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1、东北大学21春金属学与热处理基础离线作业1辅导答案1. 分析燃煤水分含量增加对煤粉炉燃烧稳定性的影响。分析燃煤水分含量增加对煤粉炉燃烧稳定性的影响。(1)燃煤水分含量增加，燃煤的发热量就会降低，着火难度增加，必须增加过量空气系数，以保证稳定燃烧。 (2)过量空气系数增加，燃煤的理论燃烧温度降低，炉膛火焰中心温度降低，燃烧趋向于不稳定。 (3)如果燃煤水分增加幅度太大，燃煤的发热量会明显下降，可能造成炉膛灭火。因此必须投入油燃烧器助燃、稳燃。 2. 按化学成分和性能特点的不同，硬质合金可分为( )。A.钨钴类硬质合金B.钨钴钛类硬质合金C.万能类硬质合金D.钛合金参考答案：ABC3. 比较气流横
2、向冲刷顺列光管管束的对流放热系数和回转式空气预热器中空气的对流换热系数。比较气流横向冲刷顺列光管管束的对流放热系数和回转式空气预热器中空气的对流换热系数。(1)气流横向冲刷顺列管束稳态强制对流换热 Nu=0.2CzCsRe0.65Pr0.33 (2)回转式空气预热器中空气的对流换热系数 Nu=0.03Re0.83Pr0.4 (3)Nu的定义 对回转式空气预热器，当量直径另有定义。由上述三个表达式可得出结论。 (1)回转式空气预热器的空气侧对流换热系数比气流横向冲刷顺列管束的对流换热系数小将近一个数量级。如果空气与热气的换热量不变，就必须增加换热面积，这就解释了空气预热器面积很大的现象。对于回转
3、式空气预热器来说，很多蓄热板密集地安装在转子中，因此回转式空气预热器的体积很庞大。 (2)气体流速对回转式空气预热器换对流热系数的影响大于气流横向冲刷顺列管束对流热系数的影响。 4. 对于机械零件和工程构件最重要的使用性能是力学性能。( )A、错误B、正确参考答案：B5. 某制冷装置采用R12为制冷剂，以25的饱和液体状态进入节流阀，离开阀的温度为一20。 (1)假设某制冷装置采用R12为制冷剂，以25的饱和液体状态进入节流阀，离开阀的温度为一20。 (1)假设此节流过程为绝热的，其有效能损失为多少。 (2)若节流过程中制冷剂从环境吸收50kJkg热量，此时有效能的损失又为多少。设环境温度27
4、，压力01MPa。正确答案：(1)D为6003kJkg；(2)D为4005kJkg。(1)D为6003kJkg；(2)D为4005kJkg。6. 简述垂直管屏相对不易发生水动力多值性的原因。简述垂直管屏相对不易发生水动力多值性的原因。垂直管屏水冷壁存在重位压头，因此增加了循环回路的阻力，从而保证了垂直管屏水冷壁相对不易发生水动力多值性的性能。7. 非合金钢按用途可分为( )。A.碳素结构钢B.碳素工具钢C.普通质量非合金钢D.低碳钢参考答案：AB8. 不锈钢按其使用时的组织特征可分为( )。A.铁素体型不锈钢B.奥氏体型不锈钢C.马氏体型不锈钢D.奥氏体-铁素体型不锈钢E.沉淀硬化型不锈钢参考
5、答案：ABCDE9. 分析煤粉锅炉炉膛尺寸确定过程。分析煤粉锅炉炉膛尺寸确定过程。(1)根据锅炉的主蒸汽、再热蒸汽的压力、温度、流量，煤的收到基低位发热量和同类型锅炉的锅炉效率确定燃料消耗量。 (2)根据炉膛容积热负荷的推荐值范围确定炉膛容积VL。 (3)根据炉膛截面热负荷的推荐值范围确定炉膛截面积FL。 (4)根据VL，FL确定炉膛高度HL。 (5)根据直流燃烧器或者旋流燃烧器的布置形式确定炉膛截面的宽度a和深度b。 10. 某台1025t/h亚临界压力控制循环锅炉(300MW)水冷壁共925根，管径为44.5mm6mm。BRL工况：蒸发量D= 904.7t/h。水某台1025t/h亚临界压
6、力控制循环锅炉(300MW)水冷壁共925根，管径为44.5mm6mm。BRL工况：蒸发量D= 904.7t/h。水冷壁压力19.1MPa，入口水比体积v1=0.0013714m3/kg，水冷壁出口温度为361.91，饱和水蒸气比体积为v2=0.0065913m3/kg，饱和水比体积为v2=0.0019353m3/kg。循环倍率K=2.72。计算水冷壁的质量流速和入口水流速、出口蒸汽流速。(1)计算质量流速 螺旋管圈，内径dn=44.5-26=32.5(mm)，质量流速为 (2)计算水冷壁入口水平均流速 1=()v1=8910.0013714=1.222(m/s) (3)计算水冷壁出口汽水混合
7、物平均流速 质量含汽率x=1/K=0.3676 2=()v2x+u1(1-x)=3.249(m/s)(1)与600MW超临界压力锅炉水冷壁相比，300MW亚临界压力控制循环锅炉的水冷壁质量流速大大降低，为891kg/(m2s)，约为600MW超临界压力锅炉水冷壁的28.6%，所以汽包锅炉的水冷壁相对安全一些。 (2)本题计算的1025t/h亚临界压力控制循环锅炉的水冷壁出口、入口流速的比值为2.659，说明亚临界压力锅炉水冷壁的工质蒸发过程伴随着明显的容积膨胀过程。因此亚临界压力锅炉水冷壁的工质一侧有可能引起第一类传热恶化。 11. 从火焰黑度计算公式分析烟气压力对辐射能力的影响。从火焰黑度计
8、算公式分析烟气压力对辐射能力的影响。(1)炉膛辐射热的计算式为 (9-1) 因此，炉膛辐射热与火焰黑度呈正相关关系，即火焰黑度越大，辐射换热量越大。 (2)烟气的火焰黑度为 a=1-e-kps (9-2) 式中：k为烟气的辐射减弱系数；s为有效辐射层厚度。 根据式(9-2)，当烟气压力提高时，火焰黑度也会提高。根据式(9-1)火焰的辐射换热量就会增加。 (3)如果将锅炉制造成增压燃烧锅炉，即提高烟气的压力p，就会增加炉膛内的辐射换热量。因此在容量相同的条件下，增压锅炉的体积会下降，这样会降低锅炉本体的金属消耗量。 12. 有一制冷剂为氨且制冷能力为104kJ的压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度
9、为一15，冷凝温度为25，过有一制冷剂为氨且制冷能力为104kJ的压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度为一15，冷凝温度为25，过冷度为5。假设压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算：(1)制冷剂循环速率；(2)压缩机理论功率；(3)制冷系数。并将以上结果与不过冷情况比较，说明什么问题?正确答案：(1)制冷剂的循环量为897kgh；(2)压缩机功率为1794kJh；(3)制冷系数为558。rn 过冷情况: (1)制冷剂的循环量为855kgh；(2)压缩机功率为1710kJh；(3)制冷系数为585。 rn 与不过冷相比相同冷冻量下过冷所用制冷剂循环量较少压缩机功耗低循环制冷系数高。实际应用中抽出一部分
10、制冷量来对制冷剂过冷可以提高制冷效率。(1)制冷剂的循环量为897kgh；(2)压缩机功率为1794kJh；(3)制冷系数为558。过冷情况:(1)制冷剂的循环量为855kgh；(2)压缩机功率为1710kJh；(3)制冷系数为585。与不过冷相比,相同冷冻量下,过冷所用制冷剂循环量较少,压缩机功耗低,循环制冷系数高。实际应用中,抽出一部分制冷量来对制冷剂过冷,可以提高制冷效率。13. 材料的冲击韧度越大，其韧性就越差。( )A、错误B、正确参考答案：A14. 整体热处理分为( )。A.退火B.正火C.淬火D.渗碳参考答案：ABC15. 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
11、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。 16. 进行疲劳试验时，试样承受的载荷为( )。A.静载荷B.冲击载荷C.循环载荷参考答案：C17. 渗碳体为( )晶格。A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂参考答案：D18. 亚共析钢的淬火加热温度应选择在( )。A.Ac1+3050B.Acm以上C.Ac3+30
12、50参考答案：C19. 简述直流锅炉蒸发受热面发生热偏差的原因。简述直流锅炉蒸发受热面发生热偏差的原因。(1)自然循环锅炉水冷壁由于其自补偿特性可以自动适应由于热负荷变化引起的蒸发量的差异。 (2)控制循环锅炉水冷壁由于具有一定的强制循环特性，因此存在一定的热偏差风险。 (3)直流锅炉的循环倍率K=1，所有的工质必须一次性通过蒸发受热面，由于蒸发过程产生的蒸汽体积大于水的体积，因此流动阻力增加，导致流量降低。即受热强的水冷壁管子的流动阻力偏大，质量流量偏低。如果热负荷超过了一定范围，就会导致直流锅炉水冷壁管子壁温升高，进而导致水冷壁的爆管事故，因此直流锅炉容易发生热偏差、第二类传热恶化。超临界
13、锅炉的水冷壁就是过热器的一部分，热偏差会更加明显。 20. 平屋顶与顶层天花板间存在一夹层，其夹层表面的间距=50cm，夹层内是压力为1.013105Pa的空气。天花板外侧温度平屋顶与顶层天花板间存在一夹层，其夹层表面的间距=50cm，夹层内是压力为1.013105Pa的空气。天花板外侧温度为tw1=25，屋顶内侧温度夏天时为twx=40，冬天时为twd=15，分别计算在夏天和冬天时，通过单位面积夹层的传热量。分析本题为有限空间自然对流换热问题，注意热面在上应按照纯导热计算。(1)夏天时： 定性温度： 根据定性温度查文献1附表3得： =0.0269W/(mK)， =1.62410-5m2/s，
14、Pr=0.7005 按照纯导热计算： (2)冬天时： 定性温度： 根据定性温度查文献1附表2得： =0.0259wW/(mK)，=1.50610-5m2/s，Pr=0.703 则： Nuf=0.061(GrPr)1/3=0.061(1.3108)1/3=30.9 q=h(tw1-twd)=1.610=16W/m2从计算结果可以看出，在相同温差范围内，夏天通过单位面积夹层的传热量小于冬天通过单位面积夹层的传热量。这是南于在夏季，屋顶内侧温度较高，天花板外侧温度较低，属热面在上的有限空间自然对流换热问题，冷热面间无流动发生，因此传热量较小；反之，在冬季，屋顶内侧温度较低，天花板外侧温度较高，属热面在下的有限空间自然对流换热问题，冷热面间发生自然对流，因此传热量较大。 21. 气焊中焊接火焰有哪几种形式?( )A、中性焰B、氧化焰C、氮化焰D、碳化焰参考答案：ABD22. 炉膛出口处的过量空气系数，对于烟煤，1=1.
