东北大学21秋《金属学与热处理基础》离线作业2答案第1期.docx

东北大学21秋《金属学与热处理基础》离线作业2-001答案1. 简述水的温度升高，表面张力下降，汽泡破裂难度增加的原因简述水的温度升高，表面张力下降，汽泡破裂难度增加的原因水分子之间的吸引力是范德华力，数值基本上不变随着水温的提高，水分子的热运动加剧，水分子之间的排斥力增加，表面张力下降汽泡是一种以范德华力为吸引力的单分子封闭膜，表面张力的下降表明构成单分子膜的分子之间吸引力(拉力)下降一方面范    德华力基本上不变，另一方面水分子膜上的分子之间的拉力下降，因此汽泡难以破碎 2. 分析燃煤循环流化床锅炉与煤粉炉的水冷壁沾污、结渣情况的区别分析燃煤循环流化床锅炉与煤粉炉的水冷壁沾污、结渣情况的区别1)动力煤的灰分的变形温度DT一般会在1100～1150℃    (2)煤粉炉的炉膛烟气最高温度可以达到1500～1600℃，因此煤粉炉的水冷壁一定会有少量的灰层粘在水冷壁管的外壁上如果灰分的DT很低、发生了缺氧燃烧或者敷设卫燃带的方式不合理，可能造成水冷壁、分隔屏等部位的严重结渣    (3)循环流化床锅炉的燃烧温度为850～910℃，低于灰分100℃(DT)，因此循环流化床锅炉水冷壁基本上不结渣，也不发生沾污现象。

但是在密相区的耐火材料层外壁会发生结渣现象另外如果脱硫剂中含有较高的K2O、Na2O或者其他碱金属的氧化物，会使密相区甚至水冷壁发生严重结渣，有时会导致排渣不畅的故障 3. 下列三种材料，( )最适合制造冷压冲件A.08F钢B.70钢C.45钢参考答案：A4. 风力发电机组至少应具备两种不同形式的、能独立有效控制的制动系统 )此题为判断题(对，错)参考答案：√5. 已知钢球磨煤机的最佳钢球充满系数ψzj=0.12/(n/nlj)1.75，最佳转速与临界转速之间的关系为nzj/nlj=0.74～0.8已知钢球磨煤机的最佳钢球充满系数ψzj=0.12/(n/nlj)1.75，最佳转速与临界转速之间的关系为nzj/nlj=0.74～0.8假定钢球磨煤机工作在最佳转速下，试计算钢球磨煤机的最佳钢球充满系数并对计算结果进行分析与讨论以0.01为步长，将nzj/nlj=0.74～0.8代入        得到计算结果汇总于下表    最佳钢球充满系数与nzj/nlj的关系 nzj/nij ψzj nzj/nij ψzj 0.74 0.203 0.78 0.185 0.75 0.199 0.79 0.181 0.76 0.194 0.8 0.177 0.77 0.190    (1)从上表可知，最佳转速与临界转速的比值越高，最佳钢球充满系数越小。

   (2)钢球磨煤机的出力越大，简体直径D越大，临界转速越小临界转速越小，最佳转速与临界转速的比值越高，最佳钢球充满系数越小因此大型钢球磨煤机的单位容积的钢球装载量会有所下降 6. 简述控制循环锅炉的汽水混合物从锅筒上方引入锅筒的原因简述控制循环锅炉的汽水混合物从锅筒上方引入锅筒的原因1)亚临界压力300～600MW量级的锅炉才会采用控制循环锅炉的形式控制循环锅炉的水循环动力强大，足以克服汽水混合物导管从锅筒上方引入锅筒形成的局部阻力这种锅筒结构有利于使整个锅筒的金属温度分布均匀，降低锅筒的金属热应力    (2)控制循环锅炉设有锅水循环泵，水冷壁的动力循环有保障，进入汽包的汽水混合物的流速较快，因此分离器的体积有所下降，汽包的直径可以有所降低，这种变化也有利于整个锅筒的金属温度分布均匀，降低锅筒的金属热应力 7. 试用PR方程计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵已知360K和0．1MPa时Hig=18115J／mol，Sig=295．98 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0．1MPa时Hig=18115J／mol，Sig=295．98 J／(mol.K)。

正确答案：异丁烷的Tc=408．1KPc=3．648MPaω=0．176\r\n 从Antoine方程可以计算终态压力计算得P=Ps=1．4615MPa(饱和蒸汽压也可以直接用状态方程计算)\r\n\r\n 由热力学性质计算软件得到T=360K和P=1．4615MPa的蒸气的标准偏离焓和标准偏离熵即可容易计算出结果\r\n 得 H≈15758 J／molS≈269．1 J／(mol.K)异丁烷的Tc=408．1K,Pc=3．648MPa,ω=0．176从Antoine方程可以计算终态压力,计算得P=Ps=1．4615MPa(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=1．4615MPa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H≈15758J／mol,S≈269．1J／(mol.K)8. 钢球磨煤机最佳通风量计算 已知某台1025t/h亚临界压力自然循环锅炉配有4台MG350/600型磨煤机，当地大气钢球磨煤机最佳通风量计算    已知某台1025t/h亚临界压力自然循环锅炉配有4台MG350/600型磨煤机，当地大气压力p=100kPa。

BRL工况时的燃料消耗量B=125.11t/h，理论空气量为Vo=5.69m3/kg(标准状态下)燃煤的Vdaf=14.88%，Qar,net=23920kj/kg试计算每台磨煤机的最佳通风量并对计算结果进行分析与讨论1)筒体长度L=6.0m，筒体内径D=3.5m，容积V=57.70m3，工作转速n=17.57r/min，最大装球量59t，充填率φ=0.209，功率1000kW护甲形状系数kap=1.0，护甲和钢球磨损使出力降低的修正系数kjd=0.9，燃料可磨性修正系数kgr=1.0可得磨煤机的最佳通风量，见下表    MG350/600型钢球磨煤机的最佳通风量 1 转速 n r/min 已知 17.57 2 简体内径 D m 已知 3.5 3 简体容积 V m3 已知 57.7 4 煤的可磨系数 Kkm — 已知 1.488 5 煤粉细度 R90 % 假设 6.2 6 填充率 φ — 已知 0.209 7 当地大气压 pa kPa 已知 100.0 8 最佳通风量 Qv,opt m3/h 式(4-4) 87494           80154    锅炉BRL工况所需的通风量见下表。

   锅炉BRL工况所需的空气量 1 过量空气系数 α — 优质贫煤 1.1 2 燃料消耗量 B t/h 已知 125.11 3 理论空气量 Vo m3/kg(标准状态下) 已知 5.69 4 锅炉燃烧所需空气量 VL m3/h 1000αBVo 783063 5 一次风率 r1 % 4Qv,opt/VL 40.94(1)对于贫煤、热风送粉制粉系统，一次风率的推荐值为20%～25%，而计算结果比推荐值大得多因此，锅炉运行的实际通风量低于磨煤机的最佳通风量    (2)根据一次风率的推荐值的平均值22.5%与计算值40.94%的比值0.55得到实际通风量对磨煤机出力的影响系数kv=0.787 9. 只要系统经过绝热过程，其熵就不会发生变化只要系统经过绝热过程，其熵就不会发生变化此题为判断题(对，错)正确答案：×绝热不可逆过程熵增加10. 已知某台1025t/h自然循环锅炉的燃料为太原西山贫煤，直流煤粉燃烧器四角切圆布置，燃烧器相对高度为0.315，在已知某台1025t/h自然循环锅炉的燃料为太原西山贫煤，直流煤粉燃烧器四角切圆布置，燃烧器相对高度为0.315，在喷嘴向上、向下摆动20°和不摆动的条件下，试计算火焰中心位置修正系数。

A=0.56，B=0.5喷嘴向上摆动20°，△x(20°)=0.1，△x(-20°)=-0.1，△x(0°)=0    喷嘴不摆动时，火焰中心位置修正系数    M=0.56-0.5×(0.315+0)=0.4025    喷嘴向上摆动时    M=0.56-0.5×(0.315+0.1)=0.3525    喷嘴向下摆动时    M=0.56-0.5×(0.315-0.1)=0.4525结合炉膛出口烟气温度的计算公式可知，喷嘴上摆20°，炉膛烟气出口温度升高；喷嘴下摆20°，炉膛烟气出口温度降低因此，摆动燃烧器喷嘴是直流煤粉燃烧器调节蒸汽温度的方法之一 11. 炉膛出口处的过量空气系数，对于烟煤，α"1=1.1；对于贫煤，α=1.15；对于褐煤，α=1.25;洗中煤，α=1.28;对于无炉膛出口处的过量空气系数，对于烟煤，α"1=1.1；对于贫煤，α=1.15；对于褐煤，α=1.25;洗中煤，α=1.28;对于无烟煤，α"1=1.30空气预热器烟气出口处的过量空气系数在α"1基础上增加0.25假设，煤粉炉飞灰占灰分的质量份额afh=0.92，根据国内主要动力煤煤粉锅炉空气预热器烟气出口水露点计算结果表的数据计算贫煤燃烧在空气预热器出口处的飞灰浓度(每千克烟气中飞灰的质量)。

   将国内主要动力煤煤粉锅炉空气预热器烟气出口水露点计算结果表的数据带入上式，得到下表其中下标L表示炉膛，py表示空气预热器出口，上标”表示炉膛出口   贫煤燃烧在炉膛和空气预热器出口处的飞灰浓度序号煤种Aar(%)Vo(m3/kg)afhα"Lu"L(kg/kg)apyupy(kg/kg)1西山贫煤19.76.7090.9211 20.016 021.450.013422淄博贫煤22.66.6160.921.20.018661.450.015633芙蓉贫煤22.86.2120.921.20.019961.450.01673(1)就贫烟煤而言，无论是炉膛出口还是空气与热气出口，灰分含量越高，烟气中的飞灰浓度越大   (2)根据上式，随着烟气的流动和漏风，烟气中飞灰浓度应当越来越低上表的计算结果证明空气预热器处的飞灰浓度低于炉膛出口处的飞灰浓度12. 分析燃烧煤需要的实际烟气量煤的发热量与元素分析和工业分析成分之间的换算关系分析燃烧煤需要的实际烟气量煤的发热量与元素分析和工业分析成分之间的换算关系由式    Vy=Vy0+1.0161(α-1)Vom3/kg(标准状态下)    由上式可见：    (1)煤的发热量越高，理论空气量越大，实际烟气量越大。

   (2)煤的挥发分含量越低，理论烟气量越大，实际烟气量越大    (3)煤的挥发分含量越低，过量空气系数越大，实际烟气量越大 13. 奥氏体为( )晶格A.体心立方B.面心立方C.密排六方D.复杂参考答案：B14. 化学热处理是由( )基本过程组成A.分解B.吸收C.氧化D.扩散参考答案：ABD15. 分析低NOx燃烧。