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1、东北大学21秋金属学与热处理基础在线作业二答案参考1. 分析提高煤粉燃烧反应速率的措施。分析提高煤粉燃烧反应速率的措施。(1)气体燃料的燃烧反应速率高于焦炭颗粒的燃烧反应速率，因此要尽可能燃烧挥发分较高的煤，比如在挥发分较低的煤中混合挥发分较高的煤。 (2)提高燃烧反应温度。根据阿累尼乌斯定律，提高燃烧反应体系的温度可以提高反应速率常数，进而加快燃烧反应速度。 (3)选用合适的煤粉颗粒直径。理论上讲，煤粉颗粒直径越小，煤粉颗粒的比表面积就会越大，反应速率就会越快。 (4)提高燃烧室压力。提高压力相当于增加了空气中氧气分子的扩散速率，从而加快燃烧反应速率。 (5)提高燃烧反应温度与高温型NOx的
2、生成、灰颗粒的熔化、结渣性质有矛盾。 2. 已知某电厂300MW汽轮机的凝汽器蒸汽流量为542t/h，冷却1kg蒸汽需要50kg冷却水。计算该汽轮机每年(运行7000h)已知某电厂300MW汽轮机的凝汽器蒸汽流量为542t/h，冷却1kg蒸汽需要50kg冷却水。计算该汽轮机每年(运行7000h)的冷却水量。(1)计算每年的凝结水流量 mnjs=7000542=3794000(t/a) (2)该300MW汽轮机组每年运行7000h需要的冷却水量 mlqs=50Mnjs=1.879108(t/a)(1)1台300MW汽轮机每年运行7000h需要的冷却水量约为1.8亿t。 (2)根据计算结果，建设燃
3、煤电站的厂址选择应当考虑有足够的冷却水源。比如容量较大的湖、海以及径流量较大的江、河等。 3. 钢的热处理工艺曲线包括哪几个阶段?( )A、加热B、保温C、冷却D、充气参考答案：ABC4. 分析亚临界及其以下压力的汽包锅炉的水冷壁不采用螺旋管圈的原因。分析亚临界及其以下压力的汽包锅炉的水冷壁不采用螺旋管圈的原因。(1)自然循环汽包锅炉的循环动力有限，螺旋管圈水冷壁的阻力较大，因此不采用螺旋管圈水冷壁。 (2)控制循环汽包锅炉的循环动力较强，但是螺旋管圈水冷壁的结构复杂，制造、安装难度较大，采用垂直水冷壁管屏也能满足锅炉蒸发水蒸气的要求，因此不采用螺旋管圈水冷壁。 5. 以下二元混合物活度系数模
4、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模型中，满足不对称归一化条件的是_。Aln1=2(x22)Bln1=2(x22一1)Cln1=2(1一x12)Dln1=2(x12)正确答案：B6. 已知一直径d=1mm的铜导线，其电阻值=0.019mm2/m，通过电流I=25A&39;，假定导线横截面上温度分布均匀，忽略已知一直径d=1mm的铜导线，其电阻值=0.019mm2/m，通过电流I=25A，假定导线横截面上温度分布均匀，忽略长度方向的温度变化。试写出其导线温度变化的微分方程，并确定导线刚通电瞬间的温度变化率。图给出了导线非稳态
5、导热某一微元段示意图。 对导线的任一微元段dx建立热平衡，可得： (1) 由文献1的附录7以及金属材料物性表可以查得，纯铜导线的比热容cP=384J/(kgK)，密度=8954kg/m3，式中P表示周长，Ac表示横截面积，tf表示空气温度，h表示导线的表面传热系数。 =t-tf，则式(1)可以简化为： 当导线刚通电瞬时=0，=t-tf=0，则温度变化率为： 7. 合金的熔点取决于它的化学成分。( )A.错误B.正确参考答案：B8. 电弧炉主要用于冶炼高质量的合金钢。( )A.错误B.正确参考答案：B9. 变形铝合金包括( )。A.防锈铝B.硬铝C.超硬铝D.锻铝参考答案：ABCD10. 已知某
6、台1025t/h锅炉BRL工况的炉膛出口温度为1100，炉膛烟气量为7.0891m3/kg(燃料)(标准状态下)，锅炉的燃料已知某台1025t/h锅炉BRL工况的炉膛出口温度为1100，炉膛烟气量为7.0891m3/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，深度为b=12.829m，折焰角深入炉膛深度d1=2.80m。后屏深入炉膛深度d2=2.072m，后屏高度hhp=15.5m，前屏4片，直径516，试计算炉膛出口处的平均烟气流速。(1)计算水平出口烟气面积 F1=(b-d1-d2)(a-0.0514)=104.5(m2) (2)计算炉
7、膛垂直出口烟气面积 F2=(a-40.051)hhp=203.5(m2) (3)计算炉膛出口平均截面积 (4)计算烟气体积流量 (5)计算前屏、壁式再热器、炉膛顶棚处的平均烟气速度 (1)本题计算的1025t/h锅炉炉膛出口处的烟气平均流速为9.0m/s。略低于炉膛中的烟气流速。 (2)炉膛出口处的烟气温度较高，而且烟气空间比较大，有效辐射层厚度较大，烟气黑度较大，因此，炉膛出口处的传热以辐射换热为主。 11. 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密度为2700kg/m3，碳粒与氧气之间的反应
8、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 85.212 44 42 贫煤 12.61 5
9、5.098 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 55.098 51 48 烟煤 7.89 45.452
10、 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 7.89 45.452 328 312 褐煤 5
11、.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/h，而层燃炉的最大容量基本上就在35t/h左右
12、。 (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。 12. 已知某电厂超临界压力600MW汽轮机的BRL工况的过热蒸汽流量D1=1785t/h，再热蒸汽流量为D2=1484t/h。计算汽轮机已知某电厂超临界压力600MW汽轮机的BRL工况的过热蒸汽流量
13、D1=1785t/h，再热蒸汽流量为D2=1484t/h。计算汽轮机的汽耗率。汽耗率 600MW超临界压力汽轮机机组的汽耗率约为2975g/(kWh)，300MW亚临界压力汽轮机机组的汽耗率约为3117g/(kWh)。 (2)汽轮机的汽耗率越低，汽轮机的效率越高，因此应当大规模安装超临界火力发电机组。 (3)因为不同容量的机组，汽轮机主蒸汽的压力、温度不相同，主蒸汽的焓也不同，因此汽耗率的数值高低只具有相对比较意义。 13. 简述直流锅炉的负荷升、降过程中的汽温调节方式。简述直流锅炉的负荷升、降过程中的汽温调节方式。(1)升负荷过程：少量增加给水流量，按照对应负荷下的煤水比(煤水比随着负荷的升高而降低)少量增加燃料量和空气量，用减温水量稳定蒸汽温度。重复上述微调过程直到从低负荷过渡到高负荷。 (2)降负荷过程：少量减小给煤量，按照对应负荷下的煤水比(煤水比随着负荷的降低而升高)少量降低给水流量，用减温水量稳定蒸汽温度，重复上述微调过程直到从高负荷降低到低负荷。 14. 分析煤粉锅炉燃烧器底NOx燃烧技术与高温腐蚀的关系。分析煤粉锅炉燃烧器底NOx燃烧技术与高温腐蚀的关系。
