两种气体相关时的静力平衡关系

　　如果在加热炉上经常遇到的情况，那么炉内或烟道系统内是密度较小的热气体，外面是密度较大的冷空气。这种热气体位于冷气体包围中，两者并存与相关的情况下，气体的静力平衡关系更有实际意义。现在分析这种情况下的平衡条件以及相对压力的分布规律。容器内是密度为P的热气体，外面是密度为衬的冷空气，内、外气体都是静止的。将确定高度的基准面取在容器的顶部，高度z向上为正，对任意两个截面1-1和2-2，可以写出其平衡方程式:所具有的能量与外面同体积大气所具有的能量差，这种相对能量称为压头。

　　位压头

　　位压头又称几何压头，是单位体积气体所具有的相对位能。对于高度为z或深度为H的内部热气体，其位压头为hik=pgz一内z=H(p‘一p)g(2-21)由式((2-21)可见，当空气温度一定时，位压头的大小取决于H和p两个因素。由阿基米德浮力原理可知，处于冷空气中的热气体具有上浮的能力，H愈大，上浮的趋势愈大，即位置愈低处的位压头愈大;p愈小，即热气体的温度愈高，气体上浮的能力也愈大。因为位压头只是一种趋势，所以不能测量只能计算。

　　静压头

　　静压头是单位体积气体所具有的相对朴压能，即同一高度上内、外气体静压力之差:hp=p一p‘二p。(2-22)由式(2-22)可见，气体在某点的静压头数值就等于该点的表压力。静压头可以为正值，也可以为负值。应用压头概念，式((2-20)可以表示为hwi+hn，二hM2+hey:或hm+h,=常数(2-23)由此可见，对于静止的相互作用的冷、热气体，任何截面上位压头与静压头的总和是相等的，而且两种形式的能量可以相互转换。仍以图2-6为例，进一步分析静止热气体相对压力的变化规律。设深度H,，处为热气体的零压面(即热气体相对压力为零的面)。若将式(2-23)应用于零压面的某点(H=Ho,pg=0)和深度为H、相对压力为pa的任一点。

　　为静止热气体相对压力分布的关系式，它表明。任何点相对压力的数值等于零压面与该点的位压头之差。对于冷、热两种气体，由于衬>p，即(衬-p)>0，式中p。的正负取决于(H0-H)值。式(2-24)表明，在零压面之上(H0>H)，热气体的相对压力为正值(p。>0);在零压面之下(从<H)，热气体的相对压力为负值(p1<0):而且，所示，热气体的相对压力p。随深度增加呈直线下降。

　　由以上分析可知，当加热炉炉底平面的表压力为零时，则整个炉膛内的表压力为正压，这时通过炉门或缝隙会向外逸气;如果控制炉顶内表面的表压力为零时，则整个炉膛内的表压力为负压，这时冷空气将通过炉门或缝隙吸人炉内。在实际操作中，也可以根据上述现象判断炉内压力的大致情况，并通过调整抽力来改变零压面的高度。