气体喷出气体流动

气体喷出在硅酸盐工业窑炉系统中，除了上述的不可压缩气体通过窑炉孔口和炉门流出外，还有可压缩气体通过孔嘴的流出，如:高、中压喷射器中的喷嘴，袋式收尘器中的反吹喷嘴，高压雾化油喷嘴等，都是气体在压强高达几个大气压的条件下喷出的，气体喷出的速度可达到音速或超音速。由于气体喷出时的压强变化较大(当超过20%时)，气体的密度将发生显著的变化，这种高压气体的流出称为可压缩气体的流出。可压缩气体与不可压缩气体的流动规律是不同的。

在硅酸盐窑炉系统内，气体的流动大多是属于不可压缩气体的流动，如气体在窑炉内的水平流动、垂直流动、从孔口和炉门的流出或吸入等均是不可压缩气体的流动。

音速是声波在介质中的传播速度，也就是弱扰动波在气体介质中的传播速度。当气体介质中某一点出现微弱振动时，振源便对其周围气体介质产生压缩作用，并以平面波的形式依次传递下去而形成声波，声波的传播速度即为音速。

喷嘴是能使通过它的气流流速增大的管段。可压缩气体通过喷嘴的流出，如高、低压喷射器中的喷嘴，袋式收尘器中的反吹喷嘴，高压雾化油喷嘴等，都是气体在压强高达几个大气压的条件下喷出的，气体喷出的速度可达到音速或超音速。由于气体喷出时的压强变化较大，气体的密度将发生显著的变化，这种高压气体的流动规律与不可压缩气体的流动规律是不同的。

气体射流在硅酸盐窑炉中经常会遇到气流经管嘴喷射到空间中去，由于气流脱离了原来限制它流动的管道，不再受固体壁面的限制，而在空间继续扩散流动，这种气体的流动叫射流。如：喷射到窑内的可燃气体、烟囱冒出的烟气等都属于射流现象。气体在管内流动时，与固体壁面相接触，要受到固体壁面的影响；而气体射流，脱离了管口，不受管壁的影响和限制，它与周围气体接触和混合。因此射流与管流不同，它们有着不同的流动规律。

在使用喷射燃烧器的窑炉内，气体的流动与喷出的射流有很大关系，研究射流流动的规律是分析这类火焰窑炉内气体流动的基础。另外，在喷射燃烧器内，两股气流的混合过程是决定燃烧过程性质的一个十分重要的因素，研究两股气流的混合规律，对于探讨燃烧理论，改进燃烧器和提高燃烧效率是重要的。

（1）射流的分类

根据射流气体的温度是否与周围气体温度相同，可将射流分为等温射流和温差射流；根据射流气体的浓度(密度)是否与周围气体浓度相同，可将射流分为等浓度射流和浓差射流；根据射流空间的固体边界对射流有没有限制作用，可将射流分为无限空间射流和有限空间射流。无限空间射流中，气体射流所射人的空间有足够大，射流在完全没有限制的情况下处在自由扩张状态，故又称为自由射流。有限空间射流，又称受限射流。

（2）流动状态

射流有层流和湍流两种流动状态。当管嘴直径较小，喷出气体量也较小时，在管嘴出口处形成层流射流。当管嘴直径较大，喷出气流速度较大时，在管嘴出口处形成湍流射流。工业上遇到的射流大多是湍流射流，因为在窑炉上使用的燃烧器其直径和气流速度都较大。

矿井瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。在20 m巷道范围内，涌出瓦斯量大于或等于1．0m3/min，且持续时间在8h以上时，该采掘区域即定为瓦斯喷出危险区域 。

瓦斯喷出的预兆：矿压活动显现激烈，煤壁片帮严重、底板突然鼓起、支架承载力加大甚至破坏，煤层变软、潮湿等 。

另外，还存在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出，即在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。煤(岩) 与瓦斯(二氧化碳)突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯(二氧化碳)和煤(岩)冲出等特点，能摧毁井巷设施、破坏通风系统、造成人员窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故，是煤矿最严重的灾害之一。突出发生前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻夹钻、煤壁温度降低、散发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆