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1、热工过程及设备thermo-technical process and equipment1教材教材: 孙晋涛主编.硅酸盐工业热工基硅酸盐工业热工基 础础.武汉理工大学出版社,1992年.参考书参考书: 孙晋涛,孙承绪等.硅酸盐工业热工过硅酸盐工业热工过 程及设备程及设备( (上、下册上、下册). ).中国建筑工业出 版社，1984年.姚玉英,陈常贵，柴诚敬.化工原理化工原理( (第第 二版上册二版上册). ).天津大学出版社，2004年.2无机非金属材料包括哪些类型的材料？无机非金属材料包括哪些类型的材料？序 言uu陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料，等等。陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料，等等。怎样生产
2、制备的？怎样生产制备的？uu陶瓷：坯料制备、成型、干燥、施釉、装陶瓷：坯料制备、成型、干燥、施釉、装 烧（烧成）、装饰、包装。烧（烧成）、装饰、包装。3序 言uu水泥：水泥：水泥生料水泥生料（石灰石（8090，为质量分 数，以下同）、粘土（1015）和铁矿粉 （12） ）回转窑（干燥带 、预热带 、分解带 、煅烧带 、 烧结带 、冷却带 ）熟料加石膏4序 言uu玻璃（浮法）：玻璃（浮法）：混合料混合料融窑（以重油为燃料烧油将配合料熔化成玻璃液， 再经澄清均化、冷却后流入锡槽 ）锡槽成型退火窑冷端5序 言uu共性：共性：热加工过程热加工过程为便于生产，许多原料（煤、结合粘土）磨为便于生产，许多原
3、料（煤、结合粘土）磨 细前需细前需干燥干燥。6uu耐火材料（耐火材料（耐火度不低于耐火度不低于15801580，有较好的抗，有较好的抗 热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数热冲击和化学侵蚀的能力、导热系数低和膨胀系数 低的非金属材料。）低的非金属材料。） 7硅酸盐工业中，硅酸盐工业中，各种产品都需经过热各种产品都需经过热 的加工过程的加工过程。序 言热工过程：热工过程：决决定产品的产量和质量定产品的产量和质量， 是各类产品生产中不可缺少的重要工是各类产品生产中不可缺少的重要工 序。序。8燃料燃料燃烧、电热等。燃烧、电热等。设计合理设计合理热工设备热工设备，组织好燃烧过程，是，组织好燃烧
4、过程，是保保 证产品质量、产量证产品质量、产量，节约能源，降低成本，节约能源，降低成本， 减少公害的重要方面减少公害的重要方面。序 言uu热，从何而来？热，从何而来？燃烧产物造成大气污染。燃烧产物造成大气污染。9硅酸盐工业中，常用热工设备：硅酸盐工业中，常用热工设备：1. 1.原料煅烧设备原料煅烧设备2. 2.制品烧成设备制品烧成设备 3. 3.玻璃熔融设备玻璃熔融设备4. 4.原料、半成品干燥设备原料、半成品干燥设备需要先进的特工设备10热工设备的先进性表现在：热工设备的先进性表现在： 1. 1.广泛采用广泛采用计算机技术计算机技术，实现，实现自动化控制自动化控制。2. 2.结构合理结构合理
5、 (1) (1) 燃料能充分燃烧燃料能充分燃烧(2) (2) 达到要求的温度、气氛达到要求的温度、气氛(3) (3) 最大限度利用热能、提高传热最大限度利用热能、提高传热速率、减少热损失速率、减少热损失(4) (4) 气体运动合理，保证加热物料的气体运动合理，保证加热物料的温度场、速度场温度场、速度场11本课程涉及的本课程涉及的 热工理论：热工理论：气体力学气体力学：研究窑炉内气体运动规律，引导炉：研究窑炉内气体运动规律，引导炉 内起立流动内起立流动 传热学传热学：研究窑炉内热量交换规律，提高产热：研究窑炉内热量交换规律，提高产热 速率，减少热损失速率，减少热损失质量交换质量交换：研究窑炉内质
6、量交换过程及影响：研究窑炉内质量交换过程及影响 因素因素燃烧理论燃烧理论：了解各类燃料性质、燃烧机理，：了解各类燃料性质、燃烧机理， 以合理组织炉内燃烧以合理组织炉内燃烧12本课程涉及的本课程涉及的 热工设备：热工设备：烟囱、喷射器烟囱、喷射器换热器换热器燃烧设备燃烧设备固体燃料气化设备固体燃料气化设备物料干燥设备物料干燥设备13第一章 气体力学在窑炉中的应用热工过程与设备 第一章 气体力学：为什么要先学习气体力学？从宏观角度研究气体平衡和流动 规律的一门学科。（1）整个窑炉工作过程，自始至终离不开 气体的流动（2）硅酸盐工业生产中，涉及的气体种类 多、用途广141.1 气体力学基础热工过程与
7、设备 第一章 气体的物理属性 气体的动力学基本方程理解 应用理解 应用15一、气体的物理属性 （一）理想气体状态方程热工过程与设备 第一章 问题：为什么先学习理想气体状态方程？（2）窑炉系统中，气体主要为空气、烟气 ，其特征是一般为 低压、常温或高温。（1）理想气体：温度不过低、压力不过高 时，气体可看作是理想气体*等温方程 等容方程 等压方程16热工过程与设备 第一章 （二）气体的压缩性和膨胀性原因：内部结构的紧密性 及 分子间的排斥力（1）等温：或表明：温度不变时，压强与体积成反比，与密度成正比。气体具有压缩性气体具有压缩性压强增加，体积减小、密度增加。17热工过程与设备 第一章 （2）等
8、压：或表明：压强不变时，温度与密度成反比，与体积成正比气体具有膨胀性气体具有膨胀性温度升高，体积增大、密度减小。18热工过程与设备 第一章 （3）不可压缩气体：可以忽略其压缩性的气体，称为不可 压缩气体。判断：判断：系统前后系统前后密度变化密度变化小于或等于小于或等于20%20%的气体，的气体，或系统前后或系统前后压强变化压强变化小于或等于小于或等于0.5%0.5%的气体，的气体，近似认为是不可压缩气体。近似认为是不可压缩气体。19热工过程与设备 第一章 （4）气体压缩性和膨胀性的参数：体积膨胀系数：体积压缩系数：体积弹性模量：定义式：20热工过程与设备 第一章 *多变过程多变过程(在有热量传
9、递情况下，气体的膨胀或压缩 过程)方程方程21热工过程与设备 第一章 表达式：22热工过程与设备 第一章 标态参数与非标态参数关系23例 题1-1 1-1 标况下某烟道气的密度是标况下某烟道气的密度是1.338kg/m1.338kg/m3 3, ,求该求该 烟道气在烟道气在2 2 10105 5PaPa及及5050下的密度。下的密度。1-2 1-2 将将1000m1000m3 3、0 0的空气送入加热器内加热的空气送入加热器内加热 ，空气标态密度是，空气标态密度是1.293kg/m1.293kg/m3 3, ,求将空气加热求将空气加热 到到250250时气体的体积和密度。时气体的体积和密度。2
10、4热工过程与设备 第一章 （三）气体的粘性定义：气体内部质点或层流间因相对运动而产生内摩擦力，以反抗相对运动的性质。 牛顿内摩擦定律： 单位面积上的内摩擦力，又称剪应力, N/m2 速度梯度, 1/S 动力粘度，与流体性质有关的比例系数, NS/m225热工过程与设备 第一章 是衡量气体粘性大小的物理量。单位为泊（P）：的单位是 ，用斯托克（St）表示因为 中无力的因次，只有运动学要素，所以称 为运动 粘度。*气体温度升高，粘度增大：26o粘性是流体的共性。o酒：粘稠挂杯o大漠孤烟直，长河落日圆。27热工过程与设备 第一章 （四）气体（空气）的浮力热的窑炉气体在无外加机械能时，具 有自下而上流
11、动的趋势。原因：受到空气的浮力作用28热工过程与设备 第一章 人类对空气浮力的认识 和应用历史永久。孔明灯比如：孔明灯有哪些？能否举例？29热工过程与设备 第一章 结构:主体与支架2部分 。 主体大都以竹篦编成， 次用棉纸或纸糊成灯罩 ，底部的支架支架则以竹削 成的篦组成。孔明灯可大可小，可 圆形也可长方形。一般 的孔明灯是用竹片架成 圆桶形，外面以薄白纸 密密包围而开口朝下。孔明灯30热工过程与设备 第一章 欲点灯升空时，底部支 架中间绑块沾有煤油或 花生油的粗布或金纸， 放飞前将油点燃，灯内 的火燃烧一阵后产生热 空气，孔明灯便膨胀， 放手后整个灯会冉冉飞 升，如果天气不错，底 部的煤油烧完后孔明灯 会自动下降。孔明灯31台北居民用孔明灯迎接元宵节32热工过程与设备 第一章 热气球，更严格应叫密封热气球，由球囊 、吊篮和加热装置三部分构成。球皮是由 强化尼龙制成的（
