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1、东北大学22春金属学与热处理基础综合作业二答案参考1. 简述光管管束的有效辐射层厚度的计算方法。简述光管管束的有效辐射层厚度的计算方法。当s1/d+s2/d7时， 当7s1/d+s2/d13时， 2. 分析自然循环锅炉与控制循环锅炉的关系。分析自然循环锅炉与控制循环锅炉的关系。临界压力以下的锅炉都可以做成自然循环锅炉，超高压以下压力(14MPa)的蒸汽锅炉几乎都是自然循环锅炉。 亚临界压力锅炉的饱和水与饱和水蒸气之间的密度差已经很有限，因此自然循环的推动力相对不足。为了解决这一问题，在下降管中增设锅水循环泵，以推动水冷壁中的工质顺利流动；此外为了使水冷壁中工质的质量流量与炉膛热负荷沿着水平方向
2、的分布一致，将水冷壁沿着水平方向划分成若干管组，每个管组入口处装有孔径不同的节流圈，这样就构成了控制循环锅炉。 自然循环锅炉和控制循环锅炉都是汽包锅炉，在亚临界压力(过热蒸汽压力为17.318.3MPa)下，自然循环锅炉的水动力相对不足，水冷壁管子直径较大，循环倍率也较大；控制循环锅炉水动力足够大，属于强制流动，水循环稳定，水冷壁管子直径较小，循环倍率较低。 3. 已知某台400t/h锅炉汽包长度L=14.480m，内径dn=1.400m，壁厚=0.080m，汽包内构件质量为汽包筒身质量的8.15%。已知某台400t/h锅炉汽包长度L=14.480m，内径dn=1.400m，壁厚=0.080m
3、，汽包内构件质量为汽包筒身质量的8.15%。计算该锅炉汽包的质量并对计算结果进行分析与讨论。假设钢的密度为=7855.0kg/m3。 (1)直段筒身质量 (2)两个封头的质量。将封头简化为平面堵板，封头的厚度为筒身厚度。 (3)筒身总质量 M3=M1+M2=44.71103(kg) (4)汽包内构件质量 M4=8.15%M3=3.644103(kg) (5)汽包总质量 Mqb=M3+M4=48.353103(kg)(1)400t/h锅炉的汽包质量为48.353t。 (2)汽包是汽包锅炉中壁厚最大的元件，锅炉负荷变化时，由于水温的变化容易产生较大的热应力，因此要控制汽包锅炉的启动、停炉速度。 4
4、. 分析再热蒸汽容易发生温度波动的原因。分析再热蒸汽容易发生温度波动的原因。由图1-2可知，再热蒸汽的平均比定压热容是cp,zr=2.4kJ/(kgK)，过热蒸汽的平均比定压热容是cp,zr=4.15kJ/(kgK);cp,zrcp,zr表示相同的吸热量扰动引起的过热蒸汽的温度波动幅度小于再热蒸汽的温度波动幅度，因此再热蒸汽容易发生较大幅度的温度波动，比如超温或者温度达不到额定值。 5. 已知某台1025t/h锅炉中温再热器为29排14管圈U形管结构，直径604，内径dn=60-24=52(mm)。BRL工况：中温再热器已知某台1025t/h锅炉中温再热器为29排14管圈U形管结构，直径604
5、，内径dn=60-24=52(mm)。BRL工况：中温再热器过热蒸汽流量Dzr=788.5t/h，再热蒸汽入口压力3.70MPa，出口压力3.64MPa，入口蒸汽温度370，出口蒸汽温度481。计算中温再热器的质量流速和入口、出口蒸汽流速。查水蒸气特性表，3.70MPa，370入口水蒸气比体积v1=0.0753551m3/kg。 质量流速 前屏过热器入口蒸汽流动速度 1=v1=2540.0753551=19.1(m/s) 查水蒸气特性表，3.64MPa，481，出口水蒸气比体积v2=0.0926422m3/kg。低温过热器入口蒸汽流动速度 2=v2=2540.0926422=23.5(m/s)
6、(1)中温再热器的出口、入口蒸汽速度比为1.229，基本上为匀速流动。 (2)中温再热器与低温再热器的质量流速之比为0.887，随着蒸汽的流动，烟气温度逐渐降低，质量流速适当降低有助于降低中温再热器的流动阻力。 6. 淬火后的钢，随回火温度的增高，其强度和硬度也提高。( )A.错误B.正确参考答案：A7. 简述制粉系统的类型与煤种的关系。简述制粉系统的类型与煤种的关系。制粉系统的类型：直吹式制粉系统、中间储仓式制粉系统、半直吹式系统。直吹式系统适用于烟煤和优质贫煤，中间储仓式制粉系统适用于无烟煤、贫煤、褐煤。三介质干燥风扇磨煤机直吹式制粉系统也适合于软褐煤。8. 已知某台1025t/h锅炉BR
7、L工况的回转式空气预热器烟气流通截面为Fy=47.33m2，烟气入口温度为1=398.8，烟气出已知某台1025t/h锅炉BRL工况的回转式空气预热器烟气流通截面为Fy=47.33m2，烟气入口温度为1=398.8，烟气出口温度为2=139.4，炉膛烟气量为Vy=7.9569m3/kg(燃料)(标准状态下)，锅炉的燃料消耗量为B=125.11t/h。试计算回转式空气预热器的平均烟气流速。(1)计算烟气流量 (2)计算烟气平均流速 (1)本题计算的1025t/h锅炉回转式空气预热器的烟气平均流速为11.6m/s，比省煤器烟气速度有较大幅度的降低，原因是省煤器管子沿着宽度方向的片数遮减少，烟气通截
8、面积增加、烟气温度降低。 (2)随着烟气的流动，漏风量越来越大，烟气的质量流量越来越大，同时烟气温度降低引起的烟气体积流量的降低导致了烟气流速的下降。总体而言，沿着烟气流程，烟气的流速应当越来越低。 9. 分析过热蒸汽的温度、压力对再热蒸汽温度的影响。分析过热蒸汽的温度、压力对再热蒸汽温度的影响。(1)主蒸汽温度越高，高压缸排汽温度越高，再热蒸汽温度越高。 (2)主蒸汽压力越低，高压缸做功能力越小，再热蒸汽温度越高。 10. 100的饱和水蒸气在0.3m高竖直壁上发生膜状凝结，壁面保持60，试求平均换热系数和每米宽壁上的凝结水量。假定100的饱和水蒸气在0.3m高竖直壁上发生膜状凝结，壁面保持
9、60，试求平均换热系数和每米宽壁上的凝结水量。假定竖直冷壁面改为外径d=40mm，长1m的水平圆管，试计算管外表面平均换热系数和凝结水量。(1)100的饱和水蒸气，其汽化潜热为2257kJ/kg。 由液膜平均温度，查得水的物性数据：f=0.674W/(mK)，l=3.55110-4Ns/m2，l=971.8kg/m3，则： 凝结水量： (2)蒸汽在管外凝结时，其定型尺寸应为d。 凝结水量：在重力的作用下，位于上部的凝结液膜流入下部的传热表面，弱化了下部的凝结换热，这一现象在竖壁面上表现得尤为明显。在本题中，0.3m高的竖壁面，即使考虑了液膜的波动，将Nusselt理论解的系数提高20%，其平均
10、换热系数仍小于直径0.04m的水平圆管。 11. 分析低NOx燃烧技术与烟气中CO含量的关系。分析低NOx燃烧技术与烟气中CO含量的关系。(1)低NOx燃烧技术就是在主燃烧区域形成弱还原性气氛的缺氧燃烧。 (2)由于缺氧燃烧，必然增加了挥发分的热解和焦炭燃烧过程中形成的CO气体含量。 (3)烟气中的CO是一种可以燃烧的气体燃料，如果烟气中的CO浓度偏高，就会形成较多的化学不完全燃烧损失，降低燃烧效率，锅炉效率和火力发电厂净效率。 (4)对固态排渣煤粉炉，低NOx燃烧技术会造成烟气中CO度的提高；对液态排渣煤粉炉，由于炉膛温度较高，低NOx燃烧技术造成烟气中CO浓度的提高幅度较小。 12. 低N
11、Ox燃烧技术中，SOFA喷嘴的布置导致了炉膛高度大大增加。分析这种炉膛结构对锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度的影低NOx燃烧技术中，SOFA喷嘴的布置导致了炉膛高度大大增加。分析这种炉膛结构对锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度的影响。(1)炉膛高度的增加导致了水冷壁面积的增加。 (2)水冷壁面积的增加导致了水冷壁蒸发量的增加，即燃料的热量有较多的比例释放在水冷壁一侧。 (3)因此炉膛高度的增加可能导致主蒸汽、再热蒸汽温度达不到额定值。 (4)不能为了追求烟气中NOx浓度的尽可能低值导致锅炉性能参数达不到额定值。 (5)另外，固态排渣锅炉的炉膛温度较低，低NOx燃烧技术要求主燃区过量空气系数小于1.0，燃烧不完全
12、引起的气体和固体不完全燃烧损失q3、q4会有所增加。 考察NOx燃烧技术的优劣，要从火力发电厂总体经济性方面衡量，不能片面追求单一指标。 13. 简述水的温度升高，表面张力下降，汽泡破裂难度增加的原因。简述水的温度升高，表面张力下降，汽泡破裂难度增加的原因。水分子之间的吸引力是范德华力，数值基本上不变。随着水温的提高，水分子的热运动加剧，水分子之间的排斥力增加，表面张力下降。汽泡是一种以范德华力为吸引力的单分子封闭膜，表面张力的下降表明构成单分子膜的分子之间吸引力(拉力)下降。一方面范 德华力基本上不变，另一方面水分子膜上的分子之间的拉力下降，因此汽泡难以破碎。 14. 分析CFB锅炉的翼型过
13、热器的布置在炉膛中部位置，煤粉炉的壁式再热器布置在炉膛上方的原因。分析CFB锅炉的翼型过热器的布置在炉膛中部位置，煤粉炉的壁式再热器布置在炉膛上方的原因。(1)炉膛温度对比。CFB锅炉炉膛温度为850910，固态排渣煤粉炉膛温度为14001500。 (2)换热方式对比。CFB锅炉的翼型过热器的辐射换热与对流换热比例相当；固态排渣煤粉炉壁式再热器的换热以辐射换热为主。 (3) CFB锅炉的翼形过热器烟气温度比较低，不会引起超温爆管。床料细颗粒对过热器金属的磨损较为严重，需要采取必要的防磨措施。 (4)固态排渣煤粉炉壁式再热器的烟气温度较高，一般在10001100。由于再热蒸汽的压力较低，比体积较
14、大，蒸汽对受热面的冷却效果较差，为了避免超温爆管，将固态排渣煤粉炉壁式再热器布置在炉膛上部。 15. 再热器中的水蒸气是否过热？说明其原因。再热器中的水蒸气是否过热？说明其原因。再热器是锅炉受热面的名称。再热器中流动的是低压过热蒸汽，所谓再热蒸汽参数指的是再热器中流动的、被加热的低压过热蒸汽。16. 将一红松木板和一平板玻璃装饰板同时置于温度为10的房间中搁置很久，用手分别接触这两种物体，人手的温度可将一红松木板和一平板玻璃装饰板同时置于温度为10的房间中搁置很久，用手分别接触这两种物体，人手的温度可视为37。请问哪一种物体使人感觉凉一些?手指与木板或玻璃之间的冷热感觉由手指与它们之间的热流密度决定。假定木板和玻璃可当做半无限大物体，则由公式： 可得： 所以， 由文献1的附录7可以查得红松木和平板玻璃的物性值为： 红松木：=0.11W/(m2K)，=377kg/m3，c=1.93kJ/(kgK) 平板玻璃：=0.76W/(m2K)，=2500kg/m3，c=0.84kJ/(kgK) 所以 即红松木导热的热流密度仅为平板玻璃的0.22倍，因此，人手的感觉是玻璃要凉一些。人对冷暖感觉的衡量指标不仅取决于所接触的物体温度，同时也与表面散热量的大小有关
