硅酸盐热工基础.doc

1、碳酸盐工业窑炉中的气体有多种．而主要的是烟气和空气 2、减少局部阻力的途径可归纳为五个宇即： 圆 ，平，直，缓，少 3、在分散垂直通道内．热气体应当自上而下流动才能使气流温度均匀分布；同 样，冷气体应当自下而上流动才能使气流温度均匀分布达就是分散垂直气流 法则从分析过程可知，此法则主要应用于几何压头起主要作用的通道内．如 果通道内的阻力很大，此法则就不适用在硅酸盐窑炉内，气体在倒焰窑和蓄 热室内的流动都遵循分散垂直气流法则，但任立窑、煤气发生炉和沸腾炉 内．因阻力损失超过几何随头很多，此法则就不适用了4、排烟方法有二种：一种是用烟囱进行自然排烟，其特点是不消耗动力，平 时维护费用低，工作可靠，能将烟气徘至高空，减轻附近空气污染，但一次投 资费用高；另一种是用引风机或喷射器进行机械排烟，其特点是一次投资费用 低，但须经常检修，故平时维护费用较高，需消耗动力还会受到停电的影响 一般只有当窑炉排烟系统的阻力过大或烟气温度过低(如除尘系统，余热锅炉等)， 或环境不允许建造高大烟囱时，才采用机械排烟在采用机械排烟时仍然需要 烟囱配合，不过此时的因囱较低而小，相当于一段排风管 5、从技术角度来看，—切工业窑炉的传热现象，均可划分为三种基本传热方式 ——导热、对流和热辐射。

6、当物体内部各个部分存在着温度差，热量即从高温部分流向低温部分，在某 一瞬间，物体内部所含各点温度的分布情况，称为温度场7、在温度场中，把同一瞬间具有相同温度的各点相连接，得到的一个面称为 等温面 设有一平面与各等温面相交，则在这个平面上得到一组相应的等温线物体的 温度场就可以用等温线图来表示 8、温度差 Δt 与沿法线方向两等温线之间的距离 Δn 的比值的极限，叫做温度梯度，即： 温度梯度是一沿等温线法线方向的矢量，它的正方向朝 0lim ntt nn  着温度升高的方向 9、单位时间内，通过单位面积传递的热量称为热流，以符号“g”来表示，单位 为 W／m2 单位时间内，通过总传热面积 F 传递的热量，称为传热量，用符号“Q”表示 10、发生在稳定温度场内的传热，称为稳定态传热 发生在不稳定温度场内的传热，称为不稳定态传热 11、傅立叶在实验的基础上，得出一个导热的基本规律，即在导热现象中，单 位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比负号表示，热流方向与温度梯度方向相反tqn  12、导热系数是物性参数，随物质的种类和温度而异，它表明物质的导热能力， 它的数值就 是单位时间内，每单位长度温度降低 1℃时，单位面积所通过的热量。

13、两层壁的面与面之间只能部分地接触，不接触部分形成空隙，空隙间充满 空气，空气的导热系数比固体材料的导热系数小得多，从而使界面处产生一个 附加热阻，并引起温度降落，这种热阻称为接触热阻 14、对流换热是指流体和固体壁面直接接触时彼此之间的换热过程它既包括 流体位移时所产生的对流，又包括流体分子间的导热作用，因此，对流换热是导热和对流总作用的结果 15、对流换热的影响因素： 1）流体发生运动的动力流体运动可以分为自由运动和强制运动两大类凡是受外力影响，如泵、 鼓风机的作用 所发生的运动称为强制运动凡是由于流体冷热各部分的密度不同而引起的运 动称为自由运 动必须指出：流体作强制运动时，也合同时发生自由运动，流体内各部分之 间的温度差越 大，以及受迫运动的速度越小，自由运动的相对影响就越大但当强制运动相 当强烈时，附 加的自由运动的影响就微不足道．常可略去不计 2）流体流动的状态 在流体力学中已经知道流体流动有两种状态：层流和湍流 3）流体的物性 由于各种流体的物性不同，所进行的对流换热过程亦就不同，影响过程的流体 物性有：导热系数 λ、比热 cp、密度 ρ 和粘度 μ 等 4）换热面的形状和位置 16、牛顿冷却定律：对流换热的热流与流体和固体壁面之间的温度差成正比 即：wfqtt17、对流换热系数 α，是一个代表对流换热能力大小的—个参数，它的值等于 单位时间内流体和壁面间温度相差 1℃时，每单位面积所传递的热量。

w/m2·℃18、在厚度为 δ 的一薄层内，流速从壁面上的零增加到离壁面 y=δ 时的接近主 流速度这一厚度为 δ 的薄层称为边界层，在边界层外面，可认为速度梯度等 于零，因此，任何流动着的流体可被划分成为二个区域，即有速度梯度存在的 边界层和边界层以外的主流，在主流中可以认为是无摩擦的 19、在湍流边界层里，紧贴壁面的—个作层流运动的薄层，称为层沉底层 20、当温度均匀为 tf的流体流过壁面温度为 tw的平壁时，由于主流和平壁之间 存在温度差，在贴近平壁的一个很小薄层内会产生法向温度梯度，这一薄层被 称为热边界层，用 δt表示 21、单值性条件： 1)几何条件——说明参与过程的物体的形状和大小，如管道是圆形的，管子的 直径为 dp，管道的长度为 l 等等； 2)物理条件——说明流体的物理性质，如它的各种物性参数为导热系数 λ、比热 cp、密度 ρ 和粘度 μ 等等； 3)边界条件——说明流体在边界上过程进行的特点，表明物体边界处的温度或 换热情况如进口处流体的温度 tf，速度 w，管道壁面温度 tw等等； (1)第一类边界条件：已知物体边界上任何时刻的温度分布 (2)第二类边界条件：已知物体边界上任何时刻的热流密度或温度变化率： (3)第三类边界条件：已知物体边界与周围流体间的表面传热系数 α 及周围流体 温度。

4)时间条件——说明在时间上预先已知的特点，稳定对流换热过程没有时间条件，对于不稳定过程的时间条件，是它的初始温度分布 22、准数及其物理意义： 1）努谢尔特准数是边界层内温度梯度与一平均温度梯度(tf-tw)/l0之比，它表明 了换热强度与边界层中温度分布之间的关系还表征对流换热量与导热量的对比关系0lNu 2）普朗特准数完全由物性参数所组成，表示运动粘度与导温系数的比值，实质上，它表明温度场与速度场之间的相似程度pcPra 3）雷诺准数是用以表明流体的流动情况，是惯性力与粘滞阻力的比值Rewlwl 4）葛拉肖夫准数反映了浮升力与粘性力的比值32tglGr 23、Pr 数的物理意义是什么，当 Pr»1，Pr=1，Pr«1 时，比较速度边界层与 温度边界层的相对大小答：Pr=ν/a，它反映了流体动量传递能力和热量传递能力的相对大小，也 体现速度边界层与温度边界层的相对厚薄1) Pr»1 时，温度边界层厚度 δt«速度边界层厚度 δv(2) Pr=1 时，δt=δv (3) Pr«1 时，δt»δv 24、热辐射 ：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量； 25、特点： a 任何物体，只要温度高于 0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的 4 次方。

黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物 体，现实生活中是不存在的 26、辐射力：物体每单位表面积在单位时间内所放射出去的从 λ=0 到 λ=∞的一 切波长的辐射总能量 单色辐射力：在 λ 到 λ＋dλ 的波长范围内，物体辐射力为 dE，dE 除以该波长 间隔 dλ 所得的商 27、五大定律（1）Planck 定律(第一个定律)：1)(5 12TcbecE（2）维恩定律描绘了黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系KmTm3108976. 2(3)Stefan-Boltzmann 定律(第二个定律)：黑体的辐射力与其本身热力学温度的四 次方成正比25 41001bbc( T )cEE ddTe立体角(solid angle) ：球面上的给定面积对球心所张的球面角，它的大小用该面积除以球面半径的平方来计算单位用符号 sr（球面度）表示2rdad定向辐射强度：单位时间内与发射方向垂直的单位可见面积在单位立体角内所 发射的辐射能coscos 222rdadAQd ddAQdIdadAdadA p)/(2srmW（4）基尔霍夫定律：任何物体的辐射力与吸收率的比值恒等于同温度下的绝对黑体的辐射力，而与物体的性质无关。

0 332211.......EAE AE AE黑度：实际物体的辐射力 E 与同温度下绝对黑体的辐射力 E0之比称为“黑度”0EE单色黑度：物体的单色辐射力 Eλ与同温度下绝对黑体的单色辐射力 E0,λ之比，即： AEE, 0灰体：如在所有波长下，物体的单色辐射力 Eλ与同温度、同波长下绝对黑体的 单色辐射力 E0,λ之比为定值，这样的物体称为“灰体” 1、角系数(angle factor) ：表面 1 发射的辐射能落在表面 2 上的百分数，用 φ1,2 表示，φ1,2称为表面 1 对表面 2 的角系数φ2,1称为表面 2 对表面 1 角系数1,212 1表面对表面的投入辐射 表面的有效辐射 2、角系数的特点 （1） 、相对性 （2） 、自见性：是指一个物体表面所辐射出来的能量，投向自身表面的分数 对于平面或凸面云其自见性等于零，即1,10 对于凹面，其自见性不等于零，即1,10 （3） 、完整性：对于由几个物体组成的封闭体系来说，任何一个表面辐射出的能量将全部分配到体系内的各个表面上1,11,21,31（4） 、兼顾性：在任意两物体 1 和 3 之间，设置一透热体 2 ，当不考虑路程对辐射能量的影响时，那末就有：1,21,3 （5）分解性：当两个表面 F1，F2之间进行辐射换热时，如单独把 F1分解成F3和 F4,则有：11,233,244,2FFF两表面辐射换热的空间热阻11,21 F投射辐射 G1：投射到表面 1 上的外来辐射。

吸收辐射：被表面 1 吸收的部分111AGG  反射辐射：被表面1反射的部分11RG(1A)G本身辐射：表面1的辐射力 1 , 011EE有效辐射 J1：表面 1 的本身辐射和反射辐射的总和称为灰体的“表面热阻”11 11 F 遮热板：插入辐射换热表面之间以削弱辐射换热的薄板二、计算题 1、空气由炉口 a 流人，通过燃烧后废汽经 b、c、d 由烟囱流出烟气 ρf＝0.6kg/m3计，空气 ρa＝1.2kg/m3，由 a 到 c 的压强损失换 算为出口动压为 9×(ρv2/2)到 d 的损失为 20×(ρv2/2)求：(1)出口流速，(2)c 处静压 pc 解（1）出口流速 v 列进口前 0 高程和出口 50m 高程处两断面能量方程：22 12 121222avvPzzPPw222 2220.60.60.6009.81.20.65000920222vvv 2 20.6309.8 302v29.8 2/0.65.7/vm s（2）计算 pc，取 c、d 断面22 22 2222caccdvvPzzPPw222 2220.60.60.69.81.20.6505020222cvvvP20.6 5.7209.81.20.650568.62cPPa 1、设某窑炉的耐火砖壁厚 0.5m,壁面温度为 1000℃；外壁面温度为 0℃； 耐火砖的导热系数 λ＝1.16×(1 十 0.001t)w/m·℃试求通道炉壁的热流 q，并 求出壁内温度的分布。

2、 设有一窑墙，用粘土砖和红砖两种材料砌成，厚度均为 230mm，窑墙 内表面温度为 1200℃，外表面温度为 100℃试求每平方米。