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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. 已知600MW超临界压力锅炉的炉膛容积VL=13505m3。BRL工况时的燃料消耗量B=236.55t/h，煤的收到基低位发热量为Q已知600MW超临界压力锅炉的炉膛容积VL=13505m3。BRL工况时的燃料消耗量B=236.55t/h，煤的收到基低位发热量为Qar,net=21981kJ/kg。计算该锅炉的炉膛容积热负荷并对计算结果进行分析与讨论。炉膛的容积热负荷 (1)烟煤容积热负荷推荐值qV=140200kW/m3，计算结果表明：该锅炉的炉膛容积偏大； (2)该锅炉炉膛截面积偏小，因此水冷壁面积偏大，水冷壁吸热量偏多； (3)由上
2、述分析可知，该锅炉过热蒸汽和再热蒸汽的流量偏大，过热汽温特别是再热汽温偏低。解决该问题的方法：重新布置受热面，使烟气的放热量合理地分配在过热器和再热器受热面上。 2. 一换热器管内侧流过的水的对流换热表面传热系数为h1=8700W/(m2K)，管外侧制冷剂的换热表面传热系数为h2=180一换热器管内侧流过的水的对流换热表面传热系数为h1=8700W/(m2K)，管外侧制冷剂的换热表面传热系数为h2=1800w/(m2K)，已知换热管子壁厚为=1.5mm，管内径为50mm。管子材料的导热系数为=383W/(mK)。试计算各部分热阻和换热器的总传热系数。分析这是两种流体与管壁之间的传热过程，由于管
3、壁的厚度相对其直径而言较小d，可以将其按平壁处理，依据题目提供的条件，可以利用式=k(tf1-tf2)A(W)(0-4)。水侧对流换热热阻： 制冷剂侧对流换热热阻： 管壁的导热热阻： 总热阻为：R=Rh1+R+Rh2=6.7510-4m2K/W 传热系数：从计算结果看，制冷剂侧和水侧的热阻数量级一样，且高于导热热阻2个数量级。导热热阻的影响相对较小，几乎可以忽略。从热阻的构成看，总的热阻数值更接近于单项热阻最大的那个，为此，提高传热系数主要应从如何有效降低热阻较大的传热环节入手，以本题为例，就是要设法提高制冷剂侧的表面传热系数。 3. 比较水冷壁、高温过热器、低温过热器的传热温差和受热面的大小
4、。比较水冷壁、高温过热器、低温过热器的传热温差和受热面的大小。(1)逆流布置的受热面传热温差最大，受热面积最小，结构最紧凑。 (2)水冷壁为顺流布置的受热面，而且对于临界压力以下的锅炉，工质侧的温度不发生变化，传热温差较小。水冷壁的传热以辐射换热为主，因此水冷壁的温差总体上讲还比较大，结构比较紧凑。 (3)高温过热器为顺流布置的对流受热面，传热温差达到最小值，受热面积达到最大值。 (4)低温过热器为逆流布置的受热面，传热温差达到最大值，受热面积达到最小值。 4. 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
5、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
6、时也与表面散热量的大小有关，散热量低时感觉暖，散热量高时感觉冷。因此，相同温度下，人手与物体相接触时，由于物体热物性的不同，其散热量是不同的，人手的冷暖感觉也就有差别。 5. 纯铁在780时为面心立方结构的-Fe。( )A.错误B.正确参考答案：A6. 试用PR方程计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵。已知360K和01MPa时Hig=18115Jmol，Sig=29598 J(mo试用PR方程计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵。已知360K和01MPa时Hig=18115Jmol，Sig=29598 J(mol.K)。正确答案：异丁烷的Tc=4081KPc=3648MPa=0176。rn 从A
7、ntoine方程可以计算终态压力计算得P=Ps=14615MPa(饱和蒸汽压也可以直接用状态方程计算)。rnrn 由热力学性质计算软件得到T=360K和P=14615MPa的蒸气的标准偏离焓和标准偏离熵即可容易计算出结果。rn 得 H15758 JmolS2691 J(mol.K)。异丁烷的Tc=4081K,Pc=3648MPa,=0176。从Antoine方程可以计算终态压力,计算得P=Ps=14615MPa(饱和蒸汽压,也可以直接用状态方程计算)。由热力学性质计算软件得到T=360K和P=14615MPa的蒸气的标准偏离焓和标准偏离熵,即可容易计算出结果。得H15758Jmol,S2691
8、J(mol.K)。7. 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
9、气流量 (3)计算烟气平均流速 (1)本题计算的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。 8. 分析液体燃料的燃点与气体燃料的着火温度的区别以及与动力煤挥发分着火温度的关系。分析液体燃料的燃点与气体燃料的着火温度的区别以及与动力煤挥发分着火温度的关系。(1)液体燃料的燃点指油面上的空气与油的蒸汽的混合物遇到明
10、火可以持续燃烧不低于5s的时间对应的温度。 (2)气体燃料的着火温度指气体燃料与空气的混合物遇到明火发生燃烧的温度。 (3)动力煤挥发分的主要成分为可燃气体，属于成分较为复杂的气体燃料，挥发分与空气的混合物遇到明火可以发生燃烧的温度称为挥发分的着火温度。 9. 简述空气预热器入口烟道安装非金属膨胀节的原因。简述空气预热器入口烟道安装非金属膨胀节的原因。锅炉热态运行时烟道会向下膨胀，而空气预热器固定在底标高的钢架上向上膨胀。为了吸收烟道与空气预热器之间的胀差，必须在空气预热器入口烟道安装非金属膨胀节。10. 合金钢按主要质量等级可分为( )。A.优质合金钢B.普通合金钢C.特殊质量合金钢D.工程
11、用合金钢参考答案：AC11. 金属的晶粒大小对其力学性能有重大影响，一般来说，细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度和韧性。( )A、错误B、正确参考答案：B12. 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
12、.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%，其平均换热系数仍小于直径0.04m的水平圆管。 13. 比较亚临界与超临界压力直流锅炉的区别。比较亚临界与超临界压力直流锅炉的区别。如下表所示。 亚临界与超临界压力直流锅炉的区别 序号 性能特点 亚临界压力 直流炉 超临界压力直流炉 序号 性能特点 亚临界压力直流炉 超临
13、界压力直流炉 1 压力 低 高 4 传热恶化程度 严重 较轻 2 水冷壁蒸发段 有 无 5 给水品质 高 高 3 容量 小 大 14. 已知条件列于下表中，计算某重油锅炉的炭黑粒子辐射减弱系数并对计算结果进行分析与讨论。 某燃烧重油的锅炉已知条件列于下表中，计算某重油锅炉的炭黑粒子辐射减弱系数并对计算结果进行分析与讨论。某燃烧重油的锅炉的已知条件受热面()T(K)Car(%)Har(%)炉膛、大屏、壁式再热器1.021097137086.8211.16后 屏1.0251021129486.8211.16中温再热器1.03893116686.8211.16后水引出管1.04886115986.8
14、211.16高温再热器1.05811108486.8211.16悬吊管1.06734100786.8211.16低温过热器垂直段1.0770097386.8211.16辖向室1.07565692986.8211.16低温过热器水平段1.0845472786.8211.16省煤器1.0940167486.8211.16空气预热器1.114041386.8211.16碳黑粒子的辐射减弱系数 将已知条件代入上式得到下表。 燃油锅炉碳黑粒子的辐射减弱系数计算结果 受热面 () T(K) Car(%) Har(%) kc1/(mMPa) 炉膛、大屏、壁式再热器 1.02 1097 1370 86.82 11.16 3.870 后 屏 1.025 1021 1294 86.82 11.16 3.573 中温再热器 1.03 893 1166 86.82 11.16 3.092 后水引出管
