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热工设备一、简述隧道窑产生上下温差的原因及克服方法答：产生原因：首先，热烟气的密度较小，在几何压头的作用下会向上运动造成上下温差，尤其在预热带，因为该带处于负压下操作，从窑的不严密处，如窑门，窑车接头处，沙封板不密处等漏入大量冷风，冷风密度大，使大部分热气体向上流动，因而大大促进了该带的几何压头的作用，使气体分层严重，上下温差最大可达300－400℃.还有一个原因，窑车衬砖吸收了大量的热，使预热带下部温度降低很多，进一步扩大了上下温差。另外，上部拱顶，窑墙上部空隙大，气体阻力小，几何压头大，上下温差大。克服方法：1.从窑的结构上1.预热带采用平顶或降低窑顶（相对于烧成带来说）2.预热带窑墙上部向内倾斜3.适当缩短窑长，减少窑的阻力，减少预热带负压，减少冷风漏入量4.适当降低窑的高度，减少几何压头的影响5.烟气排除口开在下部近车台面处，迫使烟气多次向下流动6.设立封闭气幕，减少窑门漏入冷风7.设立搅动气幕，使上部热气向下流动8.设立循环气幕流装置，使上下温度均匀9.采取提高窑内气体流速的措施，增加动压的作用，削弱几何压头的作用。现多采用高速烧嘴直接造成紊流。2.从窑车结构上1.减轻窑车重量，采用高强度高温轻质隔热材料，减少窑车吸热；2.车上砌气体通道，使一部分热气体从这些通道流过，提高隧道下部温度；3.严密窑车接头，沙封板和窑墙曲折封闭，减少漏风量。3.从码坯方法上料垛码得上密下稀，增加上部阻力，减少下部阻力，使热气体多向下流；1．适当稀码料垛，减少窑内阻力，减少预热带负压，减少冷风漏入量。2．所以稀码可以快速烧窑。4.在预热带长度上很多温度点设高速调温烧嘴，这种烧嘴能调节二次空气使燃烧产物达到适于该点的温度，自车台面高速喷入窑内，大大提高下部温度。二、隧道窑的膨胀缝如何设置答：在窑墙，窑顶每隔4－10cm的距离留一热胀缝，该缝的宽度为2－4cm，胀缝应呈形布置，以增加窑体的稳定性。三、论述坯体码装对烧成的影响答：1.如果料垛内部码得太密，容易造成周边过烧而内部生烧，应适当稀码2.码垛应上密下疏，以增加上部阻力，减小上下温差3.若采用高温调速烧嘴，码坯时应留一垂直窑方向的水平通道，使气体在窑内循环，以达到温度均匀4.料垛与窑顶和窑墙的距离不能太大，以增加上部阻力四、说明强化隧道窑的传热方法答：1.增加对流传热：a.扩大传热面积，将制品稀码，使制品能被热气体包围，所有表面都为加热面，尽量成为双面加热.b.提高气体温度，在烧成带用合理的空气过剩系数，预热空气，减少各种热损失，尽量提高实际火焰温度c.提高对流传热系数，增加气体循环，采取高速烧嘴对提高对流系数，缩短烧成时间达到快速烧成的作用很大（要注意，采用高速调温烧嘴要与取消匣钵相结合），料垛空隙大，对流系数越大。2.提高辐射传热：料垛码尺寸越大，其中适当稀码，可以多容纳些具有辐射能力的气体分子，可以提高辐射传热，加速烧成，为了增加窑内气体辐射层的厚度，把烧成带做得宽些，高些，配以适当大的料垛，内部气体通道，易于快烧。3.取消匣钵：装置匣钵后，可以防止火焰直接冲刷制品，减少变形，可是大大降低了气流给制品的对流传热和辐射传热速度，所以取消匣钵对强化传热有很大作用。五、什么是气幕？隧道窑内的急冷气幕有哪些？如何设置？答：气幕是指隧道窑横截面上，自窑顶及两侧窑墙上喷射多股气流进入窑内形成一片气体帘幕。一共有5种，分别为：1封闭气幕2搅动气幕3循环气幕4气氛幕5急冷阻挡气幕设置方法：急冷阻挡气幕：可用冷空气或温度较低的热空气自窑顶和侧墙喷入急冷气幕，不但起急冷作用，同时亦为阻挡气幕，防止烧成带烟气倒流至冷却带，避免产品熏烟（坯体在最高温度至700℃急冷）。急冷气幕的喷入应对准料垛间隙，入窑后能迅速循环，起到均匀急冷的作用，喷入的冷空气应在不远的抽风口抽出，所以必须调节好急冷气幕和热空气抽出量，务使达到平衡。六、新型间歇窑的特点答：1.在窑外装卸制品，减轻劳动强度，改善了劳动条件2.采用高速调温烧嘴，加强窑内传热，缩短了制品烧成时间,从而增加窑的产量，降低了单位制品的燃料消耗3.采用高温轻质隔热材料砌窑，降低了窑体的蓄热量，便于快速烧成和冷却4.制品在烧成和冷却过程中实现自动控制，提高了产品的质量七、分析传统间歇窑热耗大的原因答：1.因为间歇窑是间歇操作的，在升温过程中，窑墙，窑顶向外散失热量，同时被加热升温，他们所积蓄的热量在料消耗总量中占比例很大，约为10－15％，这部分热量不但不能被利用，而且在冷窑过程中有放出，阻碍冷却延长冷窑时间2.烧好的产品及加热至高温的匣钵又带走大量的热，约占燃料消耗量的20－30％，冷却时也不易被利用而浪费3.烟气离开吸火孔时的温度至少要比烧成温度高30－50℃，这样的高温的气体一离开窑底就成为废气，废气带走的热量约占燃料消耗量的30－50％以上，便是传统间歇窑热耗大的主要原因八、窑炉设计时确定材料种类及厚度的原则答：窑炉材料及厚度应考虑该处的温度，对窑墙，窑顶的要求，砖砌及外观整齐决定的1.为了便于砌筑和安装管道，窑顶的厚度变化不要太多2.各层材料的厚度应为砌砖尺寸的整数倍3.砌筑时，应错缝砌砖，还应考虑砖缝厚度4.为使窑顶严密不漏气，且防止粉粒状隔热材料落入砖缝内，在耐火砖与轻质砖之间，常抹5－10mm粘土熟料泥浆。灰缝越小，使用寿命越长九、隧道窑热平衡计算分几部分，各有何目的答：隧道窑的热平衡计算分二部分。一部分是预热带和烧成带的热平衡，其目的是计算每小时的热耗，即每小时燃料消耗量另一部分是冷却带的热平衡，其目的是计算冷空气鼓入量和热空气抽出量十、隧道窑零压面是什么形状，如何控制？答：控制：零压位置受燃料设备的类型，鼓风和抽风位置，风压大小，风量多少，喷出速度和料垛码法有关。零压位置一般控制在预热带和烧成带交接面附近，如果零压过多的移向预热带，烧成带正压过大，大量热空气逸出，损失热量，恶化操作。过多偏向烧成带则造成预热带负压过大，气体分层严重，上下温差加大。十一、辊道窑具有哪些优点？答：1.辊道窑基本上不存在上下温差，传热速率大，保证了快速烧成2.普遍采用新型轻质耐火材料，取消了窑车和匣钵等热耗设备，热耗少3.窑体密封好，提高了热利用率4.辊道窑机械化，自动化程度高，成品率高5.占地少，结构简单，建造快，经济效益高总之：辊道窑温度均匀，保证产品质量，快烧，热利用率高，是当前陶瓷工业中优质高产，低消耗的先进窑型。十二、辊道窑窑顶的结构和形式有哪几种，使用范围答：结构：1.大盖板窑顶砖结构2.拱顶结构3.吊顶结构使用范围：1.只使用于窄窑，一般用于800mm左右的煤烧隔焰辊道窑2.一般用于窑顶为1000－1500mm隔焰辊道窑或半隔焰辊道窑3.不受窑宽限制，可用于窑宽为1.5m以上的窑体中（结构与适用范围数值相对应）十三、辊道窑的传动类型有哪几种答：1.按辊子转动的传动机构形式划分为链传动和齿轮传动2.按整条辊道窑传动布局可分为整体传动，分段带动统一传动和分段传动三种十四、分析辊道窑单位产品热耗低于隧道窑的原因答：窑内由于温度场均匀，而窑中空，裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率高，又保证了快烧的实现，而快烧则保证了产量，降低了热耗。相对于隧道窑，辊道窑烧成周期短，所需热耗低，又少了窑车，匣钵等热耗设备，避免了许多热量浪费，所以辊道窑单位产品热耗低于隧道窑。十五、辊道窑确定窑墙厚度的原则答：确定窑墙材料及厚度时须遵循以下原则1.选用的材料要保证材料长期允许使用工作温度大于实际使用的最高温度2.要保证散热量小，窑墙外壁最高温度应不大于80℃3.两侧窑墙厚度与窑内宽之和应小于所选辊子的长度十六、烧成制度的确定原则烧成制度包括温度制度，气氛制度和压力制度。确定原则：1.在各阶段内应有一定的升降温速率，不得超过2.在适宜的温度下应有一定的保温时间，以使制品内外温度趋于一致，皆达到烧成温度，保证整个制品内外烧结3.在氧化和还原阶段保证一定的气氛制度，以保证物理化学反应过程的进行4.全窑应有一个合理的压力制度，以确保温度制度和气氛制度的实现十七、砌窑用耐火材料和隔热材料的主要性能答：耐火材料主要性能：1.耐火度（指次啊了在高温下抵抗熔化的性能）2.荷重软化度（变形）3.热稳定性(又叫耐急冷急热性4.抗化学腐蚀性5.高温下体积稳定性十八、任何隧道窑分三带：预热带，烧成带，冷却带十九、隧道窑包括四个部分：窑体、窑内传送设备、燃烧设备、通风设备1.窑体：窑体由窑墙和窑顶组成。2.窑墙的作用：a.与窑顶一起，将隧道窑与外界分隔，在隧道内燃烧产物与坯体进行热交换，因此窑墙必须能经受高温b.窑墙要支撑窑顶，要承受一定重量c.由于窑内温差大，热量自内壁向外壁散失。故窑墙能耐高温，具有一定强度，能保温，使向外界散热量小（隔热）3.窑顶的条件：除耐高温，集散热性及具有一定机械强度外，还具有：a.结构好，不漏气，坚固耐用b.质量小，减轻窑墙负荷c.横推力小，少用钢材d.尽量减少窑内气体分层,拱顶由契形砖夹直形砖砌成a.环砌：便于维修，气密较差b.错缝砌砖：气密好，难维修二十、窑内输送设备窑车：a.车面耐火材料b.金属构件沙封：为了避免冷热空气自窑车上下互漏，有将窑车钢制裙板，伸入两侧墙的沙封槽中。窑车行进时，沙与裙板阻挡了内外空气的交换曲折封闭：为了防止高温部分热量直接辐射给窑车金属部分，并使漏气阻力增加，在窑墙与窑车衬砖之间做成曲折封闭廿一、燃烧设备：燃烧室的分布：集中和分散，相对与相错（易达到紊流），一排或二排等廿二、排烟系统：排烟口分布：a.分散：其目的是易于控制各点的烟气流量，减少气体分层缺点，热利用率不高b.集中：烟气行程大，热利用率高，但容易造成窑头温度过高，容易造成瓷具破裂，同时对窑内温度不好控制。热工基础题答案一、名词解释（共4题，每题5分）P9动量方程P11缩流现象P15垂直分散法（这个PPT上具体点）雷诺准数P68温度场等温面等温线温度梯度P69热流q传热量QP85接触热阻（附上同页的减少接触电阻的措施）P70傅里叶定律P90牛顿定律（牛顿内摩擦定律、牛顿冷却定律）P70导热系数λP73导温系数aP91流动边界层热边界层P97欧拉准数格拉晓夫准数普兰特准努谢特准数黑体辐射P90对流交换系数αP99自然对流换热P147辐射换热系数αRP116黑体透热体白体灰体黑度P117热辐射基本定律普朗克辐射定律维恩偏移定律斯蒂芬-波尔茨曼定律（四次方定律）兰贝特定律克希霍夫定律P129有效辐射和透射辐射（及其之间的关系）P125辐射热阻：空间热阻和表面热阻P227高位发热量：低位发热量1、垂直分散法则: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，冷气体应当自上而下流动才能使气流温度均匀分布，这就是垂直分散法则。2、雷诺准数：Re=pwl/u.物理意义：表示流体惯性力与粘滞阻力之比。应用范围：强制流动。3、温度场：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，物体内部所有各点温度的分布情况，称为温度场。4、等温面：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。5、等温线：等温面与其他任意平面的交线。6、温度梯度：温度场中，两等温面间温度差与其法线方向两等温面间距离比值的极限。7、热流q:单位时间内，通过单位面积传递的热量称为热流、8、传热量Q：单位时间内，通过总传热面积F传递的热量，称为传热量。9、接触热阻：多层平壁，多层圆通壁之间的接触面并非完全光滑，因此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，空隙之间充满空气，空气的导热系数比固体材料的导热系数小很多，从而使界面处产生一个附加热阻，并引起温度降，这种热阻称为接触热阻。减少接触热阻的措施：在接触界面上加一薄片铜皮或其他硬度小，延展性好，导热系数高的材料，也可以涂一层硅油。10、傅里叶定律：P7011、牛顿定律（牛顿内摩擦定律、牛顿冷却定律）牛顿内摩擦定律是对部分定常层流内摩擦力的定量计算式。满足该定律的流体称为牛顿流体。牛顿冷却定律:牛顿在分析研究的基础上提出，对流换热的热流与流体和固体壁面之间的温度差成正比：q=a(