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1、东北大学21春金属学与热处理基础在线作业二满分答案1. 简述煤的发热量的测定过程。简述煤的发热量的测定过程。(1)用钢制坩埚称取煤粉样品1.0g0.01g; (2)将水温调至低于室温11.2； (3)安装点火丝，密闭氧弹； (4)在氧气压力为2.8MPa下，充氧30s； (5)点火做实验； (6)记录实验数据，计算空气干燥基高位发热量； (7)计算收到基高位发热量； (8)计算收到基低位发热量； (9)清洗氧弹，实验器材归位； (10)撰写实验报告。 2. 设冬季某采暖管道的外径d=32mm，采用聚四氟乙烯塑料板作为保温层是否合适?已知保温层外表面与空气之间的表面设冬季某采暖管道的外径d=32
2、mm，采用聚四氟乙烯塑料板作为保温层是否合适?已知保温层外表面与空气之间的表面传热系数h=10W/(m2K)。分析采用聚四氟乙烯塑料板作为保温层是否合适的关键在于判断该材料是否能起到保温作用。只有在管道的外径大于临界热绝缘直径的情况下，敷设保温材料才能有效起到保温作用。因此，本题需要计算聚四氟乙烯塑料板的临界热绝缘直径。查文献1的附录7可知，聚四氟乙烯塑料板的导热系数等于=0.25W/(mK)，依据临界热绝缘直径计算公式可得： 因为ddc，所以在上述条件下，采用聚四氟乙烯塑料板作为保温层不合适，需要选择导热系数更小的保温材料。根据多层圆筒壁热阻的变化规律，在管道外侧设置导热系数低的材料并不一定
3、能有效起到保温作用，是否能起到保温作用还取决于管道外径与临界热绝缘直径的大小关系。请思考是在管径偏小还是管径偏大时需要考虑临界热绝缘直径。 3. 已知某电厂亚临界压力1025t/h锅炉燃用西山贫煤，BMCR燃煤消耗量B=135.72t/h，排烟烟气量Vy=7.9569m3/kg(标准已知某电厂亚临界压力1025t/h锅炉燃用西山贫煤，BMCR燃煤消耗量B=135.72t/h，排烟烟气量Vy=7.9569m3/kg(标准状态下)，烟囱出口烟气温度为yc=130，烟气速度为y=2734m/s(见下表)。计算烟囱出口的烟气速度并确定烟囱高度H。烟囱高度与烟气速度H(m)150180210240y(m
4、/s)27303234(1)计算烟从出口处的实际烟气量 (2)计算烟囱高度。假定，烟气速度分别取27、30、32、34m/s，则烟囱出口面积，对应的烟囱高度分别是150、180、210、240m。 (3)计算烟囱出口内径。假定，烟气速度分别取27、30、32、34m/s，则烟囱出口内径为 (1)烟囱高度越高，烟囱出口烟气速度越高。 (2)烟囱高度越高，烟囱出口内径越小。 (3)在人口稠密的城市附近或者内地，烟囱高度尽可能取上限，在人口稀少的地区或者沿海地区烟囱高度尽可能取下限。 4. 分析电站煤粉锅炉水冷壁污染系数的取值方法。分析电站煤粉锅炉水冷壁污染系数的取值方法。(1)无烟煤(飞灰含碳量1
5、2%)、贫煤(飞灰含碳量8%)、烟煤与褐煤的污染系数=0.45。 (2)无烟煤(飞灰含碳量12%)、贫煤(飞灰含碳量8%)、污染系数=0.35。 (3)耐火涂料型卫燃带=0.20。 (4)耐火砖型卫燃带=0.10。 污染系数小表示水冷壁的吸热能力降低，燃烧无烟煤、贫煤的锅炉，飞灰含碳量低表示在煤粉颗粒在炉膛内的燃尽度高，理论燃烧温度高，炉膛内的烟气温度高，有更多的飞灰颗粒被融化、粘附在水冷壁表面上，沾污层厚度较大。水冷壁的导热热阻增加，吸热能力降低，因此污染系数较小。 耐火涂料厚度小于耐火砖厚度，因此耐火涂料的导热热阻小于耐火砖的导热热阻，覆盖了耐火涂料的水冷壁的污染系数较大。 5. 常见碳素
6、钢按含碳量分为以下哪几类?( )A、高碳钢B、中碳钢C、低碳钢D、超低碳钢参考答案：ABC6. 简述过热器、再热器的工作特点。简述过热器、再热器的工作特点。烟气温度高；蒸汽温度高；冷却条件差；可能发生高温腐蚀、热偏差等现象。7. 关于雷诺试验及其结论，以下说法正确的是( )。A根据雷诺试验的成果，液体存在层流和紊流两种流态。B液体流态的判别采用无量纲数雷诺数Re。C对于圆管，当Re大于临界雷诺数2000时为紊流，小于临界雷诺数2000为层流(雷诺数中特征长度用圆管直径dD对于明渠，当Re大于临界雷诺数500时为紊流，小于临界雷诺数500为层流(雷诺数中特征长度用水力半径R。参考答案：ABCD8
7、. 简述对数平均温压和算术平均温压的关系。简述对数平均温压和算术平均温压的关系。当大温差与小温差之比大于0.92时，对数平均温压可以简化为算术平均温压。9. 金属型铸造采用金属材料制作铸型，为保证铸件质量需要在工艺上常采取的措施包括( )A、喷刷涂料B、保持合适的工作温度C、严格控制开型时间D、浇注灰口铸铁件要防止产生白口组织参考答案：ABCD10. 采用热线风速仪测量风管中空气流速，已知热线风速仪的受热金属丝直径d=1mm，材质为铜丝，密度=8666kg/m3，导热采用热线风速仪测量风管中空气流速，已知热线风速仪的受热金属丝直径d=1mm，材质为铜丝，密度=8666kg/m3，导热系数=26
8、W/(mK)，比热容cP=343J/(kgK)，单位长度电阻值R=0.01，空气温度tf=20，表面传热系数h=30W/(m2K)，某时刻起电流强度I=30A的电流突然流经导线并保持不变。试求：稳定时导线表面散热量等于其内部发热量。 单位长度发热量为：=I2R=3020.01=9W 表面对流散热量：=dht 依据热平衡，则，则tw=t+tf=95.5+20=115.5$，故可采用集总参数法求解。 令：=t-tw，则0=t0-tw=20-115.5=-95.5 当导线通电开始瞬间到导线温度与稳定时之值相差为1，即=t-tw=-1 利用集总参数法计算： 解得：=113s 11. 已知某台1025t
9、/h锅炉BRL工况的低温过热器引出管烟气入口温度为1=734，烟气出口温度为2=693。片数n=102，尺已知某台1025t/h锅炉BRL工况的低温过热器引出管烟气入口温度为1=734，烟气出口温度为2=693。片数n=102，尺寸577，炉膛烟气量为7.4941m3/kg(燃料)(标准状态下)，锅炉的燃料消耗量为125.11t/h。炉膛的宽度为a=13.335m，高温过热器高度hdg-yc=10.540m。试计算低温过热器引出管的平均烟气流速。(1)计算低温过热器引出管所在烟道的流通截面积 F=(a-nd)hdg-yc=79.3(m2) (2)计算烟气流量 (3)计算烟气平均流速 (1)本题
10、计算的1025t/h锅炉低温过热器引出管的烟气平均流速为11.87m/s，比高温过热器烟气速度略有提高，原因是管屏沿着宽度方向的片数增加，从而使烟气流通截面降低。 (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。 12. 分析循环流化床锅炉水冷壁爆管和煤粉锅炉水冷壁爆管原因的区别。分析循环流化床锅炉水冷壁爆管和煤粉锅炉水冷壁爆管原因的区别。(1)循环流化床锅炉水冷壁工质侧和烟气侧温度分布很均匀，爆管的原因是固体创料颗粒对受热面的磨损。 (2)煤粉锅炉水冷壁的工质侧温度分布
11、：临界压力以下锅炉，均匀；超临界锅炉，工质温度逐渐上升。烟气侧温度分布：炉膛垂直方向，温度从低到高再到低；炉膛水平方向，也不均匀。因此煤粉锅炉水冷壁爆管的原因可能是热负荷不均匀引起的传热恶化。 13. 根据过量空气系数与氧气浓度的关系表数据计算锅炉空气预热器烟气出口处的空气焓和烟气焓。根据过量空气系数与氧气浓度的关系表数据计算锅炉空气预热器烟气出口处的空气焓和烟气焓。假设空气预热器烟气出口处的过量空气系数：无烟煤，1.38；贫煤，1.31;烟煤，1.28;洗中煤，1.39;褐煤，1.41。飞灰份额afh=0.95 理论空气焓 Hko=Vo(ct)kkJ/kg 实际空气焓 Hk=Vo(ct)kk
12、J/kg 理论烟气焓 Hyo=VRO2(c)RO2+VN2o(c)N2+VH2Oo(c)H2OkJ/kg 飞灰焓 烟气焓 Hy=Hyo+(-1)Hko+HfhkJ/kg 按照烟气成分分类 烟气中氧气的焓 HO2o=VO2(ct)O2=0.21(-1)Vo(c)O2kJ/kg 烟气中氮气的焓 HN2=HN2o+0.79(-1)Vo(C)N2kJ/kg 烟气中水蒸气的焓 HH2O=HH2Oo+0.0161(-1)Vo(c)H2OkJ/kg 三原子气体焓 HRO2=VRO2(c)RO2kJ/kg 烟气焓 Hy=HO2+HN2+HH2O+HRO2+HfhkJ/kg 将已知条件代入上述各式，计算结果见下
13、表。 国内主要动力煤的烟气焓(空气预热器烟气出口处)(kJ/kg) 序号 煤种 HN2 HRO2 HH2O HO2 Hfh Hy 1 京西无烟煤 1276 311 84 95 25 1791 2 阳泉无烟煤 1359 317 114 102 21 1912 3 焦作无烟煤 1273 303 101 95 23 1795 4 萍乡无烟煤 1228 278 126 92 27 1751 5 金竹山无烟煤 1267 300 103 95 24 1790 6 西山贫煤 1265 312 110 81 22 1789 7 淄博贫煤 1248 301 114 80 25 1767 8 芙蓉贫煤 1172 290 102 75 25 1663 9 抚顺烟煤 1095 261 164 65 16 1602 10 阜新烟煤 906 223 139 54 25 1346 11 开滦烟煤 1130 268 131 67 31 1627 12 大同烟煤 1349 328 146 80 13 1916 13 新汶烟煤 1170 282 140 69
