东北大学21秋《金属学与热处理基础》在线作业二答案参考67

东北大学21秋金属学与热处理基础在线作业二答案参考1. 下列三种材料，( )最适合制造小弹簧。A.08F钢B.70钢C.45钢参考答案：B2. 简述直流锅炉的负荷升、降过程中的汽温调节方式。简述直流锅炉的负荷升、降过程中的汽温调节方式。(1)升负荷过程：少量增加给水流量，按照对应负荷下的煤水比(煤水比随着负荷的升高而降低)少量增加燃料量和空气量，用减温水量稳定蒸汽温度。重复上述微调过程直到从低负荷过渡到高负荷。 (2)降负荷过程：少量减小给煤量，按照对应负荷下的煤水比(煤水比随着负荷的降低而升高)少量降低给水流量，用减温水量稳定蒸汽温度，重复上述微调过程直到从高负荷降低到低负荷。 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. 分析自然循环锅炉循环回路的自补偿特性的变化规律。分析自然循环锅炉循环回路的自补偿特性的变化规律。(1)随着锅炉负荷的提高，炉膛的温度有所提高，水冷壁的吸热量增加，水冷壁中汽水混合物的蒸汽份额增加，下降管和水冷壁组成的上升管之间的密度差增加，自然循环水动力增加，在这个锅炉负荷变化阶段，循环流速随着锅炉负荷的提高而逐渐提高，这种性质称为自然循环的水动力特性。 (2)如果锅炉炉膛的热负荷继续提高，由于水冷壁中的汽水混合物中蒸汽份额的继续提高，汽水混合物的容积流量会大大增加，汽水混合物的流速也会大大增加，此时汽水混合物的流动阻力与流速的平方成正比，即汽水混合物的流动阻力增加速度超过了炉膛热负荷的增加速度，水冷壁的循环流速随着锅炉负荷的继续提高而降低。在这个负荷变化阶段中，自然循环锅炉不具备自补偿特性。 (3)自然循环锅炉要进行水动力校核计算，保证锅炉在全负荷范围内工作在自补偿特性区间内。 5. MPS中速磨煤机出力计算。 BM=BM0fHfRfMfAfgfet/h (4-7) 已知某台1913 t/h超临界压力锅炉配有6台ZGM113N型MPS中速磨煤机出力计算。BM=BM0fHfRfMfAfgfet/h(4-7)已知某台1913 t/h超临界压力锅炉配有6台ZGM113N型中速磨煤机，5台运行，1台备用。当地大气压力p=101kPa，BRL工况时的燃料消耗量B=236.55t/h，理论空气量为Vo=5.69Nm3/kg。燃煤的Vdaf=24.75%，Qar,net=21981kJ/kg，HGI=78，Mar=9.9%，Aar=23.72%。试计算每台磨煤机的出力并对计算结果进行分析与讨论。(1)计算燃料可磨性修正系数 fH=(HGI/50)0.57=(78/50)0.57=1.288 (2)计算煤粉细度修正系数。烟煤煤粉的均匀性指数为1.15 R90=4+0.51.15Vdaf=18.23(%) (3)计算原煤水分修正系数。取Mt=Mar=9.9% fM=1+0.0114(10-Mt)=1.00114 (4)计算原煤灰分修正系数 fA=1+0.005(20-Aar)=0.9814 (5)根据DL/T5145-2002，原煤粒径修正系数 fg=1.0 (6)碾磨件磨损至中后期时出力降低系数。见产品说明书 fe=0.991 (7)根据ZGM113N产品说明书。磨煤机基本出力(按照ZGM95G假设，目前ZGM113N没有数据) BM0=42t/h 将以上结果代入式(4-7)得到磨煤机的出力 BM=51.3t/h(1)本台1913t/h超临界锅炉BRL工况的燃煤消耗量为B=236.55t/h，配有6台ZGM113N型中速磨煤机。5台运行，1台备用。每台磨煤机的最小出力为47.31t/h，小于计算结果51.3t/h，因此磨煤出力足够大。 (2)需要对通风量做进一步计算。 6. 塑性变形能随载荷的去除而消除。( )A.错误B.正确参考答案：A7. 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。 8. 将50cm3的液体水与50cm3的液体甲醇在常温、常压下混合后，其总体积为100cm3。将50cm3的液体水与50cm3的液体甲醇在常温、常压下混合后，其总体积为100cm3。此题为判断题(对，错)。正确答案：真实液体混合过程的体积变化不等于零9. 活度系数、超额性质都与所采用的归一化有关。活度系数、超额性质都与所采用的归一化有关。此题为判断题(对，错)。正确答案：该两概念都是与理想溶液有关，理想溶液和理想稀溶液就是其两种归一化的参考10. 下列是热固性塑料的是( )A、电玉B、聚乙烯C、聚丙烯D、氟塑料参考答案：A11. 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。 12. 铁碳合金相图上的PSK线，用代号( )表示。A.A1B.AcmC.A3参考答案：A13. 分析自然循环锅炉与控制循环锅炉的关系。分析自然循环锅炉与控制循环锅炉的关系。临界压力以下的锅炉都可以做成自然循环锅炉，超高压以下压力(14MPa)的蒸汽锅炉几乎都是自然循环锅炉。 亚临界压力锅炉的饱和水与饱和水蒸气之间的密度差已经很有限，因此自然循环的推动力相对不足。为了解决这一问题，在下降管中增设锅水循环泵，以推动水冷壁中的工质顺利流动；此外为了使水冷壁中工质的质量流量与炉膛热负荷沿着水平方向的分布一致，将水冷壁沿着水平方向划分成若干管组，每个管组入口处装有孔径不同的节流圈，这样就构成了控制循环锅炉。 自然循环锅炉和控制循环锅炉都是汽包锅炉，在亚临界压力(过热蒸汽压力为17.318.3MPa)下，自然循环锅炉的水动力相对不足，水冷壁管子直径较大，循环倍率也较大；控制循环锅炉水动力足够大，属于强制流动，水循环稳定，水冷壁管子直径较小，循环倍率较低。 14. 简述煤的工业分析成分与元素分析成分的关系。简述煤的工业分析成分与元素分析成分的关系。(1)煤的工业分析成分包括固定碳、挥发分、水分、灰分。 (2)煤的元素分析成分包括水分、灰分、碳、氢、氧、氮、硫。 (3)工业分析成分与元素分析成分的关系：元素分析的碳元素的一部分以及全部的氢、氧、氮、硫元素全部包括在工业分析的挥发分中，其余的碳元素以工业分析的固定碳形式存在。 15. 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。 16. 简述炉膛设置折焰角的作用。简述炉膛设置折焰角的作用。使火焰充满度更好；使烟气的转弯过程更加流畅。所以塔式、半塔式锅炉炉膛就没有设置折焰角。17. 纯铁在780时为面心立方结构的-Fe。( )A.错误B.正确参考答案：A18. 导热性差的金属材料，加热和冷却时会产生较大的内外温度差，导致内外金属材料不同的膨胀或收缩，产生较大的内应力，从而使金属材料变形，甚至产生开裂。( )A.错误B.正确参考答案：B19. 风力发电机的接地电阻应每年测试一次。( )此题为判断题(对，错)。参考答案：20. 压力体由( )围成。A.压力面B.受压曲面C.自由液面D.过受压面周界的铅垂平面参考答案：BCD21. 已知锅炉水质标准如下表所示。 锅炉水质标准 (ug/kg) 盐 汽包锅炉 直流锅炉 盐 汽包锅已知锅炉水质标准如下表所示。锅炉水质标准 (ug/kg)盐汽包锅炉直流锅炉盐汽包锅炉直流锅炉SiO2202Fe201Na100.5Cu51计算BMCR工况，一台2008t/h亚临界压力锅炉每小时的给水溶盐量和一台1950t/h超临界锅炉每小时的给水溶盐量。(1)计算BMCR工况，一台2008t/h亚临界压力锅炉每小时的给水溶盐量。 1)SiO2溶解量 m1,SiO2=D100020/106=40.16(g/h) 2)Na溶解量 m1,Na=D100010/106=20.08(g/h) 3)Fe溶解量 m1,Fe=D100020/106=40.16(g/h) 4)Cu溶解量 m1,Cu=D100050/106=10.04(g/h)内径dn=34.93-26.21=22.51(mm)，质量流速 (2)计算BMCR工况，一台1950t/h超临界压力锅炉每小时的给水溶盐量。 1)SiO2溶解量 m1,SiO2=D10002/106=3.9(g/h) 2)Na溶解量 m1,Na=D10000.5/106=0.975 (g/h) 3)Fe溶解量 m1,Fe=D10001/106=1.95(g/h) 4)Cu溶解量 m1,Cu=D10001/106=1.95(g/h)(1)本题计算的两台600WM级锅炉中，亚临界压力锅炉的给水溶盐量大大高于超临界锅炉给水的溶盐量。 (2)超临界压力600MW锅炉的SiO2给水溶盐量只有亚临界压力600MW锅炉的9.71%。 (3)超临界压力600MW锅炉的Na给水溶盐量只有亚临界压力600MW锅炉的4.86%。 (4)超临界压力600MW锅炉的Fe给水溶盐量只有亚临界压力600MW锅炉的4.86%。 (5)超临界压力600MW锅炉的Cu给水溶盐量只有亚临界压力600MW锅炉的19.42%。 22. 假设过量空气系数，渣油的过量空气系数=1.02。计算气体燃料的空燃比。假设过量空气系数，渣油的过量空气系数=1.02。计算气体燃料的空燃比。已知理论空气量，则理论空燃比 S0=1.293Vo/kg/kg (5-16) 设过量空气系数为，则锅炉燃烧过程中的实际空燃比 S=1.293Vo/kg/kg (5-17) 气体燃料的平均摩尔质量 mW=iMWixikg/kmol (5-18) 气体燃料的密度 将已知条件以及我国部分气体燃料的理论空气量表的数据代入式(5-16)式(5-18)得到下表。 国内部分气体燃料的理论与实际空燃比 序号 重油产地 Vom3/m3 (标准状态下) Qar,net(kJ/m3) S0(kg/kg) S(kg/kg) 1 气田煤气 9.49 35600 16.74 1.02 17.08 2 油田煤气 10.33 38270 15.70 1.02 16.01 3 液化石油气 20.24 104670 15.84 1.02 16.16 4 高炉煤气 0.77 3678 0.76 1.02 0.78 5 发生炉煤气 1.18 5650 1.33 1.02 1.35(1)气体燃料的理论空燃比变化范围是0.7616.74，发热量越高，理论空燃比越高。 (2)气体燃料的实际空燃比大约在0.7817.08之间，发热量越高，实际空燃比越高。 (3)在发热量接近的条件下，气体燃料的空燃比大于液体燃料的空燃比。 23. 分析中速磨煤机的冲刷磨损指数适用范围。分析中速磨煤机的冲刷磨损指数适用范围。1.2Ke2.0的煤，MPS，MBF磨煤机；Ke1.2的煤，HP，RP磨煤机；磨损性很强的煤，Ke2.0，使用钢球磨煤机；损性很弱的煤；Ke1.0的煤使用风扇磨煤机。24. 简述正常和非正常火焰传播速度的差别。简述正常和非正常火焰传播速度的差别。正常和非正常火焰传播速度大约为413m/s。爆燃火焰传播速度为10003000m/s，爆燃的同时会引起压力增加到20.67atm以上。25. 有一制冷剂为氨且制冷能力为104kJ的压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度为一15，冷凝温度为25，过有一制冷剂为氨且制冷能力为104kJ的压缩机，在下列条件下工作：蒸发温度为一15，冷凝温度为25，过冷度为5。假设压缩机吸入的是干饱和蒸气，试计算：(1)制冷剂循环速率；(2)压缩机理论功率；(3)制冷系数。并将以上结果与不过冷情况比较，说明什么问题?正确答案：(1)制冷剂的循环量为897kgh；(2)压缩机功率为1794kJh；(3)制冷系数为558。rn 过冷情况: (1)制冷剂的循环量为855kgh；(2)压缩机功率为1710kJh；(3)制冷系数为585。 rn 与不过冷相比相同冷冻量下过冷所用制冷剂循环量较少压缩机功耗低循环制冷系数高。实际应用中抽出一部分制冷量来对制冷剂过冷可以提高制冷效率。(1)制冷剂的循环量为897kgh；(2)压缩机功率为1794kJh；(3)制冷系数为558。过冷情况:(1)制冷剂的循环量为855kgh；(2)压缩机功率为1710kJh；(3)制冷系数为585。与不过冷相比,相同冷冻量下,过冷所用制冷剂循环量较少,压缩机功耗低,循环制冷系数高。实际应用中,抽出一部分制冷量来对制冷剂过冷,可以提高制冷效率。26. 低合金钢按主要质量等级可分为( )。A.普通质量低合金钢B.优质低合金钢C.特殊质量低合金钢D.铁道用低合金钢参考答案：ABC27. 比较水冷壁、高温过热器、低温过热器的传热温差和受热面的大小。比较水冷壁、高温过热器、低温过热器的传热温差和受热面的大小。(1)逆流布置的受热面传热温差最大，受热面积最小，结构最紧凑。 (2)水冷壁为顺流布置的受热面，而且对于临界压力以下的锅炉，工质侧的温度不发生变化，传热温差较小。水冷壁的传热以辐射换热为主，因此水冷壁的温差总体上讲还比较大，结构比较紧凑。 (3)高温过热器为顺流布置的对流受热面，传热温差达到最小值，受热面积达到最大值。 (4)低温过热器为逆流布置的受热面，传热温差达到最大值，受热面积达到最小值。 28. 某台1025t/h亚临界压力控制循环锅炉(300MW)水冷壁共925根，管径为44.5mm6mm。BRL工况：蒸发量D= 904.7t/h。水某台1025t/h亚临界压力控制循环锅炉(300MW)水冷壁共925根，管径为44.5mm6mm。BRL工况：蒸发量D= 904.7t/h。水冷壁压力19.1MPa，入口水比体积v1=0.0013714m3/kg，水冷壁出口温度为361.91，饱和水蒸气比体积为v2=0.0065913m3/kg，饱和水比体积为v2=0.0019353m3/kg。循环倍率K=2.72。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 螺旋管圈，内径dn=44.5-26=32.5(mm)，质量流速为 (2)计算水冷壁入口水平均流速 1=()v1=8910.0013714=1.222(m/s) (3)计算水冷壁出口汽水混合物平均流速 质量含汽率x=1/K=0.3676 2=()v2x+u1(1-x)=3.249(m/s)(1)与600MW超临界压力锅炉水冷壁相比，300MW亚临界压力控制循环锅炉的水冷壁质量流速大大降低，为891kg/(m2s)，约为600MW超临界压力锅炉水冷壁的28.6%，所以汽包锅炉的水冷壁相对安全一些。 (2)本题计算的1025t/h亚临界压力控制循环锅炉的水冷壁出口、入口流速的比值为2.659，说明亚临界压力锅炉水冷壁的工质蒸发过程伴随着明显的容积膨胀过程。因此亚临界压力锅炉水冷壁的工质一侧有可能引起第一类传热恶化。 29. 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。 30. 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。 31. 比较固态排渣炉与液态排渣炉的主要热损失。比较固态排渣炉与液态排渣炉的主要热损失。见下表。 固态、液态排渣炉主要热损失 分类 主要热损失 固态排渣炉 排烟损失q2，机械不完全损失q4 液态排渣炉 排烟损失q2，灰渣物理热损失q6 32. 分析煤的发热量与元素分析之间的换算关系。分析煤的发热量与元素分析之间的换算关系。根据式 Qdaf,gr=335Cd.f+1298Hdaf+63Sdaf-105Odaf-21(Ad-10) 当Cdaf95或者Hdaf1.5%时，Cdaf前面的系数取327;当Cdaf不等于77%时，Hdaf前面的系数取1256。 可见碳元素、氢元素、硫元素含量越高，氧元素、干燥基灰分含量越低，煤的干燥无灰基高位发热量越高。 33. 已知设计煤种Qar,net=25000kJ/kg，Vdaf=38.0%，锅炉燃料消耗量B=329.6t/h，炉膛容积VL=38871m3。计算外高桥电厂已知设计煤种Qar,net=25000kJ/kg，Vdaf=38.0%，锅炉燃料消耗量B=329.6t/h，炉膛容积VL=38871m3。计算外高桥电厂1000MW(2955t/h)锅炉的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)燃烧烟煤的固态排渣煤粉炉的容积热负荷推荐值为140200kW/m3，大容量锅炉可以选的小一些。 (2)外高桥电厂1000MW(2955t/h)锅炉设计煤种的容积热负荷qV=88.0kW/m3，比推荐值下限低37.17%，说明炉膛容积偏大。炉膛中的受热面(主要是水冷壁)面积偏多。临界压力以下锅炉水冷壁中工质的温度基本上是常数，超临界锅炉水冷壁中工质的温度在从省煤器出口水温升高到汽水分离器温度，因此实际的水冷壁面积偏大幅度可能比本题计算结果小。 34. 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。35. 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。 36. 低碳钢可用正火代替退火，以改善其切削加工性能。( )A.错误B.正确参考答案：B37. 简述垂直管屏相对不易发生水动力多值性的原因。简述垂直管屏相对不易发生水动力多值性的原因。垂直管屏水冷壁存在重位压头，因此增加了循环回路的阻力，从而保证了垂直管屏水冷壁相对不易发生水动力多值性的性能。38. 当铸件某部位是白口铸铁时，将加热850-950保温，目的是( )A、石墨细化B、石墨分解C、渗碳体分解为石墨D、石墨分解为渗碳体日参考答案：C39. 低NOx燃烧技术中，SOFA喷嘴的布置导致了炉膛高度大大增加。分析这种炉膛结构对锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度的影低NOx燃烧技术中，SOFA喷嘴的布置导致了炉膛高度大大增加。分析这种炉膛结构对锅炉主蒸汽和再热蒸汽温度的影响。(1)炉膛高度的增加导致了水冷壁面积的增加。 (2)水冷壁面积的增加导致了水冷壁蒸发量的增加，即燃料的热量有较多的比例释放在水冷壁一侧。 (3)因此炉膛高度的增加可能导致主蒸汽、再热蒸汽温度达不到额定值。 (4)不能为了追求烟气中NOx浓度的尽可能低值导致锅炉性能参数达不到额定值。 (5)另外，固态排渣锅炉的炉膛温度较低，低NOx燃烧技术要求主燃区过量空气系数小于1.0，燃烧不完全引起的气体和固体不完全燃烧损失q3、q4会有所增加。 考察NOx燃烧技术的优劣，要从火力发电厂总体经济性方面衡量，不能片面追求单一指标。 40. 分析CFB锅炉的翼型过热器的布置在炉膛中部位置，煤粉炉的壁式再热器布置在炉膛上方的原因。分析CFB锅炉的翼型过热器的布置在炉膛中部位置，煤粉炉的壁式再热器布置在炉膛上方的原因。(1)炉膛温度对比。CFB锅炉炉膛温度为850910，固态排渣煤粉炉膛温度为14001500。 (2)换热方式对比。CFB锅炉的翼型过热器的辐射换热与对流换热比例相当；固态排渣煤粉炉壁式再热器的换热以辐射换热为主。 (3) CFB锅炉的翼形过热器烟气温度比较低，不会引起超温爆管。床料细颗粒对过热器金属的磨损较为严重，需要采取必要的防磨措施。 (4)固态排渣煤粉炉壁式再热器的烟气温度较高，一般在10001100。由于再热蒸汽的压力较低，比体积较大，蒸汽对受热面的冷却效果较差，为了避免超温爆管，将固态排渣煤粉炉壁式再热器布置在炉膛上部。 41. 下列三种材料，( )最适合制造齿轮。A.08F钢B.70钢C.45钢参考答案：C42. 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：ABD43. 分析锅炉循环泵与锅炉结构的关系。分析锅炉循环泵与锅炉结构的关系。(1)锅炉循环泵是安装在下降管中的锅水循环泵。 (2)控制循环锅炉、低倍率循环锅炉、复合循环锅炉会使用循环泵为水冷壁、下降管组成的循环回路提供循环动力。 44. 已知某台1025t/h锅炉汽包长度L=21.25m，内径dn=1.792m，壁厚=0.145m。汽包内构件质量为汽包筒身质量的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19.0MPa。汽包的金属质量为Mqb=167674kg，汽包中水的质量为Mw=3915kg，汽包钢材的比热容为0.46kJ/(kgK)。假定汽包压力在运行中突然下降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18.5MPa饱和水的焓h2=1753.99kJ/kg，饱和温度t2=359.26，19.0MPa饱和水的焓h1=1776.89kJ/kg，饱和温度t1=361.47。 (1)饱和水闪蒸敢出的热量 Q1=Mw(h1-h2)=287987(kJ) 查饱和水性质表，18.5MPa饱和水的汽化潜热r=2488.41-1753.99=734.42kJ/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=361.47-359.26=2.21() (2)金属的吸热量 (3)闪蒸的水量 (1)1025t/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276.1kg，相当于原始水量的2.20%。 (2)1025t/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，因此当锅炉降低负荷需要降低压力时，一次性降低压力的幅度不能太大。 (4)将400、670、1025t/h锅炉的计算结果汇总于下表。由下表可知，随着锅炉容量的增加，汽包质量(Mqb)越来越大；汽包中的水的质量(Ms)越来越大；从正常水位到发生缺水事故所需的时间(tgs)基本上在1min左右；从正常水位到发生满水事故所需的时间(tms)在4678s之间，汽包锅炉对于缺水的敏感性远远高于对满水事故的敏感性。当汽包压力突然降低时(比如汽轮机负荷突然增加时)，随着锅炉容量的增加，饱和水的蒸发(闪蒸)引起的温度降低幅度(t)越来越小，闪蒸引起的水的蒸发量(Msz)越来越大，闪蒸水量占汽包中原有水的质量的百分数(sz)越来越大。 不同容量的汽包锅炉的汽包特性 D(t/h) Mqb(kg) Ms(kg) tqs(s) tms(min) Msz(kg) sz(%) t() 400 48353 7325 66 46 94.1 1.23 3.61 670 95365 12576 68 78 174.2 1.39 2.78 1025 167674 13588 73 73 276.1 2.2 2.21 45. 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。 46. 原则上，由状态方程和Cpig(T)模型就可以计算所有均相封闭体系热力学性质的变化值。原则上，由状态方程和Cpig(T)模型就可以计算所有均相封闭体系热力学性质的变化值。此题为判断题(对，错)。正确答案：47. 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。 48. 不锈钢按其使用时的组织特征可分为( )。A.铁素体型不锈钢B.奥氏体型不锈钢C.马氏体型不锈钢D.奥氏体-铁素体型不锈钢E.沉淀硬化型不锈钢参考答案：ABCDE49. 对于机械零件和工程构件最重要的使用性能是力学性能。( )A、错误B、正确参考答案：B50. 钢的热处理工艺曲线包括哪几个阶段?( )A、加热B、保温C、冷却D、充气参考答案：ABC51. 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：B52. 金属材料的结晶过程是一个( )过程。A.晶核的形成B.晶核的长大C.同素异构转变D.置换参考答案：AB53. 封闭系统中的1kg干度为09、压力为2318106Pa的水蒸气，绝热可逆膨胀至3613105Pa，求此过程的封闭系统中的1kg干度为09、压力为2318106Pa的水蒸气，绝热可逆膨胀至3613105Pa，求此过程的Q和W。 (2)如再恒容加热成为饱和水蒸气，问该过程中的Q和W又是多少。正确答案：(1)对于绝热可逆膨胀,Q=0,W=一1000U,S2=S1。由P1s=2318106Pa,查附录C1,得U1sv=26024Jg,U1sl=94087Jg,S1sv=62861J(g.K),S1sl=25178J(g.K),则U1=U1svx+U1sl(1一x)一24362JgS1=S1svx+S1sl(1一x)=59092J(g.K)由于可确定膨胀后仍处于汽液两相区内,终态压力就是饱和蒸汽压。由P2s=3613105Pa查得U2sv=2550J(g.K),U2sl=58874Jg；S2sv=69299J(g.K),S2sl=17391J(g.K)。U2=U2svx2+U2sl(1-x2)=215775Jg则W=一1000(U2一U1)=27845kJ(2)再恒容加热成饱和蒸汽,W=0,因为查表得U3sv=25583,U3=U3sv=25583cm3g。Q=1000U=1000(U3sv一U2)=1000(25583215775)=40055(kJ)得：(1)27845kJ；(2)40055kJ。54. 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300600MW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。 55. 煤气理论空气量计算。已知气体燃料的理论空气量 (5-7)计算煤气的理论空气量。煤气理论空气量计算。已知气体燃料的理论空气量(5-7)计算煤气的理论空气量。将煤气成分代入式(5-7)得到各种煤气的理论空气量，将计算结果汇总于下表。 我国部分气体燃料的理论空气量 序号 重油产地 CH4 (%) C2H6(%) C3H8(%) C4H10(%) H2(%) CO(%) CO2(%) 1 气田煤气 97.42 0.94 0.16 0.03 0.08 0 0.52 2 油田煤气 93.18 0 3.25 2.19 0 0 0.83 3 液化石油气 0 50 50 0 0 0 0 4 高炉煤气 0 0.00 0 0 2 27 11 5 发生炉煤气 1.8 0.00 0 0 8.4 30.4 2.2 序号 重油产地 H2S (%) N2(%) O2(%) 高位发热量(kJ/m3) 低位发热量(kJ/m3) Vom3/Nm3(标准状态下) 1 气田煤气 0.03 0.76 0 39600 35600 9.49 2 油田煤气 0 3.84 0 44300 38270 10.33 3 液化石油气 0 0 0 113000 104670 20.24 4 高炉煤气 0 60 0 3718 3678 0.77 5 发生炉煤气 0 56.4 0.2 5950 5650 1.18(1)在气体燃料系列中，低位定压发热量高的气体的理论空气量也比较大。 (2)在本题计算范围内，理论空气量最大的燃料为液化石油气，理论空气量最小的气体燃料为高炉煤气。 56. 已知某电厂超临界压力600MW汽轮机的BRL工况的过热蒸汽流量D1=1785t/h，再热蒸汽流量为D2=1484t/h。计算汽轮机已知某电厂超临界压力600MW汽轮机的BRL工况的过热蒸汽流量D1=1785t/h，再热蒸汽流量为D2=1484t/h。计算汽轮机的汽耗率。汽耗率 600MW超临界压力汽轮机机组的汽耗率约为2975g/(kWh)，300MW亚临界压力汽轮机机组的汽耗率约为3117g/(kWh)。 (2)汽轮机的汽耗率越低，汽轮机的效率越高，因此应当大规模安装超临界火力发电机组。 (3)因为不同容量的机组，汽轮机主蒸汽的压力、温度不相同，主蒸汽的焓也不同，因此汽耗率的数值高低只具有相对比较意义。 57. 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(-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。 58. 根据各种压力的锅炉的工质焓压图15-2分析超临界压力锅炉气温调节的方法。根据各种压力的锅炉的工质焓压图15-2分析超临界压力锅炉气温调节的方法。(1)过热蒸汽温度调节方法：用给水泵调节蒸汽压力；用精确的水煤比调节蒸汽温度；用喷水减温法对过热蒸汽温度进行微调。 (2)再热蒸汽温度调节方法：配合低温墙式低温再热器布置，燃烧器喷嘴摆动调节再热蒸汽温度；配合分隔烟道，调节再热器一侧烟气挡板开度，控制流过再热器的烟气量调节再热蒸汽温度；烟气再循环，控制烟气再循环份额，调整再热蒸汽温度。 59. 从各种煤的着火温度分析煤粉炉与层燃炉、流化床锅炉燃烧的区别。从各种煤的着火温度分析煤粉炉与层燃炉、流化床锅炉燃烧的区别。煤块的着火温度：无烟煤，700800；烟煤，400500；褐煤，250450。煤粉气流的着火温度：无烟煤，1000；贫煤，900；烟煤，650840；褐煤，550。 从上述数据可以得到下列结论。 (1)同一种煤，煤块的着火温度低于煤粉气流的着火温度，因此层燃炉、流化床锅炉的着火温度低于煤粉炉。因此，煤粉炉要求炉膛温度必须足够高，否则煤粉气流无法维持稳定的着火过程。 (2)对于煤粉气流而言，无烟煤的着火温度最高。因此，在燃用各种动力煤的锅炉中，燃烧无烟煤的煤粉锅炉的炉膛温度应当最高。 60. 回火的目的：降低淬火钢的脆性，减少或消除内应力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。( )A、错误B、正确参考答案：B