下才有变化，一般情况下可不予考虑．对于低压下混合气体的粘度，则可采用下式： (4-12)式中 Yi——混合气体中某一组分摩尔分率；μi——混合气体中某一组分的粘度；Mi-----混合气体中某一组分的分子量。
5、流量单位时间内流经通道任一截面的流体量，称为流量一般有两种表示方法1)体积流量：单位时间内流经通道任一截面的流体体积，称为体积流量符号为V．单位为m3/S，m3／h由于气体体积随温度和压力的改变而变化，当气体流量以体积流量表示时，须注明温度和压力2)质量流量：单位时间内流经通道任一截面的流体质量，称为质量流量符号为G;单位为kg/s，kg/h质量流量与体积流量的关系为：G=ρV (4-13)6、流速单位时间内流体在流动方向上流过的距离，称为流速符号为w，单位为m/s流体流经管道截面上各点的流速是不同的管道中心流速最大，越靠近管壁流速越小，至管壁处流速降至零流体流经管道截面上某点的流速，称为点流速在工程计算中，通常所称流速都是指流体流经整个管道截面上的平均流速其表达式为：w = V/F (4-14)式中F——与流动方向相垂直的管道截面积，m2 V——流量．m3/s．例4-4 要求某焦炉地下室煤气主管输送焦炉煤气的流量V0=6000 m3/h．试选择煤气主管管径解：按规定主管内煤气流速不大于12m/s．现选w0=10m/s，则查管道规格，确定选用Φ478×6钢管，煤气实际流速为工作状态下气体流速Wt与标准状态下气体流速W。
之间换算式为 (4-15)二、气体状态方程式气体有两个主要特性，其一．没有一定的外形，无论用什么形状的容器来装气体，气体分子都会充满整个容器；其二，是气体的压缩性与热胀冷缩现象气体的压力．容积和温度这三个状态参量间存在着一定的关系，(4-16)(或 PV=nRT (4-17)式中 R——摩尔气体常量，即在一定的温度和压力下，同体积的任何气体的摩尔数相同，R=8.314kj/(kmol·k)n—…摩尔数．n=m/M（m是质量，M分子量）式(4 - 16)或(4- 17)称为气体状态方程，把该方程用于实际气体时．计算结果和实验数值会有或大或小的偏差，但是焦炉生产中，所涉及的主要气体，如焦炉煤气，高炉煤气、空气及废气等其压力不太高，温度不太低，它们的压力、容积和温度之间的相互关第都满足理想气体状态方程在焦炉调火中，经常需要将处于工作状态的气体换算成标准状态，或者相反．例4-5 加热煤气温度为40℃，管道内煤气压力为1000Pa．测得煤气实际流量为9000m3/h，换算成标准状态下流量应是多少？解 由式(4 - 14)得三、柏努力方程式1、柏努力方程式根据能量守恒定律，对单位质量流体流动的机械能进行衡算，可得下式t (4-18)假定流体流动时，没有能量损失，即∑hf=0，并且又没有系统加入外功，We=0．式4-18可简化为 (4-19)式中gz——位能，J/kg， g——重力加速度，m/s2； w2/2——动能，J/kg; P/ρ——静压能，J/kg; We——向系统加入外功．J/kg; ∑hf——能量损失，J/kg； 下标1,2为分别始末两截面处的数值。
柏努力方程式常用下述两种形式描述：第一种，将4-18式各项除以重力加速度(g)，并令He=We/g，Hf=∑hf/g，则以压头形式表示的柏努力方程式为：(4-20)式中z——位压头，m液柱； w2/2g——动压头，m液柱‘ P/ρg——静压头，m液柱； He ——输送设备对流体所提供的有效压头，m液柱： Hf ——压头损失，m液柱第二种，将4-18式中各项乘以流体密度p，即得以压力形式表示的柏努力方程式： (4-21)式中：zρg——位压力，Pa;w2ρ/2——动压力，Pa;P——静压力，Pa;ρ∑Hf = △P——压力降，Pa;ρWe——外力使系统增加的压力, Pa2、流体流动的类型流体的流动有两种显然不同的流动类型：滞流（层流）和湍流（紊流）流体作滞流流动时，其质点始终沿着与管轴平行的方向作有规则运动，质点之间互不混合；流体作湍流流动时，流体质点除了沿管道方向向前流动外，各质点的运动速度在大小和方向上随时发生变化，于是质点间彼此碰撞并互相混合由于质点碰撞而产生的附加阻力较由粘性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大研究证明：流体的流速w;流体流经管道的直径d；流体的密度ρ及粘度μ组成的复合数群dwρ/μ是判别流体流动类型的一个准则，这个数群称为雷诺准数，以符号Re表示。
实验结果表明，当Re≤2000时，为滞流；Re≥4000时，为湍流；；2000