热工设备思考题(答案)

第2章水泥

P173：2.1水泥熟料烧成技术的发展历程是什么？与其他回转窑相比，为什么NSP 窑在节能、高产方面具有优势？

答：水泥熟料烧成技术发展历程：从立窑到传统干法回转窑，到湿法回转窑，到立波尔窑，再到新型干法水泥回转窑系统。

窑外预分解窑的优点主要体现在：一是在流程结构方面：它在SP窑的悬浮预热器与回转窑之间增加了一个分解炉。分解炉高效的承担了原来主要在回转窑内进行的大量CaCO3分解的任务，缩短回转窑，减少占地面积、减少可动部件数以及降低窑体设备费用；二是在热工过程方面：分解炉是预分解窑系统的第二热源，小部分燃料加入窑头、大部分燃料加入分解炉。有效地改善了整个窑系统的热力布局，从而大大减轻了窑内耐火衬料的热负荷，延长窑龄。另外减少了NOX（有害成分）的含量，有利于保护环境。三是在工艺过程方面：将熟料煅烧过程中热耗量最大的CaCO3分解过程移至分解炉内进行后，燃料燃烧产生的热量能及时高效的传递给预热后的生料，于是燃烧。换热及CaCO3分解过程得到优化熟料质量、回转窑的单位容积产量。单机产量得到大幅提升烧成热火也因此有所降低，也能够利用一些低质燃料。

P173：2.2某旋风预热器的符号写成2-1-1-1-1是什么含义？2-2-2-2-2又是什么含义？

答：单列，一级有2个旋风筒，其余各级均有1个；双列，各级都有2个旋风筒。

P173：2.3在表示旋风筒级数的符号中，1，2，3，4，5和Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ这两种类型的数字符号，一般来说有什么区别？旋风筒通常用字母C表示，例如C1，C2…；CⅠ，CⅡ，…。这里的C代表什么意思？

答：用阿拉伯数字表示是国内的习惯，即从上向下数各级旋风筒；用罗马数字表示是国外的习惯，即从下向上数各级旋风筒。C代表Cyclone。

2.4 入窑生料的表观分解率与真是分解率的主要差别在什么地方？

答：表观分解率是预热生料与旋风筒收集的飞灰两种料综合的分解率。真是分解率仅是预热生料/预分解系统内预分解的真实数据。

2.5 请推导出入窑生料表观分解率的计算公式？

答：表观分解率e=(生料中原有烧失量—样品中残留烧失量)/生料中原有烧失量*100%

={（100L1/100-L1）—（100L2/100-L2）}/(L1/100-L1)*100%

=10000(L1-L2)/L1(100-L2)

2.6 预热器的功能是什么？怎样才能有效地实现这些功能?

答：预热器有三个功能：第一，生料粉在废气中的分散与悬浮；第二，气、固相之间的换热；第三，气、固相之间的分离：气流被排走，生料粉被收集。

第一，悬浮：1 选择合理的喂料位置 2 选择适当的管道风速 3 在喂料口加装撒

料装置 4 注意来料的均匀性。

第二，换热，合理的换热级数。

第三，分离，1 合理的旋风筒尺寸及形状2适当的旋风筒高度3适当的排气管尺寸和插入深度 4 合理的旋风筒直径

2.7为什么悬浮预热器系统内气固之间的换热速率极高？为什么旋风预热器系统又要分成多级换热单元相串联的形式？

答：在管道内的悬浮态，由于气流速度较大（对流换热系数也因此较大），气、固相之间换热面积极大，所以气、固相之间的换热速度极快，经过0.02—0.04s的时间，气、固相之间就可以达到温度的动态平衡，而且气、固相换热过程主要发生在固相刚刚加入到气相后的加速段，尤其是加速的初始段。这时，再增加气、固相之间的接触时间，其意义已经不大，所以这时只有实现气、固相分离进入下一个换热单元，才能够起到强化气、固相之间换热的作用。

2.8 在旋风预热器系统中，旋风筒的主要作用是什么？气（废气）、固（生料）之间的换热主要是发生在联接各级旋风筒的管道内，还是发生在旋风筒内？

答：旋风筒的作用主要是气固分离，传热只占6%～12.5%。气固间的热交换80％以上是在入口管道内进行的，热交换方式以对流换热为主。当dp=100μm时换热时间只需0.02～0.04s，相应换热距离仅0.2～0.4m。因此，气固之间的换热主要在进口管道内瞬间完成的，即粉料在转向被加速的起始区段内完成换热。

2.9为什么连接各级旋风筒的管道内风速不能太大也不能太小，而要有合理的范围？

答：管道风速太低，热交换时间延长，不仅影响传热效率，甚至会使生料难以悬浮而沉降积聚，从而使旋风预热器的预热效果以及分离效率大大降低；风速过高，则会增大系统阻力，增加电耗，并影响旋风筒的分离效率。这样最终不仅增加了水泥生产的成本而且使生产出来的水泥质量也不能达标。所以风速一般控制在15～25m/s范围为宜，一旦监测到风速不在此范围之内，那么系统会报警使工作人员根据自己的经验采取相关的措施，使风速恢复到此范围之内，这样才能达到我们所预期的目标。

2.10为什么旋风预热器系统首先要求第一级旋风筒的气固分离效率最高，其次是强调最下一级旋风筒的分离效率最高，然后才考虑其他几级旋风筒的分离效率要较高?

答：考虑到第一级旋风筒排出的粉尘量对整个系统运行经济性的影响最大因为出了一级的生料就出了整个预热器系统而成为飞损的粉尘，从而增加了热耗料耗以及后面吸尘器的负担因此第一级的重要性最大. 最下一级的分离效率不仅对整个预热器系统的热效率有很大影响，而且还直接决定着回流到上一级旋风筒的生料量的多少而且在高温下增大颗粒生料的循环量容易造成预热生料的发粘堵塞，从而影响到整个窑系统的正常运行因此分离效率要高

2.11为什么一列的旋风预热器，人们有时会将第一级旋风筒制成两个直径较小旋风筒并联放置的形式，如2-1-1-1-1这一做法的出发点是什么?

答：目的在于提高它的气固分离率，减少飞尘的飞损，而其他级旋风筒的分离率要求相对较低固选用较小的单筒旋风筒，以期降低整个预热器系统的阻力损失

12为什么旋风预热器往往是中间几级旋风筒用低压损旋风筒?

答：中间几级旋风筒对气固分离的效率较低因此可以降低中间几级旋风筒的压损可以补偿整个预热器系统压损的增加值。

2.13为什么一些低压旋风筒不能作为最上一级或最下一级旋风筒？

答：因为低压旋风筒得分离效率低，若是作为最上一级或最下一级旋风筒，会严重影响气、固相之间的分离效率，从而影响整个生产效率。

2.14为什么旋风筒的表面散热和漏风量对整个预热器系统预热效果的影响程度，从上向下呈现递增趋势？

答：在整个旋风预热器系统中，越往下，旋风筒奇迹连接管道的表面温度越高，故而表面散热的损失会越来越大，尤其是在最下一级旋风筒和窑尾上升烟道处，表面温度最大，因而其表面散热损失也最大，故对预热器系统预热效果的影响会从上向下递增。

在整个旋风预热器系统中，同样是由于越往下，旋风筒奇迹连接管道的表面温度越高，冷风漏入对整个预热器系统的热效率的影响也就更大。而且对于下面几级旋风筒，其漏风量不仅会降低其自身的温度和热效率，而且会继续影响这上面各级换热单位的热效率，因此漏风量对预热器系统预热效果的影响会从上向下递增。

2.15旋风预热器的级数是否越多越好？太少了有什么问题？太多了有什么问题？

答：旋风预热器的级数不是越多越好，而是存在一个最佳级数如果太少了，预热器出口的废气温度会大大降低，便会大大降低系统热效率，物料预热温度会大大降低。也即是说会大幅度偏离可逆换热过程。如果太多了，每增加一级预热器就需要多克服一级的流体阻力，从而动力消耗增大。另外，随着级数的增加，设备投资会增加，预热器的框架也会增高，从而土建投资将会增大。

2.16降低旋风筒阻力损失（压损）的措施有哪些？

答：1、合理控制风速、风量。2、增大内筒的直径，减少插入深度。3、增加固、气比，会降低旋风筒的阻力损失，但固、气比增加会增大联接管道内的阻力损失。4、为减少旋风筒的阻力及管道内的压损，在各级旋风筒在进口直壁内侧都设置导向板，且为混凝土内嵌结构，该结构具有使用寿命长，不变形等特点。5、在出口处（除最后一级外）都设置导流叶片，该结构不仅大大减少旋转气流的动能损失，可使下游管道阻力明显下降。6、在旋风筒的进口底部设置了一种特殊的倾斜状结构，该结构不仅显著降低旋风筒阻力，而且可以避免生料的大量堆积。7、在下料管内设置了倒八字形撒料板。它一方面避免热气流直接冲击撒料板，提高撒料板的使用寿命，有利于系统的长期安全运转，另一方面它不影响上升管道内的气流运动，从而降低了系统阻力。8、在安置旋风筒时，适当降低旋风筒高度。9、采取适当密封措施，减少漏风。10、开发新型高效、低阻的旋风筒，以降低压损。11、采用蜗壳式进风口能使进、出旋风筒的内、外气流干扰小，从而降低形成涡流的可能性，所以会减小旋风筒的阻力损失。12、进风口形状采用多边形，引导进入旋风筒的气、固二相流向下偏斜流动，从而使旋风筒内的流场分布更趋合理来减小旋风筒的阻力损失。等等。

2.17在一个旋风预热器系统中，如果其中的某一级普通旋风筒用一个低压损旋风筒来代替，那么就整个水泥熟料烧成系统的电耗和热耗而言，哪一个降低得更为显著？

答：电耗。

2.18对于SP窑和NSP窑来说，降低旋风预热系统阻力损失的措施有哪些？

答：1、合理安排串联级数。一般降低级数，能降低旋风预热系统阻力损失。2、采取适当密封措施，减少系统漏风量。3、开发新型撒料装置：使粉料充分分散，降低气流阻力。4、采用新型高效低压损的旋风筒。

①在旋风筒入口或出口处增设导流板；②旋风筒筒体结构的改进；例如适当增大高径比，进风口采用大包角、大蜗壳，蜗壳下缘采用斜坡面，以增大进风口截面来适当减低进口风速，且适当扩大内筒直径，适当缩小内筒插入深度，等等。③旋风筒进风口与内筒结构的改进；如进风口截面采用多边形；采用双内结构；将进风口设置在筒体下部，减小折流阻力。④旋风筒下料口结构的改进；如在旋风筒地步增设膨胀仓。⑤旋风筒旋流方式的改进；如采用卧式旋风筒。

2.19从流程结构、热工、工艺的角度简述：与悬浮预热器窑相比，预分解窑有哪些主要特点？

答：一：在流程方面，它在SP窑的悬浮预热器与回转窑之间，增设了一个分解炉。分解炉高效地承担了原来主要在回转窑内进行的大量CaCO3分解任务，这样可以缩短回转窑，从而减少占地面积、减少可动部件数以及减低窑体设备费用；二：在热工过程方面，分解炉是预分解窑系统的“第二热源”，将传统上燃料全部加入窑头的做法，改为小部分加入窑头、大部分燃料加入分解炉。这就有效地改善了整个窑系统的热力布局，从而大大减轻窑内耐火材料的热负荷，延长了窑龄。另外，该热力布局也有助于降低至有很高温度才能产生的NOx（有害成分）含量，这有利于环境保护。三：在工艺过程方面，将孰料煅烧过程中耗热量最大的CaCO3分解过程移至分解炉内进行，由于燃料与生料粉出于同一空间并且高度分散，所以燃料所产生的热量能够及时高效地传递给预热后的生料，于是燃烧、换热及CaCO3分解过程都得到优化，水泥熟料煅烧工艺更臻于完善，熟料质量、回转窑的单位容积质量、单机产量因而得到大幅度提高，烧成热耗也因此有所降低、也能够利用一些低质燃料。当然，要外分解窑的流体阻力大、电耗高、基建投资大、对原料与燃料中的有害成分有一定限制是该窑型的不利方面。

2.20对于NSP窑系统，为什么要向分解窑内提供大量的热量？

答：在分解炉内喷入大量的热量，是为了是分解炉内燃料燃烧的放热过程与生料中的CaCO3分解的吸热过程同时在同一空间内高效而迅速的进行，这样，不仅大大提高了传热效率，而且也大大地加快了分解产物CO2向主气流的扩散速度，从而使CaCO3分解速度大大加快，入窑生了的表观分解率则可以提高到85%~95%，是回转窑的单机产量大幅度提高。

2.21新型干法水泥生产中的分解炉应该具备什么功能？怎样实现这些功能？

答：燃料放热；悬浮态传热；物料吸热分解。具体实施这些功能：1通过合理将下料口、下煤口及三次风口合理布局确保燃料迅速着火，完全燃烧。2下料口设置撒料器或撒料箱一边让粉料进入分解炉后尽快分散且均匀分布，实现悬浮高效传热。3增大分解炉的体积，形成炉体加管道结构，延长气体在分解炉内停留时间，实现CaCO3有效分解。

2.22 在实际生产中，为什么入窑生料的最高（表观）分解率不控制在100%？

答：为了避免过分追求入窑生料分解率而使窑尾温度过高以及为了适应生产过程中一些不可避免的波动，生产中入窑生料的表观分解率一般控制在100%以下。

2.23 NSF、RSP、DD、NMFC、SLC、ILC、PYROCLON、PREPOL分解炉各由哪个国家的哪个公司开发？

答：NSF是由日本石川岛-播磨株式会社和日本原秩父水泥株式会社联合研制RSP是由日本原小野田水泥株式会社和川崎重工联合研制

DD原日本水泥株式会社研制，后又与日本神户制钢联合开发推广

NMFC是由日本三菱水泥矿业株式会社和三菱重工联合研制开发

SLC和ILC是由丹麦F.L.史密斯研制开发

PYROCLON是由是由德国洪堡公司研制开发

PREPOL是由德国伯力休斯公司与德国红包公司研制开发

2.24 DD分解炉三次风的入炉方式是径向还是切向？你认为这有什么优点？

答：三次风从圆筒两侧径向入炉。优点：三次风直接导入上喷的窑气中。炉内无水平旋流，压损低。

2.25 SLC分解炉与NSF分解炉的分料阀各自作用是什么？

答：SLC分解炉分料阀的作用是在开窑点火时转换使预热生料直接入窑，在窑列产量达到全窑额定产量的35%时转动分料阀使来自窑列最下级生料送入分解炉。NSF 分解炉的分料阀作用是使预热生料分成两部分分别从反应锥体室上加入和从上升烟道加入。

2.26 我国的科技工作者曾研究过NSF、MFC、SLC、RSP这四种分解炉内生料停留时间，发现MFC分解炉内的平均停留时间最长（最长停留时间约为84s，而其他分解炉仅为 5.5~12s）。有人认为：这主要是由于流化床内物料分布很均匀（温度差小，浓度差小），因此传热、传质的动力小，因而传热、传质的速度慢，这样完成同样分解率就需要较长的停留时间。你认为这个说法对否？

答：我认为这个说法不对，流化床内的传热、传质动力小，传热、传质的速度慢的原因不是因为流化床内物料的分布均匀。而是因为流化床区的温度只有400度，温度较低因而三传一反的速度较慢。

2.27 SLC预分解窑中K列和F列的含义是什么？

答：SLC窑有两列旋风预热器，分别叫窑列（K列）和炉列（F列），窑气走窑列、炉气走炉列。

2.28 PYROCLPN和PREPOL这两种预热/预分解系统的区别在什么地方？

答：主要有以下两点：第一，在与其配套的预热器方面，Prepor预分解窑使用伯力休斯公司开发的旋风预热器；Pyroclon预分解窑使用洪堡公司开发的旋风预热器；第二，在这两个系列分解炉基本炉型的基础上，根据燃料品种扩大化的要求以及更严格的环保要求，这两个公司又都各自开发了更多类型的分解炉。

2.29能否把PYROCLPN-R系统和PREPOL-AS系统归为一类？

答：能都有单独的三次风管

2.30像FR5、PYROTOP等有部分物料循环回炉的预热/预分解系统与无物料循环的

情况相比有什么实际意义？

答：可以延长在高温气流中的停留时间，可在其它参数不变的情况下有效提高物料的提高入窑生料的分解率。在炉温不变的情况下，提高物料循环率后可提高入窑生料的分解率，从而提高回转窑的熟料产量。同样在入窑分解率不变的情况下提高物料循环率后可降低所需的炉温，从而能够使用低质燃料，甚至可燃废弃物。此外，，将循环料加入上升烟道中，由于生料粉巨大的表面积，所以能够吸附窑气中的碱蒸汽，这有利于缓解或消除此处的结皮。

2.31 回转窑的主要功能是什么？怎样才能够有效的实现这些功？

答：回转窑是一个燃料燃烧设备，它具有较大的燃烧空间和热力场，可以提供足够的助燃空气，是一个装备优良的燃烧设备，能够保证燃料充分燃烧，可以为水泥熟料的煅烧提供必要的热量；回转窑是一个热交换装备，它具有比较均匀的温度场，可以满足熟料生产过程中各个阶段的换热要求，特别是A矿生成的要求；回转窑是一个高温化学反应设备，熟料矿物形成的不同阶段有不同要求，回转窑既可以满足不同阶段、不同矿物对热量、温度的要求，又可以满足它们对停留时间的要求；回转窑是一个输送设备，用来输送物料和让空气通过。从输送物料角度来看，回转窑还具有更大的潜力，因为无聊在窑内的填充率、回转窑的斜度与转速都是很低的。

2.32 水泥回转窑内应遵循哪几个方面的客观规律？

答：水泥回转窑正常工作时是负压操作。为防止漏风，窑头和窑尾都必须设有密封装置，其密封程度好坏会直接影响窑系统合理的风、煤、料配比及熟料煅烧效果。从漏风对生产的影响程度来考虑，回转窑的窑尾逼窑头要求有更高的密封程度。为防止回转窑烧成带的筒体以及其内耐火材料过热，在烧成带筒体的外面，还设置有冷却装置，通常采用风冷。

2.33 为什么回转窑的窑尾比窑头需要密封程度更高的密封装置？

答：因为从漏风对生产的影响程度来考虑，窑尾漏风对生产的影响比窑头漏风的影响要大，故窑尾比窑头需要密封程度更高的密封装置。

2.34为什么回转窑烧制出来的水泥熟料要进行快速冷却？

答：熟料必须快速有效冷却的主要原因有以下四点：第一，急冷熟料有利于发挥水泥的强度和水硬性（能保留较多玻璃体，能防止或减少C3S在1250℃时分解为C2S和f-CaO，从而保留较多的C3S，能阻止C3S晶体长大，也能防止β-C2S在500℃时转变为γ-C2S而引起熟料粉化）和增强水泥抗硫酸盐性能与防止水泥瞬凝或快凝（可阻止C3A结晶析出或减少其晶粒），也能改善水泥的安定性（可阻止MgO的结晶析出减少其晶粒）。第二，冷却熟料能有效回收熟料的余热来预热助燃空气等来改善燃料燃烧，节省燃料和节约能源；第三，熟料被急冷后可改善其易磨性（急冷产生的温度应力导致熟料内有微裂纹存在，从而改善其易磨性）；第四，熟料被冷却后其温度较低，可使其输送设备、储存设备免受高温侵蚀。

2.35 对于公式（2.26a）~（2.28）进行分析来指出提高熟料冷却机效率的途径有哪些？

答：1、降低冷却机排出气体的温度2、降低出冷却机熟料带走的物理热3、降低冷却机散热的损失。

2.36 熟料冷却效果最好的冷却剂是哪种冷却机？其优点主要体现在什么地方？

答：篦式冷却机。篦式冷却机分为三个区域，最前端是骤冷区，在该区骤冷能对刚进入篦冷机的熟料实施非常快速的冷却，确保熟料的高质量。骤冷区后面是热回收区，该区的作用是对熟料实施快速、有效冷却的同时，尽可能高效地回收出窑熟料冷却过程中所放出的热量来给予入窑二次风和入炉三次风；最后是冷却区，该区的作用是充分冷却熟料，从而最大可能地降低出冷却机的熟料温度。所以该冷却机既能快速冷却，又可以回收大量的热能。

2.37复合式篦冷机与组合阶段式篦冷机的最主要区别在什么地方？

答：组合阶段式篦冷机是由复合篦床、熟料破碎机和水平篦床组成，而复合式篦冷机是由高温区的倾斜篦床，低温区的水平篦床组成。P96和p98

2.38第三代篦冷机和第四代篦冷机各有什么特点？

答：第三代篦冷机：1、采用阻力篦板及具有充气梁结构的篦床以增加篦板的气流阻力在“篦板+料层”总阻力中的比例，从而降低料层内颗粒粗细不均等因素对气流均匀分布的不利影响；2、在进料区设置脉冲高压鼓风系统；3、高压冷却风通过充气梁，特别是篦冷机热端前部的数排空气梁，向篦板下供风，以提高料层中气流的均匀分布程度；

4、设置了针对篦床一、二室各排篦板的自控调节系统，以对风量、风压及脉冲供气进行调控；

5、多数采用液压传动方式；

6、通常在篦冷机中间或卸料处使用辊式破碎机；

7、篦床下密封程度有提高，有的可将篦床下的拉链机去掉以降低篦冷机高度。

第四代篦冷机：1、篦床不再承担输送熟料的任务，该任务由新设置的机构来完成；

2、尽管篦冷机内仍有可动部件，但只限于熟料输送机构，因而可动部件的数目大为降低；

3、由于是固定篦床，所以不会有通过可动篦板与固定篦板之间的缝隙来漏料的可能，这样篦床下收集漏料、输送漏料的拉链机被省掉，篦床下结构非常简单，篦冷机高度大也因而降低；

4、由于是固定篦床，使得包括空气梁在内的供气系统与篦床的联接以及冷却风的操作与调节都变得非常简单，漏风量也大为降低。P99/100

2.39在水泥行业中人们常说的“筒-管-炉-窑-机”的具体名称各是什么？

答：分别是预分解窑旋风筒-换热管道-分解炉-回转窑-冷却机。

2.40.“雪人”现象是怎么一回事？“红河”现象又是怎么一回事？如何防止？

答：粗颗粒料侧的熟料疏松、空隙率大、阻力小，冷却风大多从该处穿过，即造成冷却风的短路；而细颗粒料侧出于透气性差，炽热熟料得不到淬冷，便会在熔融状态下粘结，即所谓的堆“雪人”。“雪人”常发生在篦冷机下料管内或篦床的稀料一侧。

因篦床上熟料粗、细和厚、薄分布不均，个别地地方会被短路的冷却风“冲穿”，而其他地方的熟料由于得不到冷却风的充分冷却，便会出现“红河”（未冷却充分的红色炽热熟料流）。

防止：采用阻力蓖板、充气梁技术及分区可控制流技术。具体有：

第一，采用阻力蓖板及具有充气梁结构的篦床以增加蓖板的气流阻力在“蓖板+料层”总阻力中的比例，从而降低料层内颗粒粗、细不均等因素对气流

均匀分布的不利影响；

第二，在进料区配备脉冲高压鼓风系统，发挥脉冲高速气流对熟料的骤冷作用，用尽量少的冷却风回收熟料余热以减少余风量，提高二次、三次风温；

第三，高压冷却风通过充气梁，特别是篦冷机热端前部的数排空气梁，向蓖板下供风，以提高料层中气流的均匀分布程度，也能强化气流对熟料、对

蓖板的冷却，从而消除“红河”现象和保护蓖板；

第四，设置针对篦床一、二室各排蓖板的自控调节系统，以对分量、风压及脉冲供气进行调节；

第五，采用液压传动方式；

第六，在篦冷机中间或卸料处使用锟式破碎机；

第七，篦床下密封程度提高。

2.41.回转窑中心线与篦冷机中心线为什么要错开一定的间距，而不是重合？

答：由于回转窑在不断地旋转，所以其内的熟料被窑体带起重新落下时，不可能再回原来位置，它不仅沿轴向有所位移，而且在横断面上也有位移。为了使从回转窑下落到篦冷机篦床上的熟料能够均匀摊开，回转窑的中心线与篦冷机的中心线必须有一定的偏移。

2.42.为什么新型干法水泥回转窑系统要建立一个稳定的、合理的热工制度？

答：就一台窑的生产线来说，遵循水泥回转窑系统的“风、煤、料”平衡规律和热力平衡分布规律，协调好窑、炉之间的平衡稳定关系，始终保持优化的、稳定的热工制度，是组织好水泥回转窑系统生产的首要任务。热工制度不稳，轻者会打乱正常的生产秩序，严重时还会造成预热器系统的物料粘结堆积，甚至还会威胁到设备安全与人身安全。

2.4

3.均衡稳定操作是保证预热/预分解系统正常操作的必要条件。为什么？

答：“均衡稳定”是新型干法水泥生产过程的关键所在。它不但关系到生产过程能否正常运行，也会直接影响到水泥的质量、产量和消耗，以及生产过程的安全、成本、效益和环境保护。具体原因有以下几点（P154）：

（1）、“均衡稳定”操作对提高原料、燃料的预均化效果提出了要求

（2）“均衡稳定”操作需要对生料配料、烘干粉磨以及生料均化实行优化控制

（3）“均衡稳定”操作是保持熟料烧成系统正常操作的关键

（4）“均衡稳定”操作是要求实现生产过程自动控制的基础和目的

2.44 何谓碱的内循环？何谓碱的外循环？有什么措施可以防止这两种碱循环？

答：碱的内循环：由生料及燃料带入的碱、氯、硫化合物在回转窑内的高温区域逐步挥发成气态，挥发出来的碱、硫、氯以气相的形式与窑废气一起被带入预热/预分解系统内，随着温度的降低，挥发物会冷凝在生料表面。冷凝的碱、硫、氯随生料又重新回到回转窑内，这样循环往复，逐渐积累起来，于是随废气排出以及随生料带入的碱、硫、氯逐渐增多，当该系统中的碱、硫、氯挥发达到一定浓度时，该系统排出的碱、硫、氯量与生料、燃料带入该系统的碱、硫、氯相平衡时。该系统内的挥发物含量才能够大体上不变，但是其浓度却远远高于进入系统生料或出系统孰料中碱、硫、氯的含量，这就是所谓的碱的内循环现象。

碱的外循环：如果窑灰重新随生料进入预热器，分解炉，回转窑内，就会将其中的碱成分重新带入到煅烧系统，这样的碱循环被称为：碱的外循环。

防止措施：①优化原料、燃料，对其中碱、硫、氯等有害成分进行限制；

②在系统流上采用旁路防风技术流程；

③在窑尾上升烟道内，安装多个耐热钢制成的无端口链条来吸附窑气中碱蒸汽等有害成分。

2.45有哪些因素会造成新型干法水泥回转窑系统内结皮堵塞？怎样预防？

答：①要优化原料、燃料，对其中碱、硫、氯等有害成分进行限制；

②要合理组织燃料燃烧

③要优化设计、精心施工与保证均衡稳定操作；

④利用空气炮清扫；

⑤在有关旋风筒锥体上安装必要的压力计或γ射线发射器来检测旋风筒内的工作状况；

⑥采用一些新型耐火衬料

⑦在窑尾上升烟道内，安装多个耐热钢制成的无端口链条来吸附窑气中碱蒸汽等有害成分；

⑧在因碱富集结皮而易发生堵塞的直筒部位多家生料来吸附碱蒸汽，这样可以减轻结皮程度，甚至消除此处的结皮；

⑨在系统流上采用旁路防风技术流程；

2.46易结皮处设置空气炮装置能够有效防止结皮，为什么？

答：将空气炮安装在可能发生结皮堵塞的地方，使其高频地向设备内鼓入高压空气来冲击易结皮处，使其避免产生结皮的条件。

2.47在直筒内的易结皮处喂入大量生料会有利于缓解此处的结皮程度，为什么？

答：大量的生料的喂入可以吸附碱蒸汽，使结皮不能继续生成，甚至破坏已有的结皮，这样可以减轻结皮程。

2.48. 为什么新型干法水泥生产窑系统中会发生塌料现象？如何预防？

答：在原、燃料方面：由于有害成分过大的造成结皮积聚到一定程度时，会造成阵发性塌料，塌不下来就是堵塞事故。另外，生料的kh值过低，易烧性过好也易造成塌料；在设计方面：某些部位的风速过低，携带物料能力减弱，当有其他因素干扰时就会引起塌料；撒料装置的设置或安装不合理会形成短路冲料；锁风阀设置或安装不合理造成循环积料也会形成塌料；在操作方面：由于各种原因造成质量波动、喂料量不稳、不合理的风、煤、料配合比或者配合比的频繁波动均可能造成塌料。为了克服与消除塌料，除了要求原、燃料的质量有保证、设计合理以外，加强生产操作上的自控、监控也是十分有必要的。

2.49.什么因素会造成新型干法水泥回转窑内的结球现象？怎样预防该现象？

答：窑内结球的原因很多：生料中K2O、Na2O、SO3等有害成分过高或在生产系统中循环富集是造成结球的重要原因之一，因为这时易形成铁明矾石、硅方解石等中间产物；当回转窑内结圈或料层过厚时，物料翻滚慢、易堆积，当有液相出现时，易逐渐滚动形成结球；生料的SM值过低、生料成分波动过大、燃烧器选用或使用不当、煤灰掺入不均以及热工制度波动过大等因素都会引起窑内结球。

为了避免窑内结球，应限制原料、燃料中的有害成分含量；应合理配料，保证液相量不宜不大；要控制好窑内物质填充率，做到“薄料快转”；要合理用风，防止窑内不完全燃烧；要注意回灰和煤灰的均匀掺入，避免回灰集中入窑；要稳

定入窑物质的成分，且均匀喂料。如果发现窑内结球后，应适当增加窑内轴向风、顺畅火焰、确保燃料完全燃烧，并且要减料、减慢窑速，用短时大火将大料球烧散或烧小。若大料球已经落入篦冷机，则要停料、停窑，人工清理。

2.50.窑用三通道喷煤管的内风、煤风、外风各有什么作用？

答：内净风为直流风以防止煤粉回流和火焰回火，从而避免喷煤管堵塞和保护喷煤管免受高温侵蚀；外净风为旋流风，即该风道端部有与轴线成45°夹角的螺旋叶片，以加强煤风混合，是煤粉燃烧完全。

2.51 为什么窑用三通道喷煤管的内风设计成旋流风？外风设计成快速的直流风？

2.52在窑用三通道喷煤管中钝体主要作用是什么？

答：钝体起到一个火焰稳定器的作用，具体就是加强高温烟气的回流，保持煤粉着火燃烧所需要的高温。

2.53窑用四通道喷煤管中心风主要作用是什么？

答：中心管作用有以下几个：能防止因煤粉回流和窑灰沉积堵塞喷煤管喷口、能使窑内火焰更加稳定、能延长喷煤管使用寿命、能降低NOx生成量、能保护窑皮和延长耐火衬料寿命、能减少相关工艺事故、能辅助调节火焰形状、能改善熟料质量。

2.54分解炉内的燃烧方式与回转窑内的燃烧方式有什么区别？

答：回转窑内的煤粉燃烧有一个明亮的火焰，属于有焰燃烧，燃烧温度较高。分解炉内的燃料燃烧是一种特殊的无焰燃烧，是一种没有火焰轮廓的辉焰燃烧。

2.55为什么人们将某些炉用三通道喷煤管的内风设计成直流风？

答：防止煤粉回流和火焰回火，从而避免喷煤管堵塞和保护喷煤管免受高温侵蚀

2.56 为什么沸腾燃烧室最好不要用优质煤为燃料？

答：在沸腾燃烧室中，煤粒燃烧时产生的CO2等惰性气体，能很快从煤粒表面被带走.新鲜空气立即补充进来。所以煤粒一经着火.就能强烈地燃烧。同时，煤粒在剧烈的运动中，因不断地相互碰撞而碎裂，促使燃烧进一步深化。再加上合理的设计，使煤粒入炉后要经过长而曲折的运功曲线才进入排烟管道。因此有足够的烧停留时间，燃料的着火一燃烧一燃尽全过程能在炉内很好地完成。正因为有上述良好的燃烧条件.所以高灰份、低热值的劣质煤也能在沸腾炉中稳定的燃烧，并达到较高的燃尽度。改变了传统燃烧室只能燃用优质烟煤的苛刻条件。同时，由于煤是一种重要的燃料和工业原料，是不可再生资源。优质煤资源有限，价格比劣质煤贵，虽然劣质煤的燃烧动力消耗高些，但依然有利可图。因此沸腾燃烧室最好不要使用优质煤为燃料。

2.57. 为什么窑径大的回转窑所用耐火材料的质量要更高一些？

答：现代新型干法回转窑往往产量高，窑径大，窑的转速快，烧成带温度高、窑热负荷大。

①温度的提高加剧了熟料对耐火材料的侵蚀，用于传统窑相应部位的耐火材料在

大型窑上的使用寿命急剧下降。

②由于碱及硫、氯等组分反复的挥发、凝聚，造成循环富集，使得预热器中R2O

与传统回转窑相比增加近5 倍，SO3增加3~5倍。相应部位的窑气中这些组

分的含量也大大增加，导致预热器、分解炉、上升烟道、下料斜坡所用的粘土

砖和普通高铝砖等耐火材料受到严重的侵蚀，形成膨胀性矿物而开裂剥落，发

生“碱裂”破坏。并且硫、氯等组分在耐火材料表面形成结皮的特征矿物，粘

附窑衬形成结皮，影响窑的正常运行。

③窑筒转速加快和斜度加大，增加了耐火材料的应力破坏，高的转速及大的斜度

使得机械应力增加，窑衬受到的周期性的热应力冲击的破坏力加剧。这就要求

耐火材料要有更高的整体稳定性和抗热震性能。

④窑直径加大，窑皮的稳定性差。大型窑的直径增大，（2000t/d的窑直径为4m，

4000t/d窑直径为4.7m，）又加之窑速加快，机械震动加剧，因此高温带的窑皮

易脱落而不易补挂，所以要求高温带耐火材料除了有耐高温熟料侵蚀及热震稳

定性外，还需要易粘窑皮的性能。

⑤窑径增大，台时产量增大，处理物料量增多，负重增大，要求耐火材料强度足

够，对于前窑口的磨损增大，要求该部位耐火材料的耐磨性要好。

2.58. 为什么NSP窑内耐火材料的热负荷回避其他回转窑内的热负荷大大降低？

答：NSP窑在悬浮预热器和回转窑之间增设了一个分解炉，将大量吸热的碳酸钙的分解从窑内传热较低的区域转移到单独燃烧的分解炉内进行。在分解炉内，生料颗粒分散成悬浮或沸腾状态，以最小的温度差，在燃料无焰燃烧的同时，通过高速传热过程，是生料迅速完成分解反应，入窑生料的表观分解率可达85%~95%，从而大大减轻了回转窑的热负荷。

2.59. 为什么回转窑的烧成带要用碱性耐火材料（镁质砖）？

答：回转窑的烧成带，当物料的温度升高到最低低共熔温度后，开始出现以氧化铝、氧化铁和氧化钙为主体的液相，其中还包括了氧化镁和碱等，如果是酸性耐火材料，会与物料发生反应而过快损坏。

镁质砖大都具有很高的耐火度，能够承受烧成带的高温；白云石砖不易与水泥组分发生反应生成低熔物，因此它是一种极好的抗熔蚀材料。但白云石砖的抗剥落性差、固有的水化性等缺点，决定其使用受到限制。高温烧成镁铬砖、直接结合镁铬砖。然而，在回转窑内的氧化气氛中，三价铬离子Cr3+会被氧化为六价铬离子Cr6+，由于硫酸盐的侵蚀，这些物质进一步生成水溶性的化合物，变为废气和粉尘污染环境。目前，国内水泥厂大部分还是采用直接结合镁铬砖或普通镁铬砖，但总的趋势是采用镁铝尖晶石。此砖的优点为：热震稳定性好，使用过程中与熟料反应能在砖的表面形成一层薄的铝酸钙保护层，使液相不易渗透，抗剥落性能优于直接结合镁铬砖。

2.60 为什么水泥立窑用的燃料最好是挥发分含量较低的无烟煤或焦煤？

答：在立窑内，混在一起的生料与粉料边运动、边燃烧、边反应，所以，立窑内不能像回转窑内那样按照物料状况来分带，而只能按温度高低分为：干燥预热带、高温带和冷却带。干燥带和预热带内，气流中的O2 浓度很低，再加上燃烧空间不够，因此煤中挥发分很难得到燃烧的机会而损失掉，从而增大热耗。所以，立窑不选用烟煤而选无烟煤或焦煤作燃料，这也是立窑内燃烧的特点之一。

2.61 为什么立窑内的传热方式以传导和对流方式为主？

答：（1）干燥预热带从高温带上升的气流经过干燥预热带时，气流速度较高，而且

料球之间的孔隙小，温度也较低，因而，以对流换热为主，辐射换热为辅。这是因为：第一，温度降低了辐射传热量；第二，孔隙小气体福热层厚度，从而降低气体辐射率; 第三，CO辐射能力很小。

（2）高温带在高温带，料球内部的炭粒以及料球表面的炭粒燃烧产生高温，炭粒再以导热方式将热量传给接触的物料，物料再以导热方式传给其它物料，这是高温带的主要传热方式。至于辐射和对流仍同时存在，但是其所占比重不大，且各不相同。

（3）冷却带在冷却带，传热方向发生了改变，是孰料向空气传热，由于空气中无CO2和极少的水蒸汽，因此，气，固之间为对流换热，而孰料内部的冷却则是依靠导综上所述，立窑内传热是以气、固之间的对流换热和料球内部的传导传热为主。

第3章玻璃

3.1 什么叫平板玻璃池窑的前脸墙？常用的玻璃池窑投料机有哪几种类型？

答：前脸墙是指正面投料时，投料口或投料池上部的挡墙。

国内常用的玻璃池窑投料机有：螺旋式投料机，垄式投料机，振动式投料机，辊筒式投料机，倾斜毯式投料机，弧毯式投料机。此外，玻璃池窑投料机还包括从国外进口的一些投料机。例如，德国ZIPPE公司制造的裹入式投料机，英国玻璃工业公司生产的格拉斯沃摆动式加料机、OBC加料机等。

3.2 为什么玻璃池窑的胸墙需要单独支撑？玻璃池窑大碹的碹碴有什么作用?

答：由于各部位耐火材料的损坏情况不同所以其热修的时间有所差异，为了便于分别进行热修，尽量减小胸墙和池壁的承重负荷，延长其使用寿命，所以将大碹、胸墙分别支撑。

碹碴的作用：大碹的推力通过碹碴作用在立柱上。

3.3、平板玻璃池窑中耳池的作用是什么？

答：耳池的作用：对玻璃液流起到调节和澄清的作用；因投入池窑内的碎玻璃中夹杂有一些泥沙和小石子以及在老窑冷修投产后或新窑投产后的初期，可能发生掉转或掉泥，所以需要在耳池处掏渣、掏砖。

3.4、玻璃池窑（包括平板玻璃和日用玻璃池窑）熔化部与冷却部之间的气体分隔装置有哪几种基本形式？

答：气体空间的分隔装置有完全分隔和部分分隔两大类。平板玻璃池窑只用部分分隔装置，最常见的气体空间部分分隔装置：矮碹、吊矮碹、U型吊碹、双J型吊碹。

对于日用玻璃池窑来说，气体空间分隔装置有两类：完全分隔和部分分隔。部分分隔装置多为花格墙。

3.5、为什么平板玻璃池窑熔化部与冷却部之间的玻璃液分隔装置是用浅层分隔装置，而日用玻璃池窑熔化部与冷却部之间的玻璃液分隔装置则要用深层分隔装置？

答：因为平板玻璃池窑熔化部内，玻璃液经过熔化、澄清和均化后其质量较高，故而可以取上层玻璃液进行冷却、成型。

日用玻璃池窑熔制的玻璃液在均匀性、澄清性等方面均达不到平板玻璃池窑那样高的质量，因而需要取更深层的玻璃液去冷却和成型，所以日用玻璃池窑熔化部与冷却部之间的玻璃液分隔装置要用深层分隔装置。

3.6、玻璃池窑（包括平板玻璃池窑和日用玻璃池窑）熔化部与冷却部之间的玻璃分隔装置有哪些？

答：平板玻璃池窑使用浅层分隔：玻璃液分隔装置有卡脖，冷却水和窑坎等。其中窑坎是辅助分隔装置，不能单独使用。气体分隔装置（部分分隔）有矮碹，吊矮碹，U 型吊墙和双J吊墙。

日用玻璃池窑使用深层分隔：玻璃液分隔装置有流液洞，窑坎。气体分隔装置有完全分隔和部分分隔：花格墙。

3.7、冷却水管为什么可以对玻璃液起到部分分隔作用？

答：冷却水管内流过的冷却水会使管壁附近的玻璃液因温度降低而增大黏度，从而对玻璃液流动起到阻碍作用，同时也能控制玻璃液回流。此外，冷却水还能拦截玻璃表面的浮渣。

3.8、窑坎能否单独使用作为玻璃液分隔装置？

答：不能。窑坎是辅助分隔装置，不能单独使用，需要与其他分隔装置配套使用。

3.9、对于玻璃池窑（包括平板玻璃池窑和日用玻璃池窑）熔化部与冷却部之间的火焰空间分隔装置有哪几种类型？

答：平板玻璃池窑：气体分隔装置（部分分隔）有矮碹，吊矮碹，U型吊墙和双J 吊墙。日用玻璃池窑：气体分隔装置有完全分隔和部分分隔。部分分隔装置：花格墙。

3.10、为什么现有的玻璃池窑大部分部位都可以进行保温，而个别部位（像液面线附近的池壁）不仅不能保温，而且还必须进行冷却？

答：生产实践表明：玻璃池窑熔化部的池壁（特别液面线附近）、投料池的拐角处比玻璃池窑其他部位更易受到玻璃液的高温蚀损，往往因为这些部位损坏大大缩短池窑的使用寿命。为了减轻蚀损，延长池窑的使用寿命，除了要考虑耐火砖选材、砖形设计和排砖等方面之外，人工冷却也十分有效。

3.11.小炉在玻璃池窑组织燃烧中的地位与作用是什么？

答：小炉的作用是使燃料和空气良好的混合并组织好燃烧。

3.12.在小炉口与平板玻璃池窑的连接方式上，反碹连接、插入式连接对于传热来说各有什么优缺点？

答：反碹连接在小炉口的大碹上有两道其走向与大碹相垂直的小碹，及第一道反碹和第二道反碹，小炉口处大碹的横推力通过两道反碹会传到大碹碹渣上，再由池窑两侧的工字钢立柱来承担。反碹结构可将火焰空间降低，防止火焰发飘和增加大碹对玻璃液的辐射传热。

插入式连接是将小炉口的碹砌在池窑的胸墙上，该连接方法要求池窑的胸墙较高。可适当放宽小炉口，插入式结构既能解决小炉口加宽后结构不稳定、不安全的问题，又能避免火焰烧大碹，砌筑简单、安全可行。因火焰空间较高，故而窑体散热量较大。

3.13 为什么蓄热式玻璃池窑要有换火程序？

答：使火焰温度稳定。

3.14 蓄热是玻璃池窑蓄热室内高温废气加热空气的工作原理是什么？

答：利用废气与空气交替地通过其内的格子体，以格子体为传热的中间体，从而使得空气间接的获得废弃的余热。当高温废气通过蓄热室内的格子体时，废气以对流与辐射的方式把热量传递给格子体，使得格子体受热升温，积蓄热量，而废气向格子体传热后其本身的温度降低；当空气通过蓄热室内的格子体时，格子体就把所积蓄的热量以对流的方式再传给空气，使得空气受热升温，格子体散热降温。

3.15 为什么平板玻璃池窑蓄热式的结构形式有多种类型，而日用玻璃池窑则不存在这种分类？

答：对于横焰的平板玻璃池窑，由于每一侧都有若干数目相同的蓄热室。日用玻璃池窑多采用马蹄焰蓄热式玻璃池窑，由于马蹄焰池窑只有一对小对，相应也只有一对蓄热室，无连通式和分隔式之分。

3.16 蓄热室对于玻璃池窑的作用是什么？在蓄热室内格子体的主要作用又是什么？

答：蓄热室可以预热空气和煤气，即可以回收余热，。玻璃池窑具有蓄热室不仅是为节能，也是为了达到熔制高质量玻璃所要求的高温而必须采取的措施。

格子体为传热的中间体，废气与空气（或者废弃与煤气、空气）交替的通过格子体，从而使得空气（或者空气和煤气）间接地获得废气的余热。

3.17 蓄热室内常用的格子体结构有哪些？

答：西门子式、李赫特式、编篮式、连续通道式（又分：十字形和筒子砖式）。

3.18 为什么蓄热室内的废气（高温气体）要自上而下流动，而空气（低温气体）要自下向上流动？

答：这样的流型符合流体力学中“分散垂直气流法则”（或称“气流分流法则”）之原理。其目：使蓄热室内格子体各个通道内的气流量及温度自然地保持均匀。

3.19 提高玻璃池窑蓄热室热回收能力的措施有哪些？

答：a. 改善蓄热室结构；

b. 改善格子体结构；

c. 提高格子砖材质；

d. 采取保温减少墙体的散热量。

3.20 浮法平板玻璃工艺中锡槽的工作原理是什么？为什么锡槽内还必须要有保护

气体？

答：让处于高温熔融状态的玻璃液浮在比它重的锡液表面上，受表面张力的作用使玻璃具有光洁平整的表面。

锡槽内通入由N2和H2组成的保护气体是为了防止锡液氧化。

3.21、为什么锡槽内还需要有电加热装置？

答：设置锡槽电加热装置是为了以下三个需要：控制和保持锡槽内的成型温度、处理事故时锡槽保温、烘烤锡槽。

3.22、马蹄焰玻璃池窑中双通道蓄热室的优点是什么？

答：第一，可在不增加厂房高度的情况下扩大换热面积，同时可根据各通道的具体条件来优化格子体的设计，提高热回收效率与延长蓄热室的整体寿命；第二，气体流程长、气流分布均匀、空气预热温度高；第三，可根据不同温度的传热特点，确定各个通道内的合理流速来提高换热效率；第四，格子体不易堵塞，也不易因堵塞而倒塌，这是由于：第一蓄热室内温度高（900~1300℃），因而粉料被烧熔、碱蒸汽则冷凝于底部烟道；通过第二“蓄热室”时，因经过三个90°拐弯，在重力作用下大部分粉尘沉落到底烟道；到第三蓄热室时，因温度较低、流速较快、粉尘较少，所以不会造成堵塞。另外，在第一、第二蓄热室的底部采用斜面结构也便于粉尘直接流出。

3.23、日用玻璃池窑的供料道内，为什么还需要设立加热装置？

答：在供料道内设立有加热玻璃液的装置，从而精确地调节玻璃液的温度和进一步均化玻璃液以达到成型要求。

3.24、对于玻璃池窑来说，建立合理的热工制度（作业制度）的必要性是什么？

答：一个生产优异的玻璃池窑除了要求合理的设计、精心施工以外，还应该有合理、严格的作业制度作保证。玻璃行业经常讲“四小稳、一大稳”就与作业制度密切相关，也是严格作业制度的具体体现。这对于玻璃生产实现优质、高产、低消耗和长窑龄都起到了重要作用。

3.25、玻璃池窑的作业制度有哪几种？

答：玻璃池窑的作业制度具体包括：温度制度、压力制度、泡界线制度、液面制度和气氛制度等。

3.26、关于玻璃池窑的操作，人们常说需要用“四小稳”来保证“一大稳”。那么，什么是玻璃池窑的“四小稳”？什么又是玻璃池窑的“一大稳”？

答：四小稳是指：温度稳、压力稳、泡界线稳和液面稳；一大稳是指热工制度要稳。

3.27、平板玻璃池窑内“泡界线”的含义是什么？玻璃池窑内“热点”的含义又是什么？

答：在横焰玻璃池窑的熔化部，由于热点与投料池的温度差，表层玻璃液会向投料池方向回流，使无泡沫的玻璃液和有泡沫的玻璃液之间有一条明显的分界线，称为：泡界线。

热点是指沿玻璃池窑的窑长方向上玻璃液的温度最高点。

3.28为什么玻璃池窑内火焰空间的压强要求是微正压?

答：负压将导致窑内吸入冷空气，从而降低窑温、增加热耗，而且还会使窑内温度不均匀。同时窑压也不可过大，否则会加剧窑体烧蚀、向外冒火严重、燃料消耗增大，并且对玻璃液的澄清不利。

3.29玻璃制品退火过程中可降低或消除的应力是哪两种应力？

答：玻璃制品的退火就是减少或消除其内的热应力（包括永久应力和暂时应力）的过程，但退火不能消除结构应力和机械应力。

3.30玻璃制品退火窑的作用是什么？

答：减少或消除玻璃制品在成型后或热加工后其内残余的热应力以及由此导致的光学不均匀性，并稳定玻璃制品的内部结构，这样可以防止其炸裂以及提高其强度。玻璃制品内的热应力，通常是由于不均匀冷却所产生。将其置于退火温度热处理，并采取适宜的均匀冷却制度就能减少或消除热应力，以便最大限度的提高成品率。

3.31玻璃制品退火过程有哪几个阶段?浮法平板退火窑又分为那几个区?

答：玻璃制品退火过程有4个阶段，如下：

1）加热（冷却）阶段（对于平板玻璃的退火，称为均匀加热区，简称：均热区） 2）保温阶段（对于平板玻璃的退火，称为重要退火区）

3）慢速冷却阶段（对于平板玻璃的退火，称为退火后区）

4）快速冷却阶段（对于平板玻璃的退火，称为强制冷却区）

浮法平板退火窑分为以下4个区：

1）均热冷却阶段（均热区）

2）保温阶段（重要退火区）

3）慢速冷却阶段（退火后区）

4）快速冷却阶段（强制冷却阶段）

3.32为什么说慢冷是玻璃制品退火过程的一个关键阶段?

答：在慢冷阶段，玻璃制品开始冷却，冷却速度要均匀，否则会残留较大热应力；这个阶段也决定了玻璃制品内部结构的稳定性；要保持一定的冷却速度，以避免玻璃内形成产生较大的暂时应力而引起玻璃原板炸裂。

3.33 玻璃池窑常用的重油烧嘴有哪几种类型？

答：国内自行设计的高压内混式（扁平火焰）GNB系列重油烧嘴；

美国天时燃烧技术公司WGD型水冷重油烧嘴；

美国天时燃烧技术公司双脉冲流烧嘴；

德国索尔格公司DZL型双混式烧嘴；

德国高定公司ZL5型外混式烧嘴；

英国莱德劳公司GT/CPA油枪；

英国玻璃工业公司WTPU型伸入式烧嘴；

美国欧文斯公司G系列外混式烧嘴；

秦皇岛玻璃工业研究设计院LXQ型喷枪；

北京航空航天大学热动力研究所BHB型喷枪。

3.34 重油烧嘴和天然气烧嘴最常见的安装位置是在玻璃池窑的哪个部位？

答：重油烧嘴：小炉底烧系统；小炉底下插入式燃烧系统；小炉侧墙插入式燃烧系统；小炉顶插入式燃烧系统；小炉顶烧式燃烧系统；碹顶插入式燃烧系统。

天然气烧嘴：小炉底烧式燃烧系统；小炉侧烧式燃烧系统；小炉顶插入式燃烧系统；碹顶插入式燃烧系统。

3.35 为什么耐火材料的选择对于玻璃熔窑的设计十分重要？

答：玻璃熔窑在使用期间，会发生一系列的物理化学变化，包括：耐火材料物相的

熔解与熔融作用；结晶相的多晶转变和重结晶作用；耐火材料与配合料中某些成分之间、耐火材料与玻璃液中某些成分之间进行化学反应而形成新相或低共熔液相的过程；玻璃液或火焰空间中高温气流对耐火材料的机械磨损作用等。这些变化不但是玻璃液的污染源，而且还会使得耐火材料蚀损，算段玻璃熔窑的使用寿命，因此，耐火材料的选择对于玻璃熔窑的设计十分重要。

3.36 玻璃池窑选用耐火材料的原则是什么？

答：1.根据窑炉的种类以及窑体各部位工作的特点合理地选用耐火材料；

2.根据玻璃成分选用相应的耐火材料；

3.根据耐火材料的使用性能选用耐火材料；

4.尽可能选用成批生产的耐火材料；

5.要避免不同材质耐火材料之间的接触反应。

3.37 为什么玻璃池窑的耐火材料容易受到侵蚀？

答：在玻璃池窑内，耐火材料与玻璃液、配合料及其挥发物（主要有：碱金属氧化物，即碱蒸气、硼化物、氟化物、氯化物、硫的化合物等）直接接触，所以很容易受严重侵蚀，特别是在砖缝处的侵蚀很严重。

3.38 玻璃池窑哪些部位的耐火材料所受到的侵蚀最为严重，从而需要用优质的耐火砖来砌筑？

答：在玻璃池窑的熔化部，与玻璃液接触的部分有：投料池、池壁、池底、耳池以及玻璃液分隔设备。这些部位除了受到玻璃液的冲刷寝室之外，还要收到配合料（尤其是芒硝水）的化学腐蚀，所以常常损坏严重，从而需要用优质的耐火砖来砌筑。

3.39 玻璃池窑为什么难以彻底取代坩埚窑？

答：坩埚窑可同时满足不同颜色、不同组成的多品种玻璃液的熔化，适合于熔制颜色多、品种杂、产量小、频繁换料的玻璃制品，也适合于熔制陶瓷釉和搪瓷釉的熔块。而玻璃池窑不能。

3.40 玻璃池窑的电助熔和电熔窑是否需要变压器升压？为什么？

答：需要。因为通过提高电压可以来补偿窑体因保温效果变差所增加的散热损失。

3.41 为什么电助熔窑和电熔窑的钼电极需要水冷却？

对电极毫无保护作用。

答：钼电极在空气中受热时易氧化，而其600℃氧化产生MoO

3

为了克服钼电极不耐侵蚀和极易氧化的缺点，现在多用长寿命的钼电极，几钼电极暴露的部分安装在充满惰性或中性气体的电极套内，电极套的头部有热电偶可监控电极的温度，电极套也分：无水冷型和水冷型。后者使用更广泛。

3.42 为什么全电熔窑还要有燃料喷嘴？

答：配合料成为高温玻璃液后才能导电，因此全电熔窑开窑时，仍需用燃油或燃气加热至高温，然后停止加热，开始电加热，因此全电熔窑还要有燃料喷嘴。

第4章陶瓷

4.1隧道窑有那几个带？隧道窑的三个带各有什么特点？

答：隧道窑内分为预热带、烧成带和冷却带

4.2 简要说明隧道窑的工作流程

答：

4.3分析一下传统隧道窑与现代隧道窑的工作流程有什么异同之处？

答：

4.4. 隧道窑、棍道窑的冷却带内需要实施急冷的目的是什么？

答：有利于保留玻璃体与防止Fe2+重新被氧化以及阻隔烧成带与冷却带间的气流交换，防止制品被熏黑。

4.5. 拱顶隧道窑．与平顶隧道窑各有什么特点？共有儿种类型的拱顶？平顶是否需要吊顶？

答：

4.6. 隧道窑中预热带的排烟系统包括哪些设置？

答：包括排烟口支烟道主烟道排烟机及烟囱等

废气通过排烟口进入支烟道，由支烟道汇总到主烟道，再经过排烟机升压后从大烟囱排向高空。

4.7. 在隧道窑预热带，采取分散排烟、窑头集中排烟或小分散排烟的排烟型式各有什么特点？

答：分散排烟：散排烟是便于控制隧道窑内各点的烟气流量，以保证完全按照烧成曲线控制温度，同时控制流向，减弱气体的分层，由于是利用排烟口负压调节温度，所以称为：负调节方式。一部分高温气体被过早放走，其热量没有充分利用，降低了烧成系统的热效率、增加燃料消耗。

窑头集中排烟或小分散排烟：为了更加充分利用废气余热，往往是集中排烟，有的是小分散排烟，其温度调节是利用许多小功率的烧嘴（尤其是高速调温烧嘴或脉冲烧嘴），因烧嘴喷出的高温气流是正压，所以称为：正调节方式。它们具有热利用率高、气流温度较均匀的特点。尤其是小分散排烟系统，它兼备了集中排烟与分散排烟两者优点。

4.8 现代窑车的结构特点是什么？

答：现代隧道窑窑车的突出特点是：轻质化，其目的是最大限度地降低窑车的蓄热量。

4.9 隧道窑的砂封和曲折密封装置的作用是什么？

答：都是为了使由窑车分隔开来的上部隧道与下部隧道相互密闭。

砂封装置：阻隔了窑车的上、下空间，从而最大限度地防止窑内正压区的热气流从车下溢出而烧坏车下金属件，也最大限度地防止冷空气漏入窑内负压区而降低气流温度和增大气流分布的不均匀。

曲折密封装置：防止隧道窑内的热量直接辐射给窑车的金属部件，可增加窑内热气体溢出的阻力或冷空气漏入窑内的阻力，从而有助于密封。可以防止通过前后两个窑车之间上、下通道的漏气。

4.10隧道窑有哪几种气幕，其作用各是什么？

答：有封闭气幕、搅动气幕、循环气幕。

作用：①封闭气幕：将窑内与环境分隔开来；②搅动气幕：促使预热带内的热气体向下流动，产生搅动来使气流温度更为均匀；③循环气幕：（与搅动气幕作用类似）。

4.11 造成隧道窑预热带内气流温度分布不均的原因有哪些？

答：①在分散排烟系统中，有一部分高温废气被过早地排走，使预热带前段气流量减少、流速降低，会消弱气流的扰动作用，从而使得预热带的气流温度分布更加不均匀。②从烧成带流向预热带的废气，其冷、热气流的混合是不均匀的，这是由于传热的不均匀，会造成热气团和冷气团。二者密度的差异就使得热气团上浮，冷气团下沉，从而造成预热带内的气体产生明显分层（热气体在上，冷气体在下），这就是预热带内气流的自然分层现象。气流自然分层的最直接结果是预热带内气流温度的不均匀（上高下低）③其它一些因素也会对预热带内的温度不均现象有促进作用，包括：料垛玛法、吸热冷空气（漏风）、窑车蓄热、纵向自然对流作用等。

4.12有什么措施可以减轻隧道窑预热带内气流温度分布的不均？

答：设立搅拌气幕和循环气幕、设立高速调温烧嘴或脉冲烧嘴、降低窑内高度、采用平吊顶、采用上密下稀或稀码的料垛、加强和改善密封、窑车使用轻质耐火衬料、改变隧道窑的断面形状等。

4.13与隧道窑想比，辊道窑有什么特点？为什么辊道窑比隧道窑节能？

答：与隧道窑想比，辊道窑的特点是：采用由许多平行排列的、转动的辊子组成的辊道来代替窑车作为被烧制坯件的运载工具，坯件可直接放在辊道上，也可放在垫板上。辊道窑比隧道窑节能是因为隧道窑中的窑车消耗了很多热量，窑具消耗的热量也较多，而在辊道窑中，这些热量损失就可大大降低。另外，辊道窑的中空结构、无匣钵的裸烧方式也使其内的传热速率和传热效率大大增加。同时，辊道窑广泛采用轻质保温耐火材料也进一步降低了热量损失。所以，陶瓷产品在辊道窑中的烧成热耗比在隧道窑中的烧成热耗低得多。

4.14简要说明辊道窑的工作流程。

答：可变速的电动机带动传动系统使辊子转动，被烧制的坯件受棍子的带动而沿通道的纵向移动，经预热带到烧成带，再经过冷却带冷却出窑后即成为烧制品。

4.15棍子的结构为什么常常要做成空心结构？

答：因为辊子的抗弯强度与其壁厚成反比，即管壁愈薄，棍子的抗弯能力愈强，故辊子常常做成空心结构。

4.15辊子的结构为什么常常做成空心结构？

答：1. 采用中空使辊子在高温下连续转动，在自重和荷重下保证变形小；2.实验表明，辊子的抗弯强度与其壁厚成反比，即管壁愈薄，辊子的抗弯能力越高。

4.16辊道窑传动机构中介齿轮的作用是什么？

答：将直齿轮设置成双排是为了满足齿轮所联接辊子旋转方向要一致的要求，因为

会有约一半的齿轮充当介齿轮，相邻两个辊子的介轮之间有一个惰轮来改变传动方向，使相邻两个辊子的传动方向一致。

4.17何谓辊道窑的工作通道？何谓辊道窑的辊下通道？

答：窑内的辊道平面又将窑内空间分为上、下两个部分。辊道以上的通道称为：工作通道，辊道以下的通道称为：辊下通道。

4.18辊道窑辊下通道的窑墙上设立检修孔的目的是什么？

答：辊道窑运行过程中，有时会出现辊子折断、坯体炸裂或垫板炸裂等问题，炸裂的坯体或垫板碎片可能会卡在两辊之间造成堆积而堵塞通道；辊子有时也会因转动失灵而停转，从而使坯体或垫板行进受阻而发生堵塞。出现这些事故时必须进行处理，以保证辊道窑正常运行。长期运行的辊道窑，也不可避免地会有一些碎片掉到辊子下面，堆积起来就会堵塞辊下通道。因此，需要在窑墙上留有一些检修孔。

4.20 对于隧道窑和辊道窑来说，为什么都要建立一个合理的热工制度？

答：热工制度包括温度制度、压力制度、燃烧气氛等，是陶瓷生产过程中最关键的工艺过程之一.根据制品的特点和原料的性能，根据焙烧过程中发生的一系列物理化学反应规律，制定出合理的焙烧热工制度，并且采用正确的焙烧方法实现产品的优质高产.合理的热工制度能够为坯料发生物理化学变化提供一个合理的热力分布场，从而确保窑系统高的产量和低的热耗。所以隧道窑和辊道窑都要建立一个合理的热工制度。

4.21 什么时候可以在隧道窑或辊道窑内考虑用还原气氛？

答：在陶瓷坯体的制备过程中，如果要进行除铁处理可考虑用还原气氛烧成，此外，在烧制一些特殊的陶瓷产品时也要用还原气氛烧成。

4.22 烧还原气氛时，如何制订各对燃烧室（烧嘴）的气氛制度？

答：在烧还原气氛时，为了使燃料在900℃前充分地氧化燃烧，在还原带前面还应设置氧化带，其空气过剩系数为1.5-2.0，从而将气流中CO燃烧完全。在气氛改变的地方，要设立气氛气幕（即氧化气幕）。

4.23 为什么说回火和退火（熄火）都会造成安全事故？它们各自是由于什么原因所造成的？

答：因为回火时易发生爆炸事故，退火时易发生中毒事故。回火是由于火焰传播速度超过燃气空气混合气从火孔处喷出的速度造成的，退火是由于助燃空气压强不足时造成的。

4.24高速调温烧嘴和脉冲（高速调温）烧嘴各有什么优点？

答：设置在隧道窑预热带内且靠近烧成带附近，他喷出的高速热气体可调整窑内温度分布，以满足工艺烧成曲线的要求。

4.25现代隧道窑和现代辊道窑所用耐火材料的材质、结构有什么特点？

答：隧道窑的平顶窑顶有轻质砖型，组合型和全耐火纤维型。窑墙有传统型、组合型和全耐火纤维型。传统型特点：适合于现场砌筑，坚固耐用，窑墙较厚。组合型适合于装配式砌筑。全耐火纤维式窑墙更薄、质量更轻、保温效果更好、蓄热量小、耐火度

热工测试课后练习答案

热工测试作业 第一章 1-1、测量方法有哪几类，直接测量与间接测量的主要区别是什么？(P1-2) 答：测量的方法有：1、直接测量；2、间接测量；3、组合测量。 直接测量与间接测量的主要区别是直接测量中被测量的数值可以直接从测量仪器上读得，而间接测量种被测量的数值不能直接从测量仪器上读得，需要通过直接测得与被测量有一定函数关系的量，然后经过运算得到被测量的数值。 1-2、简述测量仪器的组成与各组成部分的作用。(P3-4) 答：测量仪器由感受器、中间器和效用件三个部分组成。 1、感受器或传感器：直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触），感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号； 2、中间器或传递件：最简单的中间件是单纯起“传递”作用的元件，它将传感器的输出信号原封不动地传递给效用件； 3、效用件或显示元件：把被测量信号显示出来，按显示原理与方法的不同，又可分模拟显示和数字显示两种。 1-3、测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么？（P5-6） 答：测量仪器的主要性能指标有：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。 1、精确度：表示测量结果与真值一致的程度，它是系统误差与随机误差的综合反映； 2、恒定度：仪器多次重复测试时，其指示值的稳定程度，通常以读数的变差来表示； 3、灵敏度：以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例来表示。 4、灵敏度阻滞：又称感量，是以引起仪器指针从静止到作极微小移动的被测量的变化值。 5、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出该变化值所需的时间。 1-4、说明计算机测控系统基本组成部分及其功能。（P6-7） 答：计算机测控系统基本组成部分有：传感器、信号调理器、多路转换开关、模/数（A/D）和数/模（D/A）转换及微机。 1、信号调理器：完成由传感器输出信号的放大、整形、滤波等，以保证传感器输出信号成为A/D转换器能接受的信号； 2、实现多路信号测量，并由它完成轮流切换被测量与模/数转换器的连接； 3、采样保持器：保证采样信号在A/D转换过程中不发生变化以提高测量精度； 4、A/D转换器：将输入的模拟信号换成计算机能接受的数字信号； 5、D/A转换器：将输入的数字信号换成计算机能接受的模拟信号。 1-5、试述现代测试技术及仪器的发展方向。(P6、P9) 答：计算机、微电子等技术迅速发展，推动了测试技术的进步，相继出现了智能测试仪、总线仪器、PC仪器、虚拟仪器、网络化仪器等微机化仪器及自动化测试系统。随着计算机网络技术、多媒体技术、分布式技术等手段的迅速发展，测试技术与计算机相结合已成为当前测试技术的主流，测试技术的虚拟化和网络化的时代已经不远了。 第二章 2-1、试述测量仪器的动态特性的含意和主要研究内容，它在瞬变参数测量中的重要意义。(P11、P16) 答：测量仪器或测量系统的动态特性的分析就是研究动态测量时所产生的动态误差，它主要用以描述在动态测量过程中输入量与输出量之间的关系，或是反映系统对于随机时间变化的输入量响应特性。从而能够选择合适的测量系统并于所测参数相匹配，使测量的动态误差限制在试验要求的允许范围内，这便是动态测量技术中的重要研究课题。在瞬变参数动态测量中，要求通过测量系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息，而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。

热工基础课后题答案

二零一七年，秋

第一章 热力学第一定律 1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。求容器中气体的压力。 解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知 2H O Hg b 1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPa p p p p =++=?+?+?=≈容器 即容器中气体的压力为0.231MPa 。 1-2容器中的真空度为600mmHg v p =，气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为 b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）. 解：因为 600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =? b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =? 容器中气体的绝对压力为 b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-= 若以mmHg 表示真空度，则 20665 20665Pa= mmHg 155mmHg 133.3224 p == 则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为 770mmHg 155mmHg 615mmHg v b p p p '=-=-= 1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=?，压力计使用密度 30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。求烟气

暖通空调习题解答

第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算2-1 夏季空调室外计算干球温度是如何确定的？夏季空调室外计算干球温度是如何确定的？ 答：本部分在教材第9页 《规范》规定，夏季空调室外计算干球温度取夏季室外空气历年平均不保证50h的干球温度； 夏季空调室外计算湿球温度取室外空气平均不保证50h的湿球温度（“不保证”系针对室外空气温度而言）。 这两个参数用于计算夏季新风冷负荷。 2-2 试计算北京市夏季空调室外计算逐时温度。 答：参见计算表格。 2-3 冬季空调室外计算温度是否与采暖室外计算温度相同？ 答：参见教材第10页 不同，因为规范对两者定义就是不同的。 《规范》规定采用历年平均不保证1天的日平均温度作为冬季空调室外计算温度； 《规范》规定采暖室外计算温度取冬季历年平均不保证5天的日平均温度。 从定义上可知同一地点的冬季空调室外计算温度要比采暖室外计算温度更低。 2-4 冬季通风室外计算温度是如何确定的，在何种工况下使用？

答：见教材第10页 《规范》规定冬季通风室外计算温度取累年最冷月平均温度。 冬季通风室外计算温度用于计算全面通风的进风热负荷。 2-5 夏季通风室外计算温度和相对湿度是如何确定的，在何种工况下使用？ 答：《规范》规定夏季通风室外计算温度取历年最热月14时的月平均温度的平均值；夏季通风室外相对湿度取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。 这两个参数用于消除余热余湿的通风及自然通风中的计算； 当通风的进风需要冷却处理时，其进风冷负荷计算也采用这两个参数。 2-6 在确定室内空气计算参数时，应注意什么？ 答：见教材第10页 （1）建筑房间使用功能对舒适性的要求、工艺特定需求； （2）地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素。 2-7 建筑物维护结构的耗热量包括哪些？如何计算？ 答：《规范》规定，维护结构的耗热量包括基本耗热量和附加（修正）耗热量两部分。见教材第13页 （1）维护结构的基本耗热量，即按照基本公式计算

热工基础课后答案超详细版

第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态得概念？ 答：平衡状态就是在不受外界影响得条件下,系统得状态参数不随时间而变化得状态.而稳定状态则就是不论有无外界影响,系统得状态参数不随时间而变化得状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态得概念,就是为了能对系统得宏观性质用状态参数来进行描述. 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质得压力不变,问测量其压力得 压力表或真空计得读数就是否可能变化? 答：不能,因为表压力或真空度只就是一个相对压力。若工质得压力不变，测量其压力得压力表或真空计得读数可能变化，因为测量所处得环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时,表明被测对象得实际压力愈大还就是愈小？ 答:真空表指示数值愈大时，表明被测对象得实际压力愈小。 ４、准平衡过程与可逆过程有何区别? 答：无耗散得准平衡过程才就是可逆过程,所以可逆过程一定就是准平衡过程，而准平衡过程不一定就是可逆过程. ５、不可逆过程就是无法回复到初态得过程,这种说法就是否正确? 答:不正确。不可逆过程就是指不论用任何曲折复杂得方法都不能在外界不遗留任何变化得情况下使系统回复到初态,并不就是不能回复到初态。 6、没有盛满水得热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧,这就是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中得空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中得空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7、用U形管压力表测定工质得压力时,压力表液柱直径得大小对读数有无影响? 答:严格说来，就是有影响得,因为Ｕ型管越粗，就有越多得被测工质进入Ｕ型管中,这部分工质越多,它对读数得准确性影响越大。 习题 1－１解: 1. 2. 3. 4. 1-2图1-８表示常用得斜管式微压计得工作原理。由于有引风机得抽吸，锅炉设备得烟道中得压力将略低于大气压力。如果微压机得斜管倾斜角,管内水 解:根据微压计原理，烟道中得压力应等于环境压力与水柱压力之差

热工基础思考题答案

思考题 第一章 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的 压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 第二章

热工设备试题及答案

热能０２级《工厂热工设备》期末考试参考答案 一、解释下列概念和术语（每题２分，共２０分） １．火焰炉内热过程 火焰炉内气体流动、燃料燃烧和传热、传质过程的综合，是以传热为中心的物理和物理化学过程，以物理过程为主。 ２．火焰 具有一定的外形和长度、明亮轮廓的炽热的正在燃烧的气流 股。 ３．炉温 炉子测温热电偶所反映的温度，是某种意义上的综合温度。 ４．定向辐射传热 炉气对炉衬、炉料的的辐射换热量不同的炉内辐射传热现象，分直接定向辐射传热和间接定向辐射传热两种。 ５．炉子热平衡 根据热力学第一定律建立起来的、表示在一定时间内炉子热 量收入和热量支出在数量上的平衡关系。 ６．热量有效利用系数 有效热／总供热量 ７．热量利用系数 留在炉膛的热量／总供热量 ８．炉底强度，有效炉底强度（钢压炉底强度）

单位炉底面积单位时间内的产量叫做炉底强度；如果只 考虑钢坯覆盖的那部分炉底面积，就叫做有效炉底强度（钢压炉底强度）。 ９． 钢的加热速度 金属表面升温速度；加热单位厚度金属所需要的时间；单位时间加热金属厚度。 １０． 钢的加热温度，钢的加热均匀性 加热完后钢的表面温度，钢的外部和中心温度的一致程度。 二、填空（每题２分，共３０分） １．火焰炉内的气体运动大致可以分为（气体射流运动）〔１分〕及（主要由它引起的气体回流运动）〔１分〕两大部分。 ２．炉内气体再循环率r 的定义式为（ ），再循环倍率的定义式为（ ）。 a o r m m m r h kg h kg h kg ＋＝） ／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／流率（从喷嘴流出气体的质量）／再循环气体流率（再循环率＝ r a o r m m m m r h kg h kg h kg h kg ＋＋＝｝）／再循环气体流率（）＋／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）／／再循环气体流率（再循环率＝‘ （１分） a o r a o m m m m m R h kg h kg h kg h kg h kg ＋＋＋＝｝）／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）｝／ ／）＋再循环气体流率（／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气） ／量流率（｛从喷嘴流出气体的质再循环倍率＝ （１分）

工程热力学思考题参考答案,第四章

第四章气体和蒸汽的基本热力过程 4.1试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题及使用方法解决。 答：主要解决的问题及方法： (1) 根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程 (2) 根据过程方程——确定始、终状态参数之间的关系 (3) 由热力学的一些基本定律——计算,,,,,t q w w u h s ??? (4) 分析能量转换关系（P —V 图及T —S 图）（根据需要可以定性也可以定量） 例：1)过程方程式：T =常数（特征）PV =常数（方程） 2)始、终状态参数之间的关系： 12p p =2 1 v v 3)计算各量：u ?=0、h ?=0、s ?=21p RIn p -=21 v RIn v 4)P ?V 图，T ?S 图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况 4.2对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用 答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式21()v q u c t t =?=-适于定容过程,21()p q h c t t =?=-适用于定压过程。 4.3在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？ 答：定温过程对气体应加入的热量 4.4过程热量q 和过程功w 都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式 2 111 v q p v In v =可知，故只要状态参数1p 、1v 和2v 确定了，q 的数值也确定了，是否q 与途径无关？ 答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程q 是与途径有关的。 4.5在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功w δ，问这v Q mc dT δ=是否成立？ 答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过2211 v v dv w pdv pv pvIn RTIn v v v ====??为零。故v Q mc dT δ=，它与外界是否对系统做功无关。 4.6绝热过程的过程功w 和技术功t w 的计算式： w =12u u -，t w =12h h - 是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？

热工仪表自动化复习题(带答案)

热工仪表自动化复习题 一.名词解释 1.冶金生产过程自动化的概念。 答：自动化就是在工业生产的设备上配备自动化装置以代替工人的直接劳动，从而使生产在不同程度上 自动地进行。那么，这些用自动化装置来管理和控制生产过程的方法则称为自动化。而用相应的自动化装 置来管理和控制冶金生产过程的则称为冶金自动化。 2.生产过程自动化主要包括哪几方面的内容？ 答：1）自动检测系统2） 自动信号和联锁保护系统3）自动操纵及自动开停车系统4） 自动控制系统 3.自动调节系统主要由哪几个环节组成？ 答：㈠自动化装置1测量元件与变送器2自动控制器3执行器㈡被控对象 4.自动调节系统的最大偏差的概念。 答：最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是 第一个波的峰值。 5.什么是自动调节系统的余差？ 答：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差，或者说余差就是 过渡过程终了时的残余偏差。 6.测量仪表的理论上的绝对误差和工程上的绝对误差有什么不同? 答：理论上的绝对误差是仪表指示值与被测量的真值的差值;工程上的绝对误差被校表的读数值与标准表 的读数值的差值.因为真值无法得到 7.测量仪表的相对误差的定义？ 000x x x x y -=?=x ：被校表的读数值，x 0 ：标准表的读数值 8.测量仪表的指示变差的概念。 答：变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程（即 被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大 偏差。 9.测压仪表主要有哪几类？ 答：1.液柱式压力计2.弹性式压力计3.电气式压力计4.活塞式压力计 10.生产过程检测中，主要的工艺参数是什么？ 答：温度、压力、流量、物位 二.简答题 1.仪表的选型原则，尤其是压力仪表的选择时，其量程范围的确定原则是什么？ %100max ?-?=测量范围下限值 测量范围上限值δ相对百分误差δ

工程热力学-课后思考题答案

第一章基本概念与定义 1．答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2．答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。 8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。 10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。 11．答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。

工程热力学思考题答案

第九章气体动力循环 1、从热力学理论看为什么混合加热理想循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高，随定压预胀比ρ的增大而降低 答：因为随着压缩比ε和定容增压比λ的增大循环平均吸热温度提高，而循环平均放热温度不变，故混合加热循环的热效率随压缩比ε和定容增压比λ的增大而提高。混合加热循环的热效率随定压预胀比ρ的增大而减低，这时因为定容线比定压线陡，故加大定压加热份额造成循环平均吸热温度增大不如循环平均放热温度增大快，故热效率反而降低。 2、从内燃机循环的分析、比较发现各种理想循环在加热前都有绝热压缩过程，这是否是必然的 答：不是必然的，例如斯特林循环就没有绝热压缩过程。对于一般的内燃机来说，工质在气缸内压缩，由于内燃机的转速非常高，压缩过程在极短时间内完成，缸内又没有很好的冷却设备，所以一般都认为缸内进行的是绝热压缩。 3、卡诺定理指出两个热源之间工作的热机以卡诺机的热效率最高，为什么斯特林循环的热效率可以和卡诺循环的热效率一样 答：卡诺定理的内容是：在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相同，与可逆循环的种类无关，与采用哪一种工质无关。定理二：在温度同为T1的热源和同为T2的冷源间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。由这两条定理知，在两个恒温热源间，卡诺循环比一切不可逆

循环的效率都高，但是斯特林循环也可以做到可逆循环，因此斯特林循环的热效率可以和卡诺循环一样高。 4、根据卡诺定理和卡诺循环，热源温度越高，循环热效率越大，燃气轮机装置工作为什么要用二次冷却空气与高温燃气混合，使混合气体降低温度，再进入燃气轮机 答：这是因为高温燃气的温度过高，燃气轮机的叶片无法承受这么高的温度，所以为了保护燃气轮机要将燃气降低温度后再引入装置工作。同时加入大量二次空气，大大增加了燃气的流量，这可以增加燃气轮机的做功量。 5、卡诺定理指出热源温度越高循环热效率越高。定压加热理想循环的循环增温比τ高，循环的最高温度就越高，但为什么定压加热理想循环的热效率与循环增温比τ无关而取决于增压比π 答：提高循环增温比，可以有效的提高循环的平均吸热温度，但同时也提高了循环的平均放热温度，吸热和放热均为定压过程，这两方面的作用相互抵消，因此热效率与循环增温比无关。但是提高增压比，p1不变，即平均放热温度不变，p2提高，即循环平均吸热温度提高，因此循环的热效率提高。 6、以活塞式内燃机和定压加热燃气轮机装置为例，总结分析动力循环的一般方法。 答：分析动力循环的一般方法：首先，应用“空气标准假设”把实际问题抽象概括成内可逆理论循环，分析该理论循环，找出影响循环热效率的主要因素以及提高该循环效率的可能措施，以指导实际

工程热力学第四版课后思考题答案解析

1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。 2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。 3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。 4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？ 当地大气压p b 改变，压力表读数 就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么？ 6．经验温标的缺点是什么？为什么？ 不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。 7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。 有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。 4题图

9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制 体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？ 不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。 将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 10．分析汽车动力系统（图1-21）与外界的质能交换情况。吸入空气，排出烟气，输出动力（机械能）以克服阻力，发动机水箱还要大量散热。不考虑燃烧时，燃料燃烧是热源，燃气工质吸热；系统包括燃烧时，油料发生减少。 11．经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？ 经历一个不可逆过程后，系统可以恢复原来状态，它将导致外界发生变化。包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来 状态。 12．图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两部分，一部分装气体，一部分 抽成真空，中间是隔板， （1）突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？ p 1 9题图

工程热力学思考题参考答案

第八章压气机的热力过程1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？ 答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程，从而使压缩的耗功减小。 2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？ 答：对于活塞式压气机来说，由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要，在所难免的会在压缩机中留有空隙，所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的，但是对于叶轮式压气机来说，由于它是连续的吸气排气，没有进行往复的压缩，所以它可以完全排除余隙容积的影响。 3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？ 答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在，所以我们仍然需要分级压缩。 4、压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？ 答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使工质的温度升高，压力升高，不利于进一步压缩，且容易对压气机造成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。 5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S图上面积表示其值。

答：由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应以技术功计，一般用w c 表示，则w c =-w t 由第一定律：q=△h+w t ， 定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，2 1ln p p R s g =?，则有 多变过程：w c =-w t =△h-q 所以??????????-???? ??-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程：即q=0，所以 6、活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？ 答：由于活塞式压气机余隙容积的存在，当压缩比增大时，压气机的产气量减小，甚至不产气，所以要将压缩比控制在一定范围之内，因此采用多级压缩,以减小单级的压缩比。气体压缩以等温压缩为最有利，因此应设法使压气机内气体压缩过程指数n 减小，采用级间冷却可以很好的减小n. 7、叶轮是压气机不可逆绝热压缩比可逆绝热压缩多耗功可用图8-11中的面积m2s 2’nm 表示，这是否即是此不可逆过程的做功能力损失？为什么？ 图8-11 答：多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。因为 i=()()m n T m n s s s s T S T -=-=?2' 00 为图中的17nm1. 8、如图8-13所示的压缩过程1-2，若是可逆的，则这一过程是什么过程？他与不可逆绝热压缩过程1-2的区别何在？两者之中哪一过程消耗的功大？大多少？ 图8-13

热工课后题答案

习题及部分解答 第一篇工程热力学 第一章基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密 度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。 若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角ο30=α ，压 力计中使用3 /8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力 MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解： 5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa 表示）kPa p gA 155= 6.试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。 （1）.取水为系统； （2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示）MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度mmHg p v 550=，大气压力MPa p b 098.0=，求容器内的绝对压力。若 大气压变为MPa p b 102.0='，求此时真空表上的读数为多少mmMPa ？MPa p MPa p v 8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83，试完成以下计算： （1）.绝对压力为11.0MPa 时的表压力； （2）.真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力； （3）.绝对压力为kPa 50时的相应真空度（kPa ）； （4）.表压力为MPa 25.0时的绝对压力（kPa ）。

工程热力学思考题答案,第一章.

第 一 章 基本概念与定义 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。 物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5.温度计测温的基本原理是什么？ 答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明 答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。 8.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统。 答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员 对自行车作功，因此有能量交换，因此赛车运动 员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功，因此 为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又 有物质交换，因此为开口系统，正在运行的电视 机有能量交换物物质交换，因此为闭口系统 9．家用加热电器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（不包括电机热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？ 答：仅仅考虑电热水器为控制体，因有盖，不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换，因此是闭口系统。将电加热器包括在内，无热量交换因此是绝热过程。如果电加热器内电流非外部，而是用电池，即可认为绝热系统。 10.分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？ 答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程吸 收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能量。压缩后喷油点火，这个过程中压缩点火为能量交换，喷油为物质交换。

热工基础课后答案超详细版(张学学)

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第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念 2. 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 3.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变，问测量 其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化 4. 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？

答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅 炉设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+=

热工基础张学学思考题答案

热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。 答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 （2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 （3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。 （4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。 （5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？ 答：（1） 连续性微分方程 （2） 热量平衡方程 （1） （2）动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的

热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。 答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到0.99u∞处的y值作为边界层的厚度，用表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度t-=0.99（t∞-）处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5 简述边界层理论的基本内容。 答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。 （2）流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散的主要区域。在流动边界层之外的主流区，流体可近似为理想流体。热边界层内存在较大的温度梯度，是发生热量扩散的主要区域，热边界层之外的温度梯度可以忽略。 （3）根据流动状态，边界层分为层流边界层和湍流边界层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层。层流底层内的速度梯度和温度梯度远大于湍流核心。 （4）在层流边界层与层流底层内，垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。 6 边界层理论对求解对流换热问题有何意义？ 答：应用边界层理论分析对流换热微分方程中各项的数量级，忽略高阶小量，可以使对流换热微分方程组得到合理的简化，更容易分析求解。 7 层流边界层和湍流边界层在传热机理上有何区别？ 答：在层流边界层内，热边界层内的温度梯度的变化比较平缓，垂直于壁面方向上的热量传递主要依靠导热。而湍流边界层内，层流底层有很大的温度梯度，热量传递主要靠导热；而湍流核心内由于强烈的扰动混合使温度趋于均匀，温度梯度较小，热量传递主要靠对流。 8 何谓两个物理现象相似？ 答：如果同类物理现象之间所有同名物理量场都相似，即同名的物理量在所有对应瞬

工程热力学思考题答案整理完成版

⒉有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊平衡状态与稳定状态，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 ⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式 ) ()(b v b b e b P P P P P P P P P P ；中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。 ⒌温度计测温的基本原理是什么? 答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是 相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。⒍经验温标的缺点是什么?为什么? 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 ⒎促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答：分两种不同情况： ⑴若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的

热工基础课后答案第八和九章

第八章 习 题 8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= ＝ λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .05010045232 1=? ??-=－＝δ λ 热流密度 2 /1125002 3675000m W S Q q ＝?= = 8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃， 管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) ，热5000=q W/m 2 ，试求 管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 0 42.1518070 5000=+= += W s q Q 53.2405 .04 5.250002 =?? ??=π ＝ 8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120 105 .10003.05 152012.1112 1 21=+ ? ?+ + -? =＋ －＝λ δ 导热热阻为：W K R /000286.005 .10003.01=== λ δ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.05 1112== = 外侧对流换热热阻为：W K h R /05.020 112 3== = 8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为