22春东北大学《金属学与热处理基础》在线作业一答案参考2

22春东北大学金属学与热处理基础在线作业一答案参考1. 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。 2. 纯铁在780时为面心立方结构的-Fe。( )A.错误B.正确参考答案：A3. 分析烟气中三原子气体的体积的理论值与实际值的区别。分析烟气中三原子气体的体积的理论值与实际值的区别。烟气中的三原子气体指二氧化碳、二氧化硫的体积之和，水蒸气的体积另外计算。烟气中的二氧化碳、二氧化硫体积只与煤中的碳元素含量和硫元素含量有关，与过量空气系数无关。因此，烟气中三原子气体的体积的理论值等于实际值。4. 拉深是使用的模是冲裁模。( )A、错误B、正确参考答案：A5. 测定淬火钢件的硬度，一般常选用( )来测试。A.布氏硬度计B.洛氏硬度计C.维氏硬度计参考答案：B6. 试用PR状态方程表达纯物质在任意状态的焓和熵。已知Cpig=a+bT+cT2+dT3，H(T0，p0)=0，S(T0，p0)=0(列试用PR状态方程表达纯物质在任意状态的焓和熵。已知Cpig=a+bT+cT2+dT3，H(T0，p0)=0，S(T0，p0)=0(列出有关公式，讨论计算过程，最好能画出计算框图)。正确答案：因H(T0p0)=0S(T0p0)=0则rn H(Tp)=H(Tp)一H(Tap0)rnrn对于PR方程标准偏离焓和标准偏离熵分别见表32即rnrn理想气体状态的焓、熵随温度、压力的变化由理想气体的热容Cpig等计算如：rnrn实际计算时用软件Therm Cal分别计算出研究态和参考态的偏离熵、偏离焓其计算框图如下。rn因H(T0,p0)=0,S(T0,p0)=0,则H(T,p)=H(T,p)一H(Ta,p0)对于PR方程,标准偏离焓和标准偏离熵分别见表32,即理想气体状态的焓、熵随温度、压力的变化,由理想气体的热容Cpig等计算,如：实际计算时,用软件ThermCal分别计算出研究态和参考态的偏离熵、偏离焓,其计算框图如下。7. 绘制锅炉的焓压图，分析各种压力等级锅炉的受热面吸热量特性。绘制锅炉的焓压图，分析各种压力等级锅炉的受热面吸热量特性。(1)饱和水与饱和蒸汽的焓与压力的关系见图15-1； (2)各种压力等级的锅炉工质焓与压力的关系见图15-2。 (1)焓压图上某一个压力下，饱和蒸汽线与饱和水线之差基本上就是单位质量工质在水冷壁的吸热量。由图15-1中饱和水与饱和蒸汽的焓与压力的关系可知，临界压力以下的锅炉压力越高，蒸发同样数量的工质的吸热量越小。因此，要提高锅炉容量，必须提高锅炉蒸汽的压力。 (2)由图15-1可知，饱和水蒸气的焓随着压力的提高首先快速提高，约在2.4MPa到达顶点后，开始随着压力的继续提高逐渐降低，在接近临界压力的区域(21.2MPa以上压力)，饱和蒸汽焓快速降低，在临界压力达到最小值2085.9kJ/kg。 (3)由图15-1可知，饱和水的焓随着压力的提高单调上升。01.3MPa，饱和水焓随着压力提高快速上升；1.321.2MPa，饱和水焓随着压力提高缓慢上升；在接近临界压力的区域(21.2MPa以上压力)，饱和水焓随着压力提高快速上升；在临界压力达到最大值2085.9kj/kg。 (4)由图15-2可知，随着锅炉压力的提高，给水加热吸热比例逐渐提高。 (5)由图15-2可知，随着锅炉压力的提高，临界压力以下锅炉的饱和水蒸发吸热比例(基本上就是水冷壁吸热比例)逐渐降低，当锅炉压力提高到直到临界压力时，饱和水蒸发吸热比例降低为0，超临界锅炉的水冷壁蒸发吸热量为0。此时给水的一部分加热热量由水冷壁完成，过热蒸汽的一部分吸热量也由水冷壁完成。因此超临界锅炉的水冷壁就是省煤器和过热器的一部分。 (6)由图15-2可知，随着锅炉压力的提高，过热蒸汽吸热比例逐渐升高，超临界锅炉的过热蒸汽吸热比例超过50%，所以会将过热器的尽可能多地布置在炉膛中。 (7)由图15-2可知，随着锅炉压力(超高压及其以上压力)的提高，再热蒸汽吸热比例也小幅度提高。 (8)基于图15-2的分析，不同压力、容量的锅炉，受热面有着不同的吸热特性。因此，不同压力、容量的锅炉受热面布置和锅炉结构特点有较大区别。 8. 欲设计一台空气冷却器，空气在壳侧流动，空气进口温度为，出口温度为，进口处空气体积流量4.68m3/s，平均定压比欲设计一台空气冷却器，空气在壳侧流动，空气进口温度为，出口温度为，进口处空气体积流量4.68m3/s，平均定压比热C1=1009J/(kgK)。冷却水在管内流动，进口水温，出口水温。为了强化传热，采用铜质环肋的肋片管，其基管外径do=26mm，壁厚=1mm，肋化系数(加肋后肋片侧总表面积与该侧未加肋时的表面积之比)=9.6，肋面总效率0=0.91，材料导热系数=398W/(mK)。该冷却器的总管数为108根，水侧流程数为4，空气侧流程数为1。空气与冷却水的流动方向相反。已知空气侧表面传热系数ho=206W/(mK)。试求：查空气物性，得110时，=0.922kg/m3。 空气质量流量：m2=4.680.922=4.315kg/s 冷却水质量流量： 传热量：$冷却水流速： 流动状态为紊流：Nuf=0.023Ref0.8Prfn=0.023244000.84.86500.4=140.11 纯逆流时， 这是两侧流体均不混合的情况，按P、R值，查得t=0.99 管壳换热器中温差：tm=0.9931.41=31.1 管中光壁侧面积A1，圆管外加肋片时的传热量为： 上式变换： 整理得： =8.153m2 9. 平屋顶与顶层天花板间存在一夹层，其夹层表面的间距=50cm，夹层内是压力为1.013105Pa的空气。天花板外侧温度平屋顶与顶层天花板间存在一夹层，其夹层表面的间距=50cm，夹层内是压力为1.013105Pa的空气。天花板外侧温度为tw1=25，屋顶内侧温度夏天时为twx=40，冬天时为twd=15，分别计算在夏天和冬天时，通过单位面积夹层的传热量。分析本题为有限空间自然对流换热问题，注意热面在上应按照纯导热计算。(1)夏天时： 定性温度： 根据定性温度查文献1附表3得： =0.0269W/(mK)， =1.62410-5m2/s，Pr=0.7005 按照纯导热计算： (2)冬天时： 定性温度： 根据定性温度查文献1附表2得： =0.0259wW/(mK)，=1.50610-5m2/s，Pr=0.703 则： Nuf=0.061(GrPr)1/3=0.061(1.3108)1/3=30.9 q=h(tw1-twd)=1.610=16W/m2从计算结果可以看出，在相同温差范围内，夏天通过单位面积夹层的传热量小于冬天通过单位面积夹层的传热量。这是南于在夏季，屋顶内侧温度较高，天花板外侧温度较低，属热面在上的有限空间自然对流换热问题，冷热面间无流动发生，因此传热量较小；反之，在冬季，屋顶内侧温度较低，天花板外侧温度较高，属热面在下的有限空间自然对流换热问题，冷热面间发生自然对流，因此传热量较大。 10. 焊接时，向焊缝添加有益元素，有益元素来源于工件。( )A、错误B、正确参考答案：A11. 在下列三种钢中，( )钢的硬度最高。A.T10钢B.20钢C.65钢参考答案：A12. 铁碳合金相图上的PSK线，用代号( )表示。A.A1B.AcmC.A3参考答案：A13. 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。 14. 已知某台1913t/h超临界压力锅炉(600MW)水冷壁为螺旋管圈结构。BRL工况：蒸发量D=1792.3t/h。水冷壁压力26.0MPa已知某台1913t/h超临界压力锅炉(600MW)水冷壁为螺旋管圈结构。BRL工况：蒸发量D=1792.3t/h。水冷壁压力26.0MPa，入口水比体积v1=0.0018761m3/kg，水冷壁出口温度为405，比体积为v2=0.0058137m3/kg。螺旋管圈水冷壁管直径：38.1mm6.36mm;螺旋管圈水冷壁根数：316根。垂直水冷壁管直径：34.93mm6.21mm;螺旋管圈水冷壁根数：1264根。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 1)螺旋管圈，内径dn=38.1-26.36=25.38(mm)，质量流速为 2)垂直管屏，内径dn=34.93-26.21= 22.51mm，质量流速为 (2)计算水和蒸汽的流速 螺旋管圈，入口水比体积v1=0.0018761m3/kg，质量流速为 1=()1xv1=31140.0018761=5.843(m/s) 垂直管屏出口蒸汽比体积为v2=0.0058137m3/kg，质量流速为 2=()czv2=9900.0058137=5.754(m/s)(1)本题计算的1913t/h超临界压力锅炉水冷壁螺旋管圈和垂直管屏的蒸汽流速接近。 (2)本题计算的1913t/h超临界锅炉水冷壁螺旋管圈的质量流速为3114kg/(m2s)，垂直管屏的质量流速为990kg/(m2s)。可见炉膛下辐射区域的热负荷较高，采用螺旋管圈可以达到很高的质量流速，从而保证水冷壁的安全。 15. 可锻铸铁中石墨是( )A、大片状B、团絮状C、球状D、蠕虫状参考答案：B16. 焊接按焊接的过程特点可分为哪几类?( )A、熔焊B、高压焊C、压焊D、钎焊参考答案：ACD17. 核反应堆中控制核裂变反应快慢的部分是( )A.涡轮机B.控制棒C.燃料棒D.热交换器核反应堆中控制核裂变反应快慢的部分是( )A.涡轮机B.控制棒C.燃料棒D.热交换器正确答案：B18. 简述增加燃料量对直流锅炉主蒸汽压力、温度的影响。简述增加燃料量对直流锅炉主蒸汽压力、温度的影响。(1)增加燃料量，直流锅炉热水段缩短，过热段延长，中间点温度和主蒸汽温度升高； (2)如果给水量按照煤水比增加，汽轮机调速汽门开度不变，增加燃料量，直流锅炉热水段缩短，过热段延长，主蒸汽压力提高。 19. 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：B20. 钛合金按其使用组织状态的不同可分为( )。A.型钛合金B.型钛合金C.型钛合金D.(+)型钛合金参考答案：ABD21. 洛氏硬度按选用的总试验力及压头类型的不同，常用标尺有( )。A.AB.BC.CD.D参考答案：ABC22. 已知某台1025t/h自然循环锅炉的燃料消耗量为125.11t/h太原西山贫煤，直流煤粉燃烧器四角切圆布置，炉膛冷灰斗已知某台1025t/h自然循环锅炉的燃料消耗量为125.11t/h太原西山贫煤，直流煤粉燃烧器四角切圆布置，炉膛冷灰斗中部标高为7.5m，炉膛出口截面中心标高55m，燃烧器一次风标高A，18.84m;B，20.11m;C，21.24m;D，24.195m;E，25.465m;三次风喷嘴标高：F，26.705m;G，27.4m。试计算燃烧器相对标高。炉膛高度 h1=55-7.5=47.5(m) 各层喷嘴中心高度 喷嘴A hr1=18.84-7.5=11.34(m) 喷嘴B hr2=20.11-7.5=12.61(m) 喷嘴C hr3=21.24-7.5=13.74(m) 喷嘴D hr4=24.195-7.5=16.695(m) 喷嘴E hr5=25.465-7.5=17.965(m) 喷嘴F hr6=26.705-7.5=19.205(m) 喷嘴G hr7=27.4-7.5=19.9(m) 一次风喷嘴5层，燃烧90%的煤粉；三次风2层，燃烧10%的煤粉。 燃料消耗量计算 每一个一次风喷嘴消耗的燃料量 每一个三次风喷嘴消耗的燃料量 燃烧器的布置高度 燃烧器的相对高度 xr=hr/h1=14.978/47.5=0.315 23. 间隙固溶体只能为有限固溶体，置换固溶体可以是无限固溶体。( )A.错误B.正确参考答案：B24. 浇铸时产生的抬箱跑火现象的原因是浇铸温度低。( )A、错误B、正确参考答案：A25. 熔炼铁液时加溶剂作用是催化剂。( )A、错误B、正确参考答案：A