22春东北大学《金属学与热处理基础》在线作业二满分答案2

22春东北大学金属学与热处理基础在线作业二满分答案1. 简述光管管束的有效辐射层厚度的计算方法。简述光管管束的有效辐射层厚度的计算方法。当s1/d+s2/d7时， 当7s1/d+s2/d13时， 2. 钢中碳的质量分数越高，其淬火加热温度越高。( )A.错误B.正确参考答案：A3. 分析低NOx燃烧技术与烟气中CO含量的关系。分析低NOx燃烧技术与烟气中CO含量的关系。(1)低NOx燃烧技术就是在主燃烧区域形成弱还原性气氛的缺氧燃烧。 (2)由于缺氧燃烧，必然增加了挥发分的热解和焦炭燃烧过程中形成的CO气体含量。 (3)烟气中的CO是一种可以燃烧的气体燃料，如果烟气中的CO浓度偏高，就会形成较多的化学不完全燃烧损失，降低燃烧效率，锅炉效率和火力发电厂净效率。 (4)对固态排渣煤粉炉，低NOx燃烧技术会造成烟气中CO度的提高；对液态排渣煤粉炉，由于炉膛温度较高，低NOx燃烧技术造成烟气中CO浓度的提高幅度较小。 4. EOS+法既可以计算混合物的汽液平衡，也能计算纯物质的汽液平衡。EOS+法既可以计算混合物的汽液平衡，也能计算纯物质的汽液平衡。此题为判断题(对，错)。正确答案：只适用于混合物汽液平衡的计算5. 分析实际烟气焓与煤的元素分析、工业分析成分之间的关系。分析实际烟气焓与煤的元素分析、工业分析成分之间的关系。实际烟气焓 Hy=Hy0+(-1)Hk0+HfhkJ/kg 由上式可知： (1)煤的可燃元素含量越高、煤的发热量越大，实际烟气焓越高； (2)煤的收到基水分、灰分越高，实际烟气焓越大； (3)由于灰分、水分含量越高，煤的发热量越低，因此烟气焓主要取决于煤的收到基低位发热量的值。收到基低位发热量越高，实际烟气焓越高； (4)煤的挥发分含量越低，过量空气系数越大，实际烟气焓的值越大。 6. 已知某台1025t/h锅炉汽包长度L=21.25m，内径dn=1.792m，壁厚=0.145m。汽包内构件重量为汽包筒身重量的=8.15%已知某台1025t/h锅炉汽包长度L=21.25m，内径dn=1.792m，壁厚=0.145m。汽包内构件重量为汽包筒身重量的=8.15%。计算该锅炉汽包的质量并对计算结果进行分析与讨论。假设钢的密度为=7855.0kg/m3。 (1)直段筒身质量 (2)两个封头的质量。将封头简化为平面堵板，封头的厚度为筒身厚度。 (3)筒身总质量 M3=M1+M2=155.038103(kg) (4)汽包内构件质量 M4=8.15%M3=12.636103(kg) (5)汽包总质量 Mqb=M3+M4=167.674103(kg)(1)本题计算的1025t/h锅炉的汽包质量约为167.674t。 (2)汽包是汽包锅炉中壁厚最大的元件，锅炉负荷变化时，由于水温的变化容易产生较大的热应力。对于300MW量级的汽包锅炉，汽包厚度增加到145mm左右，热应力会更大，因此要严格控制1025t/h汽包锅炉的启动、停炉速度。 7. 简述给水温度与锅炉压力的关系。简述给水温度与锅炉压力的关系。火力发电厂采用的蒸汽动力循环包括抽汽回热循环，随着锅炉主蒸汽和再热蒸汽压力的提高，抽汽压力也相应提高，因此给水温度随着锅炉压力的提高而提高。 常见的给水温度：中压锅炉，170；高压锅炉，215；超高压锅炉，240；亚临界压锅炉，280。 8. 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。 9. 实际金属的晶体结构不仅是多晶体，而且还存在着多种缺陷。( )A.错误B.正确参考答案：B10. 链式反应名词解释链式反应名词解释答案：事件结果包含有事件发生条件的反应称为链式反应(Chain nReac-tion)。单事件链式反应(如铀核裂变)，多事件链式反应(如化学中的多催化反应，经济学中的金融危机)。一般地，链式反应指核物理中，核反应产物之一又引起同类核反应继续发生、并逐代延续进行下去的过程。11. 根据省煤器出口水温查阅各种压力下省煤器中的出口水焓，分析其结果。根据省煤器出口水温查阅各种压力下省煤器中的出口水焓，分析其结果。下表所示我不同压力下省煤器出口水温、压力与出口水焓 省煤器出口水温、压力与出口水焓 蒸汽压力 (MPa) 给水温度() 给水焓(kJ/kg) 省煤器出口水温() 省煤器出口水焓(kJ/kg) 饱和温度() 9.9 215 923.53 256 1114.6 318.08 13.8 235 1016.08 285 1258.18 344.79 17.7 265 1157.81 304 1355.98 363.63 25.4 286 1259.42 366 1738 384.4(1)压力越高的锅炉蒸发吸热量在工质总吸热量中的比例越小，因此，必须提高省煤器出口水温，以便使水冷壁的吸热量能产生足量的蒸汽。 (2)临界压力以下的锅炉，省煤器出口水温按照距离饱和温度60的原则确定。 (3)超临界压力锅炉的省煤器出口水温按照比拟临界温度对应的焓小380kJ/kg确定。 12. 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。 13. 用PR方程计算甲烷(1)-乙烷(2)一丙烷(3)一正丁烷(4)一丙烯(5)等摩尔液体混合物在P=3MPa下的泡点温用PR方程计算甲烷(1)-乙烷(2)一丙烷(3)一正丁烷(4)一丙烯(5)等摩尔液体混合物在P=3MPa下的泡点温度和气相组成。正确答案：T=25778Ky1=07822y2=01310y2=00354y4=00098y5=00416T=25778K,y1=07822,y2=01310,y2=00354,y4=00098,y5=0041614. 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： 15. 分析锅炉热力计算中辐射换热与对流换热、导热之间的关系。分析锅炉热力计算中辐射换热与对流换热、导热之间的关系。(1)辐射换热：炉膛烟气温度高，基本上以辐射换热为主，对流换热为辅； (2)尾部竖井烟道的烟气温度低，基本上以对流换热为主，辐射换热为辅； (3)水平烟道辐射换热和对流换热并重； (4)受热面金属壁面的导热热阻很小可以忽略不计。 综上所述，锅炉的传热计算基本上就是辐射换热和对流换热的计算。 16. 简述受热面热有效系数的取值方法。简述受热面热有效系数的取值方法。顺列布置得对流过热器、凝渣管、再热器、直流锅炉过渡区，燃用贫煤、无烟煤时，=0.6；燃用烟煤、褐煤、洗中煤时，=0.65；燃用油页岩时，=0.6。17. 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：B18. 试求将300K的空气，由01MPa等温可逆压缩到10MPa，求过程的轴功和理想功。环境温度取T0为20。试求将300K的空气，由01MPa等温可逆压缩到10MPa，求过程的轴功和理想功。环境温度取T0为20。正确答案：消耗轴功11043kJkmol理想功107765kJkmol。消耗轴功11043kJkmol,理想功107765kJkmol。19. 已知，中压锅炉的压力p=3.9MPa，主蒸汽温度t1=450，给水温度tgs=150，已知条件列于下表。计算该压力下水蒸气热已知，中压锅炉的压力p=3.9MPa，主蒸汽温度t1=450，给水温度tgs=150，已知条件列于下表。计算该压力下水蒸气热力循环过程中过热水蒸气加热过程的Pr并对计算结果进行分析与讨论。3.9MPa锅炉的过热蒸汽特性参数t()u10-6kg/(ms)cpkJ/(kgK)10-3W/(mK)t()u10-6kg/(ms)cpkJ/(kgK)10-3W/(mK)25017.513.91050.936022.612.44755.026018.003.47150.437023.052.41855.927018.483.21250.338023.502.39356.828018.953.03250.339023.942.37357.729019.422.89750.640024.372.35558.730019.892.78950.941024.812.34159.731020.352.70351.442025.242.32860.832020.812.63152.043025.672.31861.833021.262.57252.744026.102.31062.934021.722.52353.445026.532.30364.035022.162.48254.2将上表所列数据代入Pr的表达式得到计算结果汇总于下表。 3.9MPa过热蒸汽的Pr t()Prt()Prt()Prt()Pr2501.3453101.0693700.9984300.9622601.2393201.0533800.9914400.9582701.1803301.0393900.9844500.9542801.1413401.0274000.9772901.1123501.0154100.9723001.0893601.0064200.967(1)3.9MPa的过热蒸汽的Pr随着温度的提高而降低。 (2)3.9MPa过热蒸汽的Pr接近于1.1。 (3)由3.9MPa锅炉的过热蒸汽特性参数表可知，3.9MPa过热蒸汽的动力黏度随着温度的升高逐渐提高。 (4)由3.9MPa锅炉的过热蒸汽特性参数表可知，3.9MPa过热蒸汽的比定压热容随着温度的升高逐渐下降。 (5)由3.9MPa锅炉的过热蒸汽特性参数表可知，3.9MPa过热蒸汽的导热系数随着温度的升高逐渐提高。 20. 金属型铸造比砂型铸造尺寸精度低。( )A、错误B、正确参考答案：A21. 已知某台1025t/h锅炉BRL工况的低温过热器引出管烟气入口温度为1=734，烟气出口温度为2=693。片数n=102，尺已知某台1025t/h锅炉BRL工况的低温过热器引出管烟气入口温度为1=734，烟气出口温度为2=693。片数n=102，尺寸577，炉膛烟气量为7.4941m3/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，高温过热器高度hdg-yc=10.540m。试计算低温过热器引出管的平均烟气流速。(1)计算低温过热器引出管所在烟道的流通截面积 F=(a-nd)hdg-yc=79.3(m2) (2)计算烟气流量 (3)计算烟气平均流速 (1)本题计算的1025t/h锅炉低温过热器引出管的烟气平均流速为11.87m/s，比高温过热器烟气速度略有提高，原因是管屏沿着宽度方向的片数增加，从而使烟气流通截面降低。 (2)随着烟气的流动，漏风量越来越大，烟气的质量流量越来越大，同时烟气温度降低引起的烟气体积流量的降低导致了烟气流速的下降。总体而言，沿着烟气流程，烟气的流速应当越来越低。 22. 金属的力学性能主要有以下哪些?( )A、强度B、硬度C、塑性D、厚度参考答案：ABC23. 高分子材料，陶瓷材料的工艺路线较简单，而金属材料的工艺路线较复杂，但适应性能很好，常用的加工方法有铸造、压力加工、焊接、切削加工等。( )A、错误B、正确参考答案：B24. 已知某台400t/h锅炉汽包长度L=14.480m，内径dn=1.400m，壁厚=0.080m，汽包内构件质量为汽包筒身质量的8.15%。已知某台400t/h锅炉汽包长度L=14.480m，内径dn=1.400m，壁厚=0.080m，汽包内构件质量为汽包筒身质量的8.15%。正常水位在汽包几何中心线以下50mm，汽包压力为10.5MPa。汽包的金属质量为Mqb=48353kg，汽包中水的质量为Mw=7667kg，汽包钢材的比热容为0.46kK/(kgK)。假定汽包压力突然下降0.5MPa，计算该锅炉汽包的会有多少千克水被蒸发?并对计算结果进行分析与讨论。查饱和水性质表，得到10MPa饱和水的焓h2=1407.87kJ/kg，饱和温度t2=311，10.5MPa饱和水的焓h1=1429.27kJ/kg，饱和温度t1=314.61。 (1)饱和水闪蒸放出的热量 Q1=Mw(h1-h2)=164074(kj) 查饱和水性质表，10MPa饱和水的汽化潜热r=2725.47-1407.87=1317.6(kJ/kg)。 假定汽包金属的一半质量参与了降温过程，降温幅度为t=314.61-311=3.61()。 (2)金属的吸热量 (3)闪蒸的水量 (1)400t/h锅炉满负荷运行时(BRL)蒸汽压力降低0.5MPa，会使汽包中的水蒸发94.1kg，相当于原始水量的1.23%。 (2)400t/h锅炉满负荷运行时(BRL)蒸汽压力降低0.5MPa，会引起汽包中的水的蒸发和汽包下半部分温度的下降。因此会使汽包产生热应力，同时会使汽包向上弯曲，因此压力下降的幅度不能太大。 (3)汽包锅炉压力突然降低会引起汽水共腾现象，这会进一步导致虚假水位的出现，因此当锅炉降低压力时，压力降低的幅度不能太大。 25. 分析设计煤种为烟煤的锅炉改烧贫煤可能发生的故障。分析设计煤种为烟煤的锅炉改烧贫煤可能发生的故障。(1)贫煤的燃尽时间长，这样会有较少的热量释放给水冷壁，锅炉的蒸发量不足。 (2)锅炉的蒸发量不足，过热蒸汽硫量不足，烟气温度偏高可能导致过热蒸汽温度超过额定值。 (3)锅炉的蒸发量不足，再热蒸汽的流量也不足，可能会使再热蒸汽温度超过额定值。