1、无机材料热工复习题一、名词解释1. 理想流体2. 紊流3. 燃点4. 露点温度5. 强制对流6. 气幕7. 灰分8. 有害传热9. 匣体10. 着火温度二、填空题1. 压头损失可分为 和 两类。2. 在超音速拉伐尔喷管中，在 达到音速。3. 物料中的水分结合方式为 ， 。4. 玻璃的生产包含 ， ， ， 四个过程。6. 隧道窑的三带为 ， ， 。三、简答题1. 影响玻璃液流动的因素有？2. 影响水泥生产过程中炉内CaCO3分解速度的因素为？3. 超临界干燥的优点有？4. 火焰池窑中的舌头起什么作用？5. 匣体装烧的缺点是什么？6. 强化炉中物料辐射传热的措施有？四、计算题1. 总压为101.3
2、kPa，温度为20的湿空气的水蒸气分压为2.33kPa。试求：1）该湿空气的湿含量X及相对湿度2）若此时将湿空气加热至60，其湿含量及相对湿度又为多少？3）这题对实际干燥有什么指导意义。注：20和60时水的饱和蒸汽压分别为2.33kPa和19.92kPa。2. 在一连续干燥器中，每小时处理湿物料2000kg，要求将含水量由10%减至2%（均为湿基）。以空气为干燥介质，进入预热器时新鲜湿空气的温度与湿含量分别为15和0.01kg/kg干气（压力101.3kPa），离开干燥器时废气的湿含量为0.08kg/kg干气。假设干燥过程中无物料损失，试求：（1）水分蒸发量；（2）新鲜湿空气消耗量（以质量表示
3、）；（3）干燥产品量。3. 已知发生炉煤气组成（体积分数%）如下表：COdH2dCH4dC2H4dCO2dO2dN2dH2Od29.015.03.00.67.50.242.02.7若1m3发生炉煤气在空气中燃烧，求：(1)理论空气需求量(请写出推导过程)(2)理论烟气生成量(3)空气消耗系数为1.2时的烟气量及烟气各成分的体积比。4. 一硅酸盐工业窑炉的供风系统，已知：吸风管内径为300mm，排风管内径为400mm，吸风管处气体静压强为负10500Pa，排风管气体静压强为150Pa，设1-1和2-2截面的压头损失为50Pa。使温度10，风量为9200m3/h的空气通过整个系统，试确定需要外界输
4、入多少机械能。（截面中心的垂直距离）无机热工一、名词解释1. 窑内气氛在工业窑炉内，煅烧物料或制品时，不仅有物理过程，还有化学反应。在窑内，除了原料之间的反应外，物料与周围介质之间也有反应。如果介质为气体，该气体所具有的性质。2. 对流传热流体各部分之间发生相对移动时所引起的热量传递过程。3. 辐射干燥利用辐射元件表面所产生的热能，以辐射方式向物料传热，使其水分蒸发而干燥。4. 导热热量从物体中温度较高的部分传递到温度低的过程。5. 短焰燃烧煤气和一部分空气在烧嘴中预先混合，至燃烧空间后进一步与空气混合并燃烧。6. 陶瓷烧结高温条件下，胚体表面积减少，空隙率降低、机械性能提高的致密化过程。7.
5、 自然干燥将湿物料堆放在棚屋或室外晒场上，借风吹日晒的自然条件使其干燥。8. 空气消耗系数实际供给的助燃空气量（Va）与理论空气量的比值。9. 相对湿度在同温度、同总压下，湿空气的绝对湿度与饱和湿度之比。10. 旋风效应旋流型分解炉及预热器内气流作旋回运动，使物料滞后于气流的效应。11. 局部损失流体运动方向与流速突然变化，引起流体与管道壁的直接撞击增加及流体内部涡流的加剧，伴随产生的机械耗损。12. 黑体投射到物体上的辐射能全被物体吸收的物体二、填空题1. 超临界流体干燥中常用的是 二氧化碳 流体。它兼具液体和气体的性质，具有 扩散性能好 和 溶解性强 两大优点。2. 空气的湿度主要表示方法
6、有 绝对湿度，相对湿度 ， 湿含量 。3. 无机材料工业的燃料种类有 固体燃料 ， 液体燃料 ， 气体燃料。4. 湿物料中含水率的表示方法有 绝对水分， 相对水分 。5. 火焰池窑结构包括 玻璃熔制 ， 热源供给， 余热回收， 排烟 四大部分。三、简答题1. 请简述分解炉的旋风效应及其对料粉和煤粉分解的影响。旋风效应：旋流型分解炉及预热器内气流作旋回运动，使物料滞后于气流的效应。对粉料的影响：延长物料在炉内停留时间，使气流与粉料间产生相对运动而使料粉滞留，炉内气流依靠附壁效应使料粉浓度增加而不落料现象，分解时间增加，达到预期分解效果。对煤粉的影响：在炉内的停留及燃烧时间延长，造成炉内煤粉富集，
7、增加炉内煤粉浓度，使单容积中燃烧颗粒的表面积增加，燃烧速度增加，提高了炉单位容积的热负荷；但停留时间影响很大，如果控制不好，会大幅度影响煤粉及生料的燃烧分解时间，很可能使煤粉在炉内来不及燃烧而炉后燃，使物料分解率下降，炉后系统超温，严重影响时引起结皮，堵塞。2. 请简述隧道窑的优缺点。优点：烧成周期较短，生产效率较高；产品质量比较好；节约燃料；烧成制度单一，便于控制；大大减少工人的劳动强度；缺点：建设费用比较高；烧成制度改变较难；对产量变更的适应性较小；它是平焰式窑炉，容易产生气体分层，造成上下温差。3. 请简述隧道窑内位压头对气体流动产生的影响以及气体流速的分布。使气体由下向上流动，温度升高
8、，位压头 增大，上流趋势增大。预热带：上部-主流和循环气流方向相同；下部-主流和循环气流方向相反。预热带垂直断面：总的流速是上部大而下部小冷却带：上部-主流和循环气流方向相反下部-主流和循环气流方向相同冷却带垂直断面：总的流速是上部小下部大4. 请简述硅酸盐工业余热回收的目的及回收余热的方式。目的：(1) 生料粉或生坯的预热；(2)煤气、燃油及助燃空气的预热；(3)余热发电；(4)其他供热。方式：有的余热是在窑炉内直接加以利用的，如回转窑及隧道窑的预热带；有的采用通用的换热设备，如换热器、蓄热器、热管等回收热量；有的则采用专用的预热器，冷却机等设备加以回收。5.请简述隧道窑的分带以及各个带所起
9、到的作用。分为预热带、烧成带、冷却带。预热带：车上坯体与来自烧成带燃料燃烧产生的烟气接触，逐渐被加热，完成坯体的预热过程。烧成带：坯体借助燃料燃烧所释放出的热量，达到所要求的最高烧成温度，完成坯体的烧成过程。冷却带：高温烧成的制品进入冷却带，与从窑尾鼓入额的大量冷空气进行热交换，完成坯体的冷却过程。四、计算题1. 如图所示的窑炉，内部充满热烟气，温度为1000，烟气标态密度f,0为1.30kg/m3，窑外空气温度20，空气标态密度a,0为1.293kg/m3，窑底内外压强相等，均为1atm(101325Pa)。求距离窑底0.7m处窑内、外气体压强各多大？其相对压强多大？2. 某硅酸盐工业窑炉内
10、，烟气的温度为1000，其标态密度为1.30kg/m3，在截面为0.50.6m2的烟道中以3.8m/s的流速通过，烟道内负压为402Pa，试判断烟道中烟气的流态（设当地大气压为99991Pa）。无机热工一、名词解释1. 理想流体流体无粘性、完全不可压缩，运动时无抵抗剪切变形的能力。2. 紊流流体质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的旋涡，且出现脉动。3. 燃点用火源接近油表面时，蓝光闪现后能持续燃烧（不少于5秒），此时的油温称为燃点。4. 露点温度一定压力下，将不饱和空气等湿降温至饱和，出现第一滴露珠时的温度称为该空气的露点温度，以td表示。5. 强制对流若流体的运动是由于受到外力
11、的作用(如风机、水泵或其它外界压力等)所引起。6. 气幕气幕是指在隧道窑横截面上，自窑顶及两侧窑墙上喷射多股气流进入窑内，形成一片气体帘幕。7. 灰分灰分是指燃料中不能燃烧的矿物杂质。8. 有害传热（考有益传热）烟气将热量以对流辐射方式传给窑体，窑体以稳定导热方式传导给窑外壁，外壁再以对流辐射方式传热给周边环境。9. 匣钵在烧制陶瓷器过程中，为阻止气体及有害物质对坯体、釉面的破坏及污损，将陶器和坯体放置在耐火材料制成的容器中焙烧，这种容器即称匣钵。10. 着火温度由缓慢的氧化反应转变为剧烈的氧化反应的瞬间，转变时的最低温度。二、填空题1. 压头损失可分为 摩擦损失 和 局部损失 两类。2. 在
12、超音速拉伐尔喷管中，在 拉伐尔喷管的扩张部分 达到音速。3. 物料中的水分结合方式为 结合水 ， 非结合水 。4. 玻璃的生产包含 原料的制备 ， 玻璃液熔制 ， 玻璃产品的成型 ， 玻璃制品的退火 四个过程。5. 隧道窑的三带为 预热带 ， 烧成带 ， 冷却带 。6.燃料可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料。7.灰分有、。三、简答题1. 影响玻璃液流动的因素有？（考玻璃液的分隔装置优点？）窑的温度制度和散热情况。玻璃液和以及随温度变化的情况。玻璃液的透热性与导热性。无色玻璃液面温降310/cm，池底0.5 /cm。绿色玻璃液面815/cm，池底34/cm。窑池结构与尺寸。如窑深、窑坎。加料与出
13、料。2. 影响水泥生产过程中炉内CaCO3分解速度的因素为？（考水泥回转窑的缺点）分解温度：温度越高，分解越快。浓度：炉内CO2的浓度，浓度越低，分解越快。粉料的物理化学性质：结构致密，结晶粗大的石灰石分解速度较慢。颗粒直径越大，接触表面积越小，分解所需的时间越长。生料的分散悬浮程度：悬浮分散性差，相当于加大了颗粒尺寸，改变了分解过程性质，从而降低了分解度。3. 超临界干燥的优点有？可以在温和的温度条件下进行，故特别适用于热敏性物料的干燥。能够有效地溶解而抽提大分子量、高沸点的难挥发性物质。通过改变操作条件可以容易地把有机溶剂从固体物料中脱去。4. 火焰池窑中的舌头起什么作用？起改变空气、煤气
14、为小平运动方向的调向作用；分隔空气、煤气，并调节它们的混合状态；控制火焰长度和火焰刚度。5. 匣钵装烧的缺点是什么？使气流的对流换热系数减小，匣内对流为缓慢的自然对流；在气体对制品的辐射传热中起遮热罩的作用，削弱了有益传热。 故应尽可能取消匣钵，采用无匣裸烧，以达到快烧和降低能耗的目的。6. 强化炉中物料辐射传热的措施有？适当提高烟气温度。增大烟气与物料接触的表面积，提高物料的黑度；采用反射隔热罩，减少辐射热损失。提高烟气的黑度 。四、计算题1. 总压为101.3kPa，温度为20的湿空气的水蒸气分压为2.33kPa。试求：1）该湿空气的湿含量X及相对湿度2）若此时将湿空气加热至60，其湿含量
15、及相对湿度又为多少？3）这题对实际干燥有什么指导意义。注：20和60时水的饱和蒸汽压分别为2.33kPa和19.92kPa。解：（1）20时又20时水的饱和蒸汽压为2.33kPa说明该湿空气已达饱和，不能作为干燥介质。（2）60时，提高温度后，湿空气中的水气分压不变，故湿度不变，仍为0.0146kg水汽/kg干空气。又60时水的饱和蒸汽压为19.92kPa，此时相对湿度：说明该湿空气相对湿度减小，又可做干燥介质。（3）湿空气的温度升高后，其中的水汽分压不变，但水的饱和蒸汽压随温度的升高而增加，因此， 值减小，载湿能力增强，即升温对干燥有利。2. 在一连续干燥器中，每小时处理湿物料2000kg，
16、要求将含水量由10%减至2%（均为湿基）。以空气为干燥介质，进入预热器时新鲜湿空气的温度与湿含量分别为15和0.01kg/kg干气（压力101.3kPa），离开干燥器时废气的湿含量为0.08kg/kg干气。假设干燥过程中无物料损失，试求：（1）水分蒸发量；（2）新鲜湿空气消耗量（以质量表示）；（3）干燥产品量。解：（1）物料的干基含水量：绝干物料量水分蒸发量（2）绝干空气用量：新鲜湿空气用量：（3）干燥产品量3. 已知发生炉煤气组成（体积分数%）如下表：COdH2dCH4dC2H4dCO2dO2dN2dH2Od29.015.03.00.67.50.242.02.7若1m3发生炉煤气在空气中燃烧
17、，求：(1)理论空气需求量(请写出推导过程)(2)理论烟气生成量(3)空气消耗系数为1.2时的烟气量及烟气各成分的体积比。解：空气组成为O2 21，H279，忽略CO2等少量气体。（1）CO+1/2 O2CO2 H2+1/2 O2H2O CH4+2 O2H2O +CO2 C2H4+3 O22CO2+2 H2O由上述方程式可得该炉煤气完全燃烧的理论空气需求量为Va0= 1/0.211/2CO+1/2H2+2CH4+3C2H4O2 = 4.760.50.29+0.50.15+20.03+30.0060.002 =1.41 m3/m3（2）该炉煤气完全燃烧的理论烟气生成量：V0=（CO+H2+3CH
18、4+4C2H4+CO2+H2O+N2)+0.79 Va0= (0.29 + 0.15 + 30.03 + 40.006 + 0.075 + 0.027 + 0.42) + 0.791.41 = 2.19 m3/m3 （3）空气消耗系数为1.2时实际空气需求量Va =Va0=1.21.41=1.69 m3/m3空气消耗系数为1.2时实际烟气生成量：V= Vo + (- 1) Vao = 2.19 + (1.2 -1)1.41 = 2.47 m3/m3烟气组成：CO2%= (CO + CH4 + 2 C2H4 + CO2)/V100% = (0.29+0.03+20.006+0.075)/2.47
19、 100% = 16.48%H2O% =(H2 + 2 CH4 + 2 C2H4 +H2O)/V100% =(0.15 + 20.03 + 20.006 + 0.027)/2.47 100%= 10.08%N2% = (N2+0.79Va)/V100%= (0.42+0.791.69)/2.47100%= 71.06%O2% = 0.21( - 1)Va0/V 100%= 0.21(1.2 - 1)1.41/2.47100%= 2.40%4. 一硅酸盐工业窑炉的供风系统，已知：吸风管内径为300mm，排风管内径为400mm，吸风管处气体静压强为负10500Pa，排风管气体静压强为150Pa，设1-1和2-2截面的压头损失为50Pa。使温度10，风量为9200m3/h的空气通过整个系统，试确定需要外界输入多少机械能。（截面中心的垂直距离）解：列出1-1和2-2截面的伯努力方程 由于1-1和2-2截面中心的垂直距离很小，可以认为两处几何压头相等不考虑压力对气体密度的影响： 吸风管内风速：输入机械能
