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1、东北大学21秋金属学与热处理基础平时作业二参考答案1. 分析随着锅炉容量增加，高压加热器蒸汽温度提高的原因。分析随着锅炉容量增加，高压加热器蒸汽温度提高的原因。(1)锅炉的容量越大(即蒸汽流量D越大)，水蒸气的压力越高，对应的水的饱和温度以及给水温度就越高。 (2)为了维持较高的给水温度，必须提高高压加热器的热源温度，即提高高压缸抽汽的压力，如图1-1所示。 2. 纯金属的结晶过程是一个恒温过程。( )A.错误B.正确参考答案：B3. 简述直流锅炉发生传热恶化的类型。简述直流锅炉发生传热恶化的类型。亚临界压力直流锅炉发生的传热恶化是第一类传热恶化或者第二类传热恶化。 超临界压力直流锅炉由于没有
2、饱和水的蒸发过程，所以发生的传热恶化是第二类传热恶化。 4. 根据省煤器出口水温查阅各种压力下省煤器中的出口水焓，分析其结果。根据省煤器出口水温查阅各种压力下省煤器中的出口水焓，分析其结果。下表所示我不同压力下省煤器出口水温、压力与出口水焓 省煤器出口水温、压力与出口水焓 蒸汽压力 (MPa) 给水温度() 给水焓(kJ/kg) 省煤器出口水温() 省煤器出口水焓(kJ/kg) 饱和温度() 9.9 215 923.53 256 1114.6 318.08 13.8 235 1016.08 285 1258.18 344.79 17.7 265 1157.81 304 1355.98 363.
3、63 25.4 286 1259.42 366 1738 384.4(1)压力越高的锅炉蒸发吸热量在工质总吸热量中的比例越小，因此，必须提高省煤器出口水温，以便使水冷壁的吸热量能产生足量的蒸汽。 (2)临界压力以下的锅炉，省煤器出口水温按照距离饱和温度60的原则确定。 (3)超临界压力锅炉的省煤器出口水温按照比拟临界温度对应的焓小380kJ/kg确定。 5. 铸铁按碳存在形式分白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。( )A、错误B、正确参考答案：B6. 假定煤的颗粒密度为2700kg/m3，碳粒与氧气之间的反应为一级反应。已知通用气体常数R=8.314J/(molK)，根据燃煤假定煤的颗粒
4、密度为2700kg/m3，碳粒与氧气之间的反应为一级反应。已知通用气体常数R=8.314J/(molK)，根据燃煤活化能及频率因子表提供的数据估算无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的燃烧反应速率。以1.0kg煤为计算基准。 (1)对于火床炉。煤块平均直径约为8mm。 煤的比表面积 氧气浓度 火床炉(层燃炉)的反应温度，T=12731373K。 碳粒的反应速率 (5-2) 将已知条件代入式(5-3)并将氧气浓度折算到燃烧温度下，得到计算结果见下表。 层燃锅炉中各种煤的燃烧反应速率对比 煤种 k0 g/(cm2sMPa) E(kJ/mol) Wmol/(m3s) 1273K 1373K 无烟煤 96.83
5、85.212 44 42 贫煤 12.61 55.098 6 5 烟煤 7.89 45.452 4 3 褐煤 5.31 38.911 2 2 (2)对于循环流化床锅炉 燃烧中的煤粒平均直径约为1.0mm，反应温度为850950(11231223K)。 煤的比表面积 氧气浓度 碳粒的反应速率 (5-2) 将已知条件代入式(5-3)并将氧气浓度折算到燃烧温度下，得到计算结果如下表所示。 层燃锅炉中各种煤的燃烧反应速率对比 煤种 k0 g/(cm2sMPa) E(kJ/mol) Wmol/(m3s) 1123K 1223K 无烟煤 96.83 85.212 391 365 贫煤 12.61 55.0
6、98 51 48 烟煤 7.89 45.452 32 30 褐煤 5.31 38.911 22 20 (3)对于煤粉锅炉 燃烧中的煤粉颗粒平均直径约为0.07mm，反应温度为14001500(16731773K)。 煤的比表面积 氧气浓度 碳粒的反应速率 (5-3) 将已知条件代入式(5-3)并将氧气浓度折算到燃烧温度下，得到计算结果如下表所示。 层燃锅炉中各种煤的燃烧反应速率对比 煤种 k0 g/(cm2sMPa) E( kJ/mol) Wmol/(m3s) 1673K 1773K 无烟煤 96.83 85.212 4018 3823 贫煤 12.61 55.098 524 499 烟煤 7
7、.89 45.452 328 312 褐煤 5.31 38.911 221 210(1)从层燃锅炉中各种煤的燃烧反应速率对比表可知，层燃锅炉的块状煤的燃烧过程，无烟煤燃烧反应速率最快，因此层燃锅炉比较适合于燃烧块状无烟煤。 (2)从层燃锅炉中各种煤的燃烧反应速率对比表可知，循环流化床锅炉的粒状煤的燃烧反应速率约是层燃炉燃烧反应速率的8.85倍。原因是煤粒直径下降，比表面积增加。实际上循环流化床锅炉的燃烧反应温度低于火床锅炉(层燃炉)。 (3)由于循环流化床锅炉的燃烧速率比较快，所以循环流化床锅炉的容量可以做的比层燃炉大。事实上，国内已经投入商业运行的循环流化床锅炉的最大容量已经达到1025t/
8、h，而层燃炉的最大容量基本上就在35t/h左右。 (4)从层燃锅炉中各种煤的燃烧反应速率对比表可知，煤粉锅炉的燃烧速率约为循环流化床锅炉燃烧速率的10.4倍，因此煤粉锅炉可以将容量做得很大。目前世界上投入商业运行的最大煤粉锅炉的容量为4400t/h。 (5)本题的计算过程假定碳粒表面的烟气浓度就是空气中的氧气浓度。对煤粉炉而言是近似的，因为煤粉炉的碳粒燃烧处于扩散燃烧状态，碳粒表面只有一氧化碳。尽管如此，上述结论在趋势上仍然是客观、可信的。 7. 常见碳素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：ABC8. 简述过热器、再热器的工作特点。简述过热器、再
9、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。9. 分析水冷壁和过热器、再热器的热偏差的区别。分析水冷壁和过热器、再热器的热偏差的区别。(1)水冷壁的热偏差主要是由于烟气温度沿着炉膛宽度或者深度方向的不均匀性引起的，过热器的热偏差主要是由于烟气温度沿着炉膛宽度方向的不均匀性引起的。 (2)亚临界压力锅炉的水冷壁热偏差由于存在着汽包固定的汽水分界面，因此热偏差导致的温度偏差不会累积到过热器，而超临界锅炉水冷壁的热偏差会在一定程度上累积到过热器。 (3)再热器的热偏差主要是由于烟气温度沿着炉膛宽度方向的不均匀性引起的，与水冷壁、过热器的热偏差无关。 10. 试
10、定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，摩尔性质M(=V、S、G)随T的变化试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，摩尔性质M(=V、S、G)随T的变化正确答案：下图中Tb是系统压力下的沸点。rn下图中Tb是系统压力下的沸点。11. 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
11、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
12、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。 12. 常用的变形铝合金有哪些?( )A、防锈铝B、硬铝C、超硬铝D、锻铝参考答案：ABCD13. 已知某台1025t/h锅炉BRL工况的低温过热器烟气入口温度为1=646，烟气出口温度为2=451。炉膛烟气量为Vv=7.6已知某台1025t/h锅炉BRL工况的低温过热器
13、烟气入口温度为1=646，烟气出口温度为2=451。炉膛烟气量为Vv=7.6387m3/kg(燃料)(标准状态下)，锅炉的燃料消耗量为B=125.11t/h。炉膛的宽度为a=13.335m，尾部烟道深度dzxs=12.330m，沿着尾部烟道宽度方向片数n=102，尺寸577。试计算低温过热器的平均烟气流速。(1)计算低温过热器所在烟道的烟气流通截面积 F2=(a-nd)dzxs=92.7(m2) (2)计算烟气流量 (3)计算烟气平均流速 (1)本题计算的1025t/h锅炉低温过热器的烟气平均流速为8.61m/s，比转向室烟气速度略有降低，原因低温过热器管子遮挡了一部分烟气流通截面积、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。 14. 以下二元混合物活度系数模型中，满足不对称归一化条件的是_。Aln1=2(x22)Bln1=2(x22一1)C以下二元混合物活度系数
