22春东北大学《金属学与热处理基础》在线作业一答案参考6

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. 简述回转式空气预热器发生热变形的原因。简述回转式空气预热器发生热变形的原因。回转式空气预热器热烟气从上向下流动，冷空气从下向上流动。因此热态运行的空气预热器必然会发生上端膨胀量大于下端的现象，这就是回转式空气预热器的热变形。2. 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 3. 分析燃油燃气锅炉和燃煤锅炉在污染物排放方面的区别。分析燃油燃气锅炉和燃煤锅炉在污染物排放方面的区别。(1)燃油、燃气锅炉，由于油气含灰量小，油气经过雾化后与空气充分混合，油气的燃尽时间短。燃油燃气锅炉的主要污染物为碳黑颗粒、一氧化碳气体、二氧化碳气体、低温废热等。 (2)燃煤锅炉：层燃锅炉：主要的污染物为灰渣和飞灰颗粒，二氧化碳气体、二氧化硫气体、低温废热等。流化床锅炉：主要的污染物为灰渣和飞灰颗粒，二氧化碳气体、二氧化硫气体、低温废热等。煤粉锅炉：主要的污染物为飞灰和底渣颗粒，二氧化碳气体、二氧化硫气体、低温废热等。 4. 简述辐射式受热面和对流式受热面的器温特性。简述辐射式受热面和对流式受热面的器温特性。辐射式受热面，汽温随着锅炉热负荷的提高而降低；对流式受热面，汽温随着锅炉热负荷的提高而升高。5. 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。6. 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。 7. 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：A8. 同一种金属在固态下随温度的变化由一种晶格类型转变为另外一种晶格类型的转变过程称为金属的同素异构转变。( )A、错误B、正确参考答案：B9. 所有的金属材料都具有磁性，能被磁铁所吸引。( )A.错误B.正确参考答案：A10. 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：ABD11. 已知某台1025t/h锅炉BRL工况的省煤器烟气入口温度为11=451，烟气出口温度为2=397，炉膛烟气量为Vy=7.7544已知某台1025t/h锅炉BRL工况的省煤器烟气入口温度为11=451，烟气出口温度为2=397，炉膛烟气量为Vy=7.7544m3/kg(燃料)(标准状态下)，锅炉的燃料消耗量为B=125.11t/h。炉膛的宽度为a=13.335m；尾部烟道深度dzxs=12.330m，沿着尾部烟道宽度方向片数n=92，尺寸516；试计算省煤器的平均烟气流速。(1)计算省煤器所在烟道的烟气流通截面积 F2=(a-nd)dzxs=106.6(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锅炉省煤器的烟气平均流速为6.46m/s，比低温过热器烟气速度有较大幅度的降低，原因是省煤器管子沿着宽度方向的片数遮减少，烟气通截面积增加、烟气温度降低。 (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。 12. 查阅相关文献，在水和水蒸气热力性质图表的基础上计算1.3、3.9、9.8、13.7、16.8、27.4MPa的水蒸气动力循环中锅炉查阅相关文献，在水和水蒸气热力性质图表的基础上计算1.3、3.9、9.8、13.7、16.8、27.4MPa的水蒸气动力循环中锅炉的给水加热、蒸发、过热、再热吸热比例，并对计算结果进行分析和讨论。参照工程热力学和锅炉原理相关知识，假设水蒸气的膨胀为等熵膨胀，可以得到下表的计算结果。其中为再热蒸汽流量与主蒸汽流量之比，下标1、2、gs分别表示过热蒸汽、再热蒸汽、给水。 不同压力的水蒸气动力循环的加热、蒸发、过热、再热比例 p1(MPa) p2(MPa) t1() t2() tgs() 总焓增(kJ/kg) 1.3 300 105 2602.6 3.9 450 150 2698.0 9.8 540 215 2555.8 13.7 2.74 540 540 240 2829.7 16.8 3.36 540 540 270 2685.4 27.4 5.48 605 605 280 2807.7 p1(MPa) 吸热量比例(%) (%) 加热 蒸发 过热 再热 1.3 14.4 75.8 9.9 0 0 3.9 16.5 63.8 19.7 0 0 9.8 18.6 52.0 29.3 0 0 13.7 18.4 32.0 34.3 15.2 75.0 16.8 18.6 32.5 31.6 17.3 78.5 27.4 27.5 0 52.9 19.6 83.0 由下表可得如下结论： (1)随着锅炉压力的提高，给水加热吸收的热量比例越来越高，因此省煤器受热面积会随着锅炉压力的提高而增加。 (2)随着锅炉压力的提高，蒸发吸热的比例越来越低；超临界压力锅炉的蒸发吸热比例为0，即随着锅炉压力的提高，将单位质量的水蒸发为水蒸气吸收的热量越来越少。因此要扩大锅炉的容量，必须提高锅炉蒸汽的压力。 (3)随着锅炉压力的提高，过热蒸汽和再热蒸汽吸热比例逐步提高。特别是超临界压力锅炉，过热蒸汽吸热比例超过50%。这样就可以将更多的过热器布置在炉膛里。考虑的再热器调温的问题，也可以将一部分再热器布置在炉膛里。 (4)本题的计算结果作了如下假设，水蒸气的膨胀过程为等熵膨胀。 (5)图11-2是上表的直观描述。在超临界压力锅炉中，过热蒸汽的吸热比例很大，因此超临界压力锅炉过热器的汽温特性可能是辐射受热面特性：锅炉负荷越高，过热蒸汽的温度越低。 13. 已知某台1025t/h锅炉BRL工况的后屏烟气入口温度为1=1098，烟气出口温度为2=1021。后屏片数n=19，直径548已知某台1025t/h锅炉BRL工况的后屏烟气入口温度为1=1098，烟气出口温度为2=1021。后屏片数n=19，直径548.5炉膛烟气量为7.23381m3/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；折焰角深入炉膛深度d1=2.80m。折焰角上沿与后墙水冷壁交点标高h2=48.261m，倾斜角度2=35，折焰角下沿与后墙水冷壁交点标高h1=42.163m，倾斜角度1=50，后屏高度hhp=15.5m。试计算后屏的平均烟气流速。(1)计算折焰角垂直段高度 hzyj=48.261-42.162-2.8tan35-2.8tan50=0.802(m) (2)计算后屏出口高度 hhp,2=15.5-hzyj=14.698(m) (3)计算后屏进口截面积 F1=(a-nd)hhp=190.79(m2) (4)计算后屏出口截面积 F2=(a-nd)hhp,2=180.92(m2) (5)计算平均流通截面积 (6)计算烟气流量 (7)计算烟气平均流速 (1)本题计算的1025t/h锅炉后屏的烟气平均流速为6.61m/s。 (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。因此，沿着烟气流程，烟气的流速应当越来越低。 14. 从火焰黑度计算公式分析烟气压力对辐射能力的影响。从火焰黑度计算公式分析烟气压力对辐射能力的影响。(1)炉膛辐射热的计算式为 (9-1) 因此，炉膛辐射热与火焰黑度呈正相关关系，即火焰黑度越大，辐射换热量越大。 (2)烟气的火焰黑度为 a=1-e-kps (9-2) 式中：k为烟气的辐射减弱系数；s为有效辐射层厚度。 根据式(9-2)，当烟气压力提高时，火焰黑度也会提高。根据式(9-1)火焰的辐射换热量就会增加。 (3)如果将锅炉制造成增压燃烧锅炉，即提高烟气的压力p，就会增加炉膛内的辐射换热量。因此在容量相同的条件下，增压锅炉的体积会下降，这样会降低锅炉本体的金属消耗量。 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%。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%。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=44.71103(kg) (4)汽包内构件质量 M4=8.15%M3=3.644103(kg) (5)汽包总质量 Mqb=M3+M4=48.353103(kg)(1)400t/h锅炉的汽包质量为48.353t。 (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，因此要控制汽包锅炉的启动、停炉速度。 16. 对钳工加工特点说法正确的是( )A、可大批量生产B、制造高精度零件C、劳动强队小D、生产率高参考答案：B17. 铸铁根据碳在其中存在形式的不同可分为( )。A.白口铸铁B.灰铸铁C.可锻铸铁D.球墨铸铁E.蠕墨铸铁F.麻口铸铁参考答案：ABCDEF18. 试用PR方程计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵。已知360K和01MPa时Hig=18115Jmol，Sig=29598 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01MPa时Hig=18115Jmol，Sig=29598 J(mol.K)。正确答案：异丁烷的Tc=4081KPc=3648MPa=0176。rn 从Antoine方程可以计算终态压力计算得P=Ps=14615MPa(饱和蒸汽压也可以直接用状态方程计算)。rnrn 由热力学性质计算软件得到T=360K和P=14615MPa的蒸气的标准偏离焓和标准偏离熵即可容易计算出结果。rn 得 H15758 JmolS2691 J(mol.K)。异丁烷的Tc=4081K,Pc=3648MPa,=0176。从Antoine方程可以计算终态压力,计算得P=Ps=14615MPa(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=14615MPa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H15758Jmol,S2691J(mol.K)。19. 分析水冷壁和尾部烟道的热有效系数的计算精度。分析水冷壁和尾部烟道的热有效系数的计算精度。(1)水冷壁的热有效系数 =火焰和水冷壁间的辐射换热量/火焰的有效辐射热量 水冷壁的热有效系数实际上是炉膛周界的按照面积加权平均的热有效系数的值，由于煤粉炉炉膛烟气温度随着锅炉高度的变化大幅度变化，因此这种计算结果存在误差。 (2)尾部烟道的热有效系数 式中：K、K0分别是受到污染的受热面和清洁受热面的传热系数。 由于尾部烟道各受热面的热力计算过程是相对独立的，因此这样的热有效系数准确性较高。 20. 风能与水能都是( )的间接形式。A.核能B.电能C.太阳能D.地热能风能与水能都是( )的间接形式。A.核能B.电能C.太阳能D.地热能正确答案：C21. 简述烟气量计算过程中没有将水蒸气纳入三原子气体范畴的原因。简述烟气量计算过程中没有将水蒸气纳入三原子气体范畴的原因。1kg煤燃烧生成的二氧化碳和二氧化硫气体的体积是常数。而水蒸气的体积与烟气流程有关，也与空气的含湿量有关。此外水蒸气体积与是否使用油燃烧器以及是否使用蒸汽吹灰设备有关。因此，水蒸气的体积没有纳入烟气中三原子气体体积的范畴。22. 已知600MW超临界压力锅炉的炉膛容积VL=13505m3。BRL工况时的燃料消耗量B=236.55t/h，煤的收到基低位发热量为Q已知600MW超临界压力锅炉的炉膛容积VL=13505m3。BRL工况时的燃料消耗量B=236.55t/h，煤的收到基低位发热量为Qar,net=21981kJ/kg。计算该锅炉的炉膛容积热负荷并对计算结果进行分析与讨论。炉膛的容积热负荷 (1)烟煤容积热负荷推荐值qV=140200kW/m3，计算结果表明：该锅炉的炉膛容积偏大； (2)该锅炉炉膛截面积偏小，因此水冷壁面积偏大，水冷壁吸热量偏多； (3)由上述分析可知，该锅炉过热蒸汽和再热蒸汽的流量偏大，过热汽温特别是再热汽温偏低。解决该问题的方法：重新布置受热面，使烟气的放热量合理地分配在过热器和再热器受热面上。 23. 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：B24. 纯金属的结晶过程是一个恒温过程。( )A.错误B.正确参考答案：B25. 调质处理就是( )的热处理。A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火参考答案：C