無(wú)機(jī)材料熱工復(fù)習(xí)題

1、一、名詞解釋理想流體紊流燃點(diǎn)露點(diǎn)溫度強(qiáng)制對(duì)流氣幕灰分有害傳熱匣體著火溫度二、填空題.壓頭損失可分為和兩類。.在超音速拉伐爾噴管中，在達(dá)到音速。.物料中的水分結(jié)合方式為,。.玻璃的生產(chǎn)包含，四個(gè)過(guò)程。.隧道窯的三帶為，。三、簡(jiǎn)答題影響玻璃液流動(dòng)的因素有？影響水泥生產(chǎn)過(guò)程中爐內(nèi)CaCO3分解速度的因素為？超臨界干燥的優(yōu)點(diǎn)有？火焰池窯中的舌頭起什么作用？匣體裝燒的缺點(diǎn)是什么？強(qiáng)化爐中物料輻射傳熱的措施有？四、計(jì)算題.總壓為101.3kPa,溫度為20的濕空氣的水蒸氣分壓為2.33kPa。試求:1）該濕空氣的濕含量X及相對(duì)濕度2）若此時(shí)將濕空氣加熱至60，其濕含量及相對(duì)濕度又為多少？3）這題對(duì)實(shí)際干燥

2、有什么指導(dǎo)意義。注：20和60時(shí)水的飽和蒸汽壓分別為2.33kPa和19.92kPa。在一連續(xù)干燥器中，每小時(shí)處理濕物料2000kg，要求將含水量由10%減至2%（均為濕基）。以空氣為干燥介質(zhì)，進(jìn)入預(yù)熱器時(shí)新鮮濕空氣的溫度與濕含量分別為15和0.01kg/kg干氣（壓力101.3kPa），離開干燥器時(shí)廢氣的濕含量為0.08kg/kg干氣。假設(shè)干燥過(guò)程中無(wú)物料損失，試求：（1）水分蒸發(fā)量；（2）新鮮濕空氣消耗量（以質(zhì)量表示）；（3）干燥產(chǎn)品量。已知發(fā)生爐煤氣組成（體積分?jǐn)?shù)%）如下表：C0dH2dCH4dC2H4d82d02dN2dH20d29.015.03.00.67.50.242.02.7若1

3、m3發(fā)生爐煤氣在空氣中燃燒，求：（1）理論空氣需求量（請(qǐng)寫出推導(dǎo)過(guò)程）（2）理論煙氣生成量（3）空氣消耗系數(shù)為1.2時(shí)的煙氣量及煙氣各成分的體積比。一硅酸鹽工業(yè)窯爐的供風(fēng)系統(tǒng)，已知：吸風(fēng)管內(nèi)徑為300mm，排風(fēng)管內(nèi)徑為400mm，吸風(fēng)管處氣體靜壓強(qiáng)為負(fù)10500Pa，排風(fēng)管氣體靜壓強(qiáng)為150Pa，設(shè)1-1和2-2截面的壓頭損失為50Pa。使溫度10，風(fēng)量為9200m3/h的空氣通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)，試確定需要外界輸入多少機(jī)械能。（截面中心的垂直距離）無(wú)機(jī)熱工一、名詞解釋窯內(nèi)氣氛在工業(yè)窯爐內(nèi)，煅燒物料或制品時(shí)，不僅有物理過(guò)程，還有化學(xué)反應(yīng)。在窯內(nèi)，除了原料之間的反應(yīng)外，物料與周圍介質(zhì)之間也有反應(yīng)。如果介

4、質(zhì)為氣體，該氣體所具有的性質(zhì)。對(duì)流傳熱流體各部分之間發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)所引起的熱量傳遞過(guò)程。輻射干燥利用輻射元件表面所產(chǎn)生的熱能，以輻射方式向物料傳熱，使其水分蒸發(fā)而干燥。導(dǎo)熱熱量從物體中溫度較高的部分傳遞到溫度低的過(guò)程。短焰燃燒煤氣和一部分空氣在燒嘴中預(yù)先混合，至燃燒空間后進(jìn)一步與空氣混合并燃燒。陶瓷燒結(jié)高溫條件下，胚體表面積減少，空隙率降低、機(jī)械性能提高的致密化過(guò)程。自然干燥將濕物料堆放在棚屋或室外曬場(chǎng)上，借風(fēng)吹日曬的自然條件使其干燥?？諝庀南禂?shù)實(shí)際供給的助燃空氣量（Va）與理論空氣量的比值。相對(duì)濕度在同溫度、同總壓下，濕空氣的絕對(duì)濕度與飽和濕度之比。旋風(fēng)效應(yīng)旋流型分解爐及預(yù)熱器內(nèi)氣流作旋回

5、運(yùn)動(dòng)，使物料滯后于氣流的效應(yīng)。局部損失流體運(yùn)動(dòng)方向與流速突然變化，引起流體與管道壁的直接撞擊增加及流體內(nèi)部渦流的加劇，伴隨產(chǎn)生的機(jī)械耗損。黑體投射到物體上的輻射能全被物體吸收的物體二、填空題.超臨界流體干燥中常用的是二氧化碳流體。它兼具液體和氣體的性質(zhì)，具有擴(kuò)散性能好和溶解性強(qiáng)兩大優(yōu)點(diǎn)。.空氣的濕度主要表示方法有絕對(duì)濕度，相對(duì)濕度，濕含量。.無(wú)機(jī)材料工業(yè)的燃料種類有固體燃料，液體燃料，氣體燃料。.濕物料中含水率的表示方法有絕對(duì)水分，相對(duì)水分。.火焰池窯結(jié)構(gòu)包括玻璃熔制，熱源供給，余熱回收，排煙四大部分。三、簡(jiǎn)答題請(qǐng)簡(jiǎn)述分解爐的旋風(fēng)效應(yīng)及其對(duì)料粉和煤粉分解的影響。旋風(fēng)效應(yīng)：旋流型分解爐及預(yù)熱器內(nèi)

6、氣流作旋回運(yùn)動(dòng)，使物料滯后于氣流的效應(yīng)。對(duì)粉料的影響：延長(zhǎng)物料在爐內(nèi)停留時(shí)間，使氣流與粉料間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使料粉滯留，爐內(nèi)氣流依靠附壁效應(yīng)使料粉濃度增加而不落料現(xiàn)象，分解時(shí)間增加，達(dá)到預(yù)期分解效果。對(duì)煤粉的影響：在爐內(nèi)的停留及燃燒時(shí)間延長(zhǎng)，造成爐內(nèi)煤粉富集，增加爐內(nèi)煤粉濃度，使單容積中燃燒顆粒的表面積增加，燃燒速度增加，提高了爐單位容積的熱負(fù)荷；但停留時(shí)間影響很大，如果控制不好，會(huì)大幅度影響煤粉及生料的燃燒分解時(shí)間，很可能使煤粉在爐內(nèi)來(lái)不及燃燒而爐后燃，使物料分解率下降，爐后系統(tǒng)超溫，嚴(yán)重影響時(shí)引起結(jié)皮，堵塞。請(qǐng)簡(jiǎn)述隧道窯的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：燒成周期較短，生產(chǎn)效率較高；產(chǎn)品質(zhì)量比較好；節(jié)約燃料；燒

7、成制度單一，便于控制；大大減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；缺點(diǎn)：建設(shè)費(fèi)用比較高；燒成制度改變較難；對(duì)產(chǎn)量變更的適應(yīng)性較小；它是平焰式窯爐，容易產(chǎn)生氣體分層，造成上下溫差。請(qǐng)簡(jiǎn)述隧道窯內(nèi)位壓頭對(duì)氣體流動(dòng)產(chǎn)生的影響以及氣體流速的分布。使氣體由下向上流動(dòng)，溫度升高，位壓頭增大，上流趨勢(shì)增大。預(yù)熱帶：上部-主流和循環(huán)氣流方向相同；下部-主流和循環(huán)氣流方向相反。預(yù)熱帶垂直斷面：總的流速是上部大而下部小冷卻帶：上部-主流和循環(huán)氣流方向相反下部-主流和循環(huán)氣流方向相同冷卻帶垂直斷面：總的流速是上部小下部大請(qǐng)簡(jiǎn)述硅酸鹽工業(yè)余熱回收的目的及回收余熱的方式。目的：(1)生料粉或生坯的預(yù)熱；(2)煤氣、燃油及助燃空氣的預(yù)熱；余

8、熱發(fā)電；其他供熱。方式：有的余熱是在窯爐內(nèi)直接加以利用的，如回轉(zhuǎn)窯及隧道窯的預(yù)熱帶;有的采用通用的換熱設(shè)備，如換熱器、蓄熱器、熱管等回收熱量；有的則采用專用的預(yù)熱器，冷卻機(jī)等設(shè)備加以回收。請(qǐng)簡(jiǎn)述隧道窯的分帶以及各個(gè)帶所起到的作用。分為預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶。預(yù)熱帶：車上坯體與來(lái)自燒成帶燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣接觸，逐漸被加熱，完成坯體的預(yù)熱過(guò)程。燒成帶：坯體借助燃料燃燒所釋放出的熱量，達(dá)到所要求的最高燒成溫度，完成坯體的燒成過(guò)程。冷卻帶：高溫?zé)傻闹破愤M(jìn)入冷卻帶，與從窯尾鼓入額的大量冷空氣進(jìn)行熱交換，完成坯體的冷卻過(guò)程。四、計(jì)算題1.如圖所示的窯爐，內(nèi)部充滿熱煙氣，溫度為1000,煙氣標(biāo)態(tài)密度Pf,

9、0為1.30kg/m3,窯外空氣溫度20,空氣標(biāo)態(tài)密度Pa,0為1.293kg/m3，窯底內(nèi)外壓強(qiáng)相等，均為1atm(101325Pa)。求距離窯底0.7m處窯內(nèi)、外氣體壓強(qiáng)各多大？其相對(duì)壓強(qiáng)多大？解：根據(jù)公式d=公則煙氣、空氣在1000,20七時(shí)的密度分別為：巧二1,30 x273/(273+1000)=0.28LgImpif=L293x273.(273+20)=l+21kg/根據(jù)基本方程式求出氣體壓強(qiáng)；pal=-g/7=101325-L21x9.81x(17=101317A/pf=101325-(128x9.8lx07=101323A/距離底0.7m處相對(duì)壓強(qiáng)：Pnp.2=101323-1

10、01317-62.某硅酸鹽工業(yè)窯爐內(nèi)，煙氣的溫度為1000,其標(biāo)態(tài)密度為1.30kg/m3,在截面為0.5X0.6m2的煙道中以3.8m/s的流速通過(guò)，煙道內(nèi)負(fù)壓為402Pa,試判斷煙道中煙氣的流態(tài)（設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?9991Pa）。解：1D00C時(shí)煙氣的密度為:99991-402=1.3x101325273273+1000=0.274(恒/)=1.587xlO=1.587xlO-5二4.9乂10一“丹F)100?！?。時(shí)煙氣的粘度為:彳273+17312T3-)()21273+P3273當(dāng)量直徑:2x0.5x0.60.5+0.6=0,545(m)雷諾準(zhǔn)數(shù):0.545：3,8：4000七二LL4,

11、9W判斷：煙道中煙氣為紊流注點(diǎn):雷諾數(shù)Re的大小，可作為判別流體流動(dòng)形態(tài)的依據(jù)，還反映沆動(dòng)中液體質(zhì)點(diǎn)湍動(dòng)的程度無(wú)機(jī)熱工一、名詞解釋理想流體流體無(wú)粘性、完全不可壓縮，運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)抵抗剪切變形的能力。紊流流體質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動(dòng)，并相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的旋渦，且出現(xiàn)脈動(dòng)。燃點(diǎn)用火源接近油表面時(shí)，藍(lán)光閃現(xiàn)后能持續(xù)燃燒（不少于5秒），此時(shí)的油溫稱為燃點(diǎn)。露點(diǎn)溫度一定壓力下，將不飽和空氣等濕降溫至飽和，出現(xiàn)第一滴露珠時(shí)的溫度稱為該空氣的露點(diǎn)溫度，以td表示。強(qiáng)制對(duì)流若流體的運(yùn)動(dòng)是由于受到外力的作用（如風(fēng)機(jī)、水泵或其它外界壓力等）所引起。氣幕氣幕是指在隧道窯橫截面上，自窯頂及兩側(cè)窯墻上噴射多股氣流進(jìn)入窯內(nèi)

12、，形成一片氣體簾幕。灰分灰分是指燃料中不能燃燒的礦物雜質(zhì)。有害傳熱（考有益?zhèn)鳠幔煔鈱崃恳詫?duì)流輻射方式傳給窯體，窯體以穩(wěn)定導(dǎo)熱方式傳導(dǎo)給窯外壁，外壁再以對(duì)流輻射方式傳熱給周邊環(huán)境。匣缽在燒制陶瓷器過(guò)程中，為阻止氣體及有害物質(zhì)對(duì)坯體、釉面的破壞及污損，將陶器和坯體放置在耐火材料制成的容器中焙燒，這種容器即稱匣缽。著火溫度由緩慢的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閯×业难趸磻?yīng)的瞬間，轉(zhuǎn)變時(shí)的最低溫度。二、填空題.壓頭損失可分為摩擦損失和局部損失兩類。.在超音速拉伐爾噴管中，在拉伐爾噴管的擴(kuò)張部分達(dá)到音速。.物料中的水分結(jié)合方式為結(jié)合水，非結(jié)合水。.玻璃的生產(chǎn)包含原料的制備，玻璃液熔制，玻璃產(chǎn)品的成型，玻璃制品的退

13、火四個(gè)過(guò)程。.隧道窯的三帶為預(yù)熱帶，燒成帶，冷卻帶。.燃料可分為固體燃料、液體燃料、氣體燃料。.灰分有、。影響玻璃液流動(dòng)的因素有？（考玻璃液的分隔裝置優(yōu)點(diǎn)？）窯的溫度制度和散熱情況。玻璃液P和口以及隨溫度變化的情況。玻璃液的透熱性與導(dǎo)熱性。無(wú)色玻璃液面溫降310/cm,池底0.5/cm。綠色玻璃液面815/cm,池底34/cm。窯池結(jié)構(gòu)與尺寸。如窯深、窯坎。加料與出料。影響水泥生產(chǎn)過(guò)程中爐內(nèi)CaCO3分解速度的因素為？（考水泥回轉(zhuǎn)窯的缺點(diǎn)）分解溫度：溫度越高，分解越快。濃度：爐內(nèi)CO2的濃度，濃度越低，分解越快。粉料的物理化學(xué)性質(zhì)：結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶粗大的石灰石分解速度較慢。顆粒直徑越大，接觸表面

14、積越小，分解所需的時(shí)間越長(zhǎng)。生料的分散懸浮程度：懸浮分散性差，相當(dāng)于加大了顆粒尺寸，改變了分解過(guò)程性質(zhì)，從而降低了分解度。超臨界干燥的優(yōu)點(diǎn)有？可以在溫和的溫度條件下進(jìn)行，故特別適用于熱敏性物料的干燥。能夠有效地溶解而抽提大分子量、高沸點(diǎn)的難揮發(fā)性物質(zhì)。通過(guò)改變操作條件可以容易地把有機(jī)溶劑從固體物料中脫去?；鹧娉馗G中的舌頭起什么作用？起改變空氣、煤氣為小平運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)向作用;分隔空氣、煤氣，并調(diào)節(jié)它們的混合狀態(tài);控制火焰長(zhǎng)度和火焰剛度。匣缽裝燒的缺點(diǎn)是什么？使氣流的對(duì)流換熱系數(shù)減小，匣內(nèi)對(duì)流為緩慢的自然對(duì)流；在氣體對(duì)制品的輻射傳熱中起遮熱罩的作用，削弱了有益?zhèn)鳠?。故?yīng)盡可能取消匣缽，采用無(wú)匣裸燒

15、，以達(dá)到快燒和降低能耗的目的。強(qiáng)化爐中物料輻射傳熱的措施有？適當(dāng)提高煙氣溫度。增大煙氣與物料接觸的表面積，提高物料的黑度；采用反射隔熱罩，減少輻射熱損失。提高煙氣的黑度。四、計(jì)算題1.總壓為101.3kPa,溫度為20的濕空氣的水蒸氣分壓為2.33kPa。試求:1）該濕空氣的濕含量X及相對(duì)濕度隼2）若此時(shí)將濕空氣加熱至60，其濕含量及相對(duì)濕度又為多少？3）這題對(duì)實(shí)際干燥有什么指導(dǎo)意義。注：20和60時(shí)水的飽和蒸汽壓分別為2.33kPa和19.92kPa。解：（1）20時(shí)p233=0.0146kg水汽/kg干空氣X=0.622pw=0.0146kg水汽/kg干空氣Pp101.32.33w又20時(shí)

16、水的飽和蒸汽壓為2.33kPap233隼=pw義100%=3*100%=100%p2.33s說(shuō)明該濕空氣已達(dá)飽和，不能作為干燥介質(zhì)。（2）60時(shí)，提高溫度后，濕空氣中的水氣分壓不變，故濕度不變，仍為0.0146kg水汽/kg干空氣。又60時(shí)水的飽和蒸汽壓為19.92kPa，此時(shí)相對(duì)濕度:VV-L/p-2332.3/1.2-1943m3/hp233隼=pwx100%=*100%=11.7%p19.92s說(shuō)明該濕空氣相對(duì)濕度減小，又可做干燥介質(zhì)。（3）濕空氣的溫度升高后，其中的水汽分壓不變，但水的飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增加，隼因此，值減小，載濕能力增強(qiáng)，即升溫對(duì)干燥有利。2.在一連續(xù)干燥器中，每

17、小時(shí)處理濕物料2000kg，要求將含水量由10%減至2%（均為濕基）。以空氣為干燥介質(zhì)，進(jìn)入預(yù)熱器時(shí)新鮮濕空氣的溫度與濕含量分別為15和0.01kg/kg干氣（壓力101.3kPa），離開干燥器時(shí)廢氣的濕含量為0.08kg/kg干氣。假設(shè)干燥過(guò)程中無(wú)物料損失，試求：（1）水分蒸發(fā)量；（2）新鮮濕空氣消耗量（以質(zhì)量表示）;（3）干燥產(chǎn)品量。解：（1）物料的干基含水量:V11-V1V0.02U-2V11-V1V0.02U-221-V1-0.022絕干物料量-0.0204kg/kg干料G-G(1-v)-2000(1-0.1)-1800kg/hd11水分蒸發(fā)量W-G(u-u)-1800(0.1111-

18、0.0204)-163.26kg/hd12(2)絕干空氣用量：W_163W_163.26X-X-0.08-0.01212332.3kg干氣/h新鮮濕空氣用量:L=L(1+X)-2332.3(1+0.01)-2355.6kg/h0p*=3.48T(1-0.378等)=1.2kg/m3(3)干燥產(chǎn)品量G=GW=2000163.26=1836.74kg/h213.已知發(fā)生爐煤氣組成(體積分?jǐn)?shù)%)如下表：COdH2dCH4dC2H4d82d02dN2dH20d29.015.03.00.67.50.242.02.7若1m3發(fā)生爐煤氣在空氣中燃燒，求:(1)理論空氣需求量(請(qǐng)寫出推導(dǎo)過(guò)程)(2)理論煙氣生

19、成量(3)空氣消耗系數(shù)為1.2時(shí)的煙氣量及煙氣各成分的體積比。解：空氣組成為02=21%,H2=79%,忽略C02等少量氣體。(1(1)CO+1/2O2fCO2CH4+202fH20+C02H2+1/202fH2OC2H4+302f2CO2+2H20由上述方程式可得該爐煤氣完全燃燒的理論空氣需求量為Va0=1/0.21義1/2CO+1/2H2+2CH4+3C2H4-02=4.76義0.5義0.29+0.5義0.15+2X0.03+3義0.0060.002=1.41m3/m3(2)該爐煤氣完全燃燒的理論煙氣生成量：V0=(C0+H2+3CH4+4C2H4+C02+H20+N2)+0.79Va0=(0.29+0.15+3X0.03+4X0.006+0.075+0.027+0.42)+0.79X1.41=2.19m3/m3(3)空氣消耗系數(shù)為1.2時(shí)實(shí)際空氣需求量Va=Va0=1.2X1.41=1.69m3/m3空氣消耗系數(shù)為1.2時(shí)實(shí)際煙氣生成量：V=Vo+(-1)Vao=2.19+(1.2-1)X1.41=2.47m3/m3煙氣組成：C02%=(C0+CH4+2C2H4+C02)/VX100%=(0.29+0.03+2X0.006+0.075)/2.47X100%=16.48%H2O%=(H2+2CH4+2C2H4+H2O)/VX100%=(0.15+2X