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。