东北大学21春《金属学与热处理基础》在线作业二满分答案75

东北大学21春金属学与热处理基础在线作业二满分答案1. 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。 2. 焊接时在被焊工件的结合处产生( )，使两分离的工件连为一体。A、机械力B、原子间结合力C、粘结力D、A、B和C参考答案：B3. 已知钢球磨煤机的最佳钢球充满系数zj=0.12/(n/nlj)1.75，最佳转速与临界转速之间的关系为nzj/nlj=0.740.8。已知钢球磨煤机的最佳钢球充满系数zj=0.12/(n/nlj)1.75，最佳转速与临界转速之间的关系为nzj/nlj=0.740.8。假定钢球磨煤机工作在最佳转速下，试计算钢球磨煤机的最佳钢球充满系数并对计算结果进行分析与讨论。以0.01为步长，将nzj/nlj=0.740.8代入 得到计算结果汇总于下表。 最佳钢球充满系数与nzj/nlj的关系 nzj/nij zj nzj/nij zj 0.74 0.203 0.78 0.185 0.75 0.199 0.79 0.181 0.76 0.194 0.8 0.177 0.77 0.190 (1)从上表可知，最佳转速与临界转速的比值越高，最佳钢球充满系数越小。 (2)钢球磨煤机的出力越大，简体直径D越大，临界转速越小。临界转速越小，最佳转速与临界转速的比值越高，最佳钢球充满系数越小。因此大型钢球磨煤机的单位容积的钢球装载量会有所下降。 4. 分析煤粉锅炉炉膛尺寸确定过程。分析煤粉锅炉炉膛尺寸确定过程。(1)根据锅炉的主蒸汽、再热蒸汽的压力、温度、流量，煤的收到基低位发热量和同类型锅炉的锅炉效率确定燃料消耗量。 (2)根据炉膛容积热负荷的推荐值范围确定炉膛容积VL。 (3)根据炉膛截面热负荷的推荐值范围确定炉膛截面积FL。 (4)根据VL，FL确定炉膛高度HL。 (5)根据直流燃烧器或者旋流燃烧器的布置形式确定炉膛截面的宽度a和深度b。 5. 已知某台1025t/h锅炉BRL工况的回转式空气预热器烟气流通截面为Fy=47.33m2，烟气入口温度为1=398.8，烟气出已知某台1025t/h锅炉BRL工况的回转式空气预热器烟气流通截面为Fy=47.33m2，烟气入口温度为1=398.8，烟气出口温度为2=139.4，炉膛烟气量为Vy=7.9569m3/kg(燃料)(标准状态下)，锅炉的燃料消耗量为B=125.11t/h。试计算回转式空气预热器的平均烟气流速。(1)计算烟气流量 (2)计算烟气平均流速 (1)本题计算的1025t/h锅炉回转式空气预热器的烟气平均流速为11.6m/s，比省煤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。 6. 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：B7. 已知某台1025t/h锅炉BRL工况的高温再热器烟气入口温度为1=886，烟气出口温度为2=811。片数n=58，直径604已知某台1025t/h锅炉BRL工况的高温再热器烟气入口温度为1=886，烟气出口温度为2=811。片数n=58，直径604炉膛烟气量为7.3205m3/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，高温再热器高度hgw-zr=12.0m。试计算高温再热器的平均烟气流速。(1)计算高温再热器所在烟道的流通截面积 F=(a-nd)hgw-zr=118.3(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锅炉高温再热器的烟气平均流速为8.84m/s，比中温再热器烟气速度略有提高，原因是烟气截面的高度降低，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。 8. 采用热线风速仪测量风管中空气流速，已知热线风速仪的受热金属丝直径d=1mm，材质为铜丝，密度=8666kg/m3，导热采用热线风速仪测量风管中空气流速，已知热线风速仪的受热金属丝直径d=1mm，材质为铜丝，密度=8666kg/m3，导热系数=26W/(mK)，比热容cP=343J/(kgK)，单位长度电阻值R=0.01，空气温度tf=20，表面传热系数h=30W/(m2K)，某时刻起电流强度I=30A的电流突然流经导线并保持不变。试求：稳定时导线表面散热量等于其内部发热量。 单位长度发热量为：=I2R=3020.01=9W 表面对流散热量：=dht 依据热平衡，则，则tw=t+tf=95.5+20=115.5$，故可采用集总参数法求解。 令：=t-tw，则0=t0-tw=20-115.5=-95.5 当导线通电开始瞬间到导线温度与稳定时之值相差为1，即=t-tw=-1 利用集总参数法计算： 解得：=113s 9. 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。 10. 根据金属材料在磁场中受到的磁化程度的不同，可分为( )。A.铁磁性材料B.顺磁性材料C.磁性材料D.抗磁性材料参考答案：ABCD11. 通常不需要型芯和浇注系统即可获得空心旋转体铸件的铸造方法是( )。A、熔模铸造B、压力铸造C、金属型铸造D、离心铸造参考答案：A12. 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。 13. 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：A14. 分析自然循环锅炉水冷壁不易发生第二类传热恶化的原因。分析自然循环锅炉水冷壁不易发生第二类传热恶化的原因。自然循环锅炉的循环倍率一般都大于4。水冷壁中流动的是汽水混合物，而且以水为主。水的流动和蒸发保证了管壁的冷却效果；热负荷高的水冷壁由于自然循环的自补偿作用而增加了水冷壁管内的质量流速。因此自然循环锅炉水冷壁不易发生第二类传热恶化。15. 分析液体燃料的燃点与气体燃料的着火温度的区别以及与动力煤挥发分着火温度的关系。分析液体燃料的燃点与气体燃料的着火温度的区别以及与动力煤挥发分着火温度的关系。(1)液体燃料的燃点指油面上的空气与油的蒸汽的混合物遇到明火可以持续燃烧不低于5s的时间对应的温度。 (2)气体燃料的着火温度指气体燃料与空气的混合物遇到明火发生燃烧的温度。 (3)动力煤挥发分的主要成分为可燃气体，属于成分较为复杂的气体燃料，挥发分与空气的混合物遇到明火可以发生燃烧的温度称为挥发分的着火温度。 16. 合金渗碳钢渗碳后必须进行( )后才能使用。A.淬火加低温回火B.淬火加中温回火C.淬火加高温回火参考答案：A17. 分析回转式空气预热器的烟道入口没有安装在省煤器烟道正下方的原因。分析回转式空气预热器的烟道入口没有安装在省煤器烟道正下方的原因。(1)这种Z形转弯布置有利于吸收尾部烟道的垂直膨胀量。 (2)这种Z形转弯布置可以将烟气中的部分粒径较大的飞灰通过离心力分离下来形成沉降灰，这就减轻了空气预热器的堵灰。 18. 回火是将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。( )A、错误B、正确参考答案：B19. EOS法只能计算纯物质的汽液平衡，而不能计算混合物的汽液平衡。EOS法只能计算纯物质的汽液平衡，而不能计算混合物的汽液平衡。此题为判断题(对，错)。正确答案：状态方程结合混合法则就可计算混合物的汽液平衡20. 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 21. 可锻铸铁中的团絮状石墨由下述方式获得( )。A、由白口铸铁经高温退火从渗碳体分解而得到B、直接从液体中结晶而得C、由灰口铸铁经锻造而得D、上述说法都不对参考答案：A22. 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。23. 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：AB24. 整体热处理分为( )。A.退火B.正火C.淬火D.渗碳参考答案：ABC25. 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。 26. 金属材料抵抗永久变形的能力，称为( )。A.硬度B.塑性C.强度参考答案：C27. 合金钢按主要质量等级可分为( )。A.优质合金钢B.普通合金钢C.特殊质量合金钢D.工程用合金钢参考答案：AC28. 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。29. 铸造铝合金包括( )。A.铝硅铸造铝合金B.铝铜铸造铝合金C.铝镁铸造铝合金D.铝锌铸造铝合金参考答案：ABCD30. 根据过量空气系数与氧气浓度的关系表数据计算锅炉空气预热器烟气出口处的空气焓和烟气焓。根据过量空气系数与氧气浓度的关系表数据计算锅炉空气预热器烟气出口处的空气焓和烟气焓。假设空气预热器烟气出口处的过量空气系数：无烟煤，1.38；贫煤，1.31;烟煤，1.28;洗中煤，1.39;褐煤，1.41。飞灰份额afh=0.95 理论空气焓 Hko=Vo(ct)kkJ/kg 实际空气焓 Hk=Vo(ct)kkJ/kg 理论烟气焓 Hyo=VRO2(c)RO2+VN2o(c)N2+VH2Oo(c)H2OkJ/kg 飞灰焓 烟气焓 Hy=Hyo+(-1)Hko+HfhkJ/kg 按照烟气成分分类 烟气中氧气的焓 HO2o=VO2(ct)O2=0.21(-1)Vo(c)O2kJ/kg 烟气中氮气的焓 HN2=HN2o+0.79(-1)Vo(C)N2kJ/kg 烟气中水蒸气的焓 HH2O=HH2Oo+0.0161(-1)Vo(c)H2OkJ/kg 三原子气体焓 HRO2=VRO2(c)RO2kJ/kg 烟气焓 Hy=HO2+HN2+HH2O+HRO2+HfhkJ/kg 将已知条件代入上述各式，计算结果见下表。 国内主要动力煤的烟气焓(空气预热器烟气出口处)(kJ/kg) 序号 煤种 HN2 HRO2 HH2O HO2 Hfh Hy 1 京西无烟煤 1276 311 84 95 25 1791 2 阳泉无烟煤 1359 317 114 102 21 1912 3 焦作无烟煤 1273 303 101 95 23 1795 4 萍乡无烟煤 1228 278 126 92 27 1751 5 金竹山无烟煤 1267 300 103 95 24 1790 6 西山贫煤 1265 312 110 81 22 1789 7 淄博贫煤 1248 301 114 80 25 1767 8 芙蓉贫煤 1172 290 102 75 25 1663 9 抚顺烟煤 1095 261 164 65 16 1602 10 阜新烟煤 906 223 139 54 25 1346 11 开滦烟煤 1130 268 131 67 31 1627 12 大同烟煤 1349 328 146 80 13 1916 13 新汶烟煤 1170 282 140 69 21 1683 14 徐州烟煤 1199 290 152 71 15 1727 15 淮南烟煤 1149 279 138 68 22 1655 16 义马烟煤 905 229 142 54 18 1348 17 平顶山烟煤 1112 267 132 66 28 1605 18 开滦洗中煤 959 214 117 73 38 1401 19 龙凤洗中煤 897 197 141 68 33 1336 20 鹤岗洗中煤 913 204 121 69 38 1346 21 元宝山褐煤 785 181 146 62 23 1197 22 丰广褐煤 724 161 151 57 28 1122 由上表可知： (1)烟气焓以氮气焓为主，其次依次为三原子气体的焓、水蒸气的焓、氧气的焓、飞灰的焓，个别煤种的计算结果与上述规律略有出入。 (2)即便是灰分很高的褐煤，烟气焓中飞灰焓的比例也很低。作为判据忽略飞灰焓不会引起烟气焓计算结果的较大误差。为了更加直观地说明这个问题，将上表的结果进行数据处理得到下表。由下表可知，飞灰焓在烟气焓中的比例不会超过2.82%。将表3-9绘制成图3-2，可以直观地看出烟气焓中飞灰焓的比例很低。 国内主要动力煤的烟气焓构成(空气预热器烟气出口处) (%) 序号 煤种 rN2 rRO2 rH20 r02 rfh r 1 京西无烟煤 71.24 17.37 4.67 5.33 1.39 100 2 阳泉无烟煤 71.08 16.56 5.96 5.31 1.09 100 3 焦作无烟煤 70.91 16.89 5.61 5.30 1.30 100 4 萍乡无烟煤 70.17 15.85 7.17 5.24 1.57 100 5 金竹山无烟煤 70.82 16.78 5.75 5.29 1.36 100 6 西山贫煤 70.71 17.42 6.13 4.54 1.21 100 7 淄博贫煤 70.58 17.03 6.46 4.53 1.40 100 8 芙蓉贫煤 70.44 17.42 6.11 4.52 1.50 100 9 抚顺烟煤 68.37 16.32 10.25 4.06 1.01 100 10 阜新烟煤 67.28 16.54 10.32 3.99 1.87 100 11 开滦烟煤 69.45 16.45 8.08 4.12 1.89 100 12 大同烟煤 70.41 17.11 7.63 4.18 0.67 100 13 新汶烟煤 69.53 16.78 8.34 4.12 1.22 100 14 徐州烟煤 69.44 16.81 8.78 4.12 0.86 100 15 淮南烟煤 69.39 16.88 8.31 4.12 1.30 100 16 义马烟煤 67.15 17.00 10.52 3.99 1.35 100 17 平顶山烟煤 69.27 16.64 8.24 4.11 1.75 100 18 开滦洗中煤 68.41 15.29 8.35 5.21 2.73 100 19 龙风洗中煤 67.13 14.75 10.56 5.11 2.44 100 20 鹤岗洗中煤 67.83 15.16 9.03 5.16 2.82 100 21 元宝山褐煤 65.56 15.15 12.17 5.17 1.95 100 22 丰广褐煤 64.57 14.39 13.44 5.09 2.51 100 31. 一换热器管内侧流过的水的对流换热表面传热系数为h1=8700W/(m2K)，管外侧制冷剂的换热表面传热系数为h2=180一换热器管内侧流过的水的对流换热表面传热系数为h1=8700W/(m2K)，管外侧制冷剂的换热表面传热系数为h2=1800w/(m2K)，已知换热管子壁厚为=1.5mm，管内径为50mm。管子材料的导热系数为=383W/(mK)。试计算各部分热阻和换热器的总传热系数。分析这是两种流体与管壁之间的传热过程，由于管壁的厚度相对其直径而言较小d，可以将其按平壁处理，依据题目提供的条件，可以利用式=k(tf1-tf2)A(W)(0-4)。水侧对流换热热阻： 制冷剂侧对流换热热阻： 管壁的导热热阻： 总热阻为：R=Rh1+R+Rh2=6.7510-4m2K/W 传热系数：从计算结果看，制冷剂侧和水侧的热阻数量级一样，且高于导热热阻2个数量级。导热热阻的影响相对较小，几乎可以忽略。从热阻的构成看，总的热阻数值更接近于单项热阻最大的那个，为此，提高传热系数主要应从如何有效降低热阻较大的传热环节入手，以本题为例，就是要设法提高制冷剂侧的表面传热系数。 32. 查阅相关文献，找出目前使用较多的沸腾强化扩展表面。查阅相关文献，找出目前使用较多的沸腾强化扩展表面。强化沸腾换热的主要途径是构造众多的孔隙，有利于气泡的形成和发展。目前使用较多的沸腾强化扩展表面有金属烧结表面、Thermoexcel-E管、GEWA-T、TUR-BO-B管等(图)。 33. 分析固态排渣煤粉锅炉与液态排渣煤粉锅炉的燃烧效率的特点。分析固态排渣煤粉锅炉与液态排渣煤粉锅炉的燃烧效率的特点。下表所示为排渣煤粉锅炉燃烧效率的比较。 排渣煤粉锅炉燃烧效率的比较 序 号 热损失 符 号 同态排渣炉 液态排渣炉 1 排烟损失 q2 大 大 2 气体不完全燃烧损失 q3 存在 0 3 固体不完全燃烧损失 q4 大 小 4 散热损失 q5 小 略大 5 灰渣物理热损失 q6 0 稍大 燃烧效率 rs=1-(q3+q4) 理论上讲，液态排渣煤粉锅炉的燃烧效率略大于固态排站煤粉锅炉。 34. 在Fe-Fe3C相图中，A3温度是随着碳的质量分数的增加而上升的。( )A.错误B.正确参考答案：A35. 已知磨损系数a=1410-9mms3/(gh)，飞灰浓度不均匀系数ku=1.0，烟气速度场不均匀系数kw=1.0；管束计算断面出已知磨损系数a=1410-9mms3/(gh)，飞灰浓度不均匀系数ku=1.0，烟气速度场不均匀系数kw=1.0；管束计算断面出的烟气飞灰浓度u(g/m3)管束间最窄处烟气流速=11.5m/s。运行时间=28000h，锅炉额定负荷时烟气流速与平均运行负荷时的烟气流速之比kD=1.15，碳钢管的抗磨系数M=1.0，灰粒碰撞管壁的频率因子=0.15。横向节距s1=142mm，管径d=51mm。灰粒碰撞管壁的频率因子=0.15，计算燃烧褐煤的锅炉省煤器管壁的最大磨损厚度并对计算结果进行分析与讨论。对于褐煤，R90=40%，将数据代入式(8-8)得到R90的数值。管壁的最大磨损厚度为 (8-10) 将已知条件和无烟煤燃烧在省煤器出口处的飞灰浓度表的数据带入上式，得到下表。 燃烧褐煤的锅炉省煤器烟气走廊处管子的磨损速度(运行28000h) 序号 煤种 Vdaf(%) R90(%) u(kg/kg) (kg/m3) u(g/m3) Emax(um) 1 元宝山褐煤 44 40 0.02417 0.4566 11.036 196.2 2 丰广褐煤 55 40 0.03156 0.4566 14.410 256.2(1)假定锅炉每年运行7000h，运行4年以后，燃烧褐煤的锅炉省煤器的最大磨损厚度在196.2256.2um之间。 (2)如果存在烟气走廊，则烟气流速会大大提高。根据上式，最大磨损量与烟气流速的3.3次幂成正比。因此要在省煤器区域回避烟气走廊或者增设防磨装置。 36. 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。 37. 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。 38. 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：ABC39. 分析汽包锅炉和直流锅炉的负荷调节特点的区别。分析汽包锅炉和直流锅炉的负荷调节特点的区别。汽包锅炉的负荷调节分为两步：调整燃料量稳定汽压；调解给水流量调节汽包水位。由于汽包锅炉的负荷、蒸汽压力、温度调整速度比较缓慢，所以控制系统的精度和自动化程度要求较低，甚至可以直接依靠手动操作实现负荷的调整。 直流锅炉负荷调节只有一步：调节合适的水煤比。由于直流锅炉依靠水煤比调节锅炉负荷、蒸汽压力、温度，因此，直流锅炉对于调节精度和灵敏度要求较高，直流锅炉的控制系统都比较复杂、先进。 40. 金属材料的性能包括( )。A.使用性能B.力学性能C.工艺性能D.化学性能参考答案：AC41. 常用的低温钢有( )。A.低碳锰钢B.镍钢C.奥氏体不锈钢D.马氏体不锈钢参考答案：ABC42. 简述发电厂用煤的着火特性。简述发电厂用煤的着火特性。煤粉着火由易到难的顺序为褐煤、烟煤、贫煤(劣质烟煤)、无烟煤。褐煤虽然容易着火，但是发热量太低。因此要维持褐煤的燃烧需要将燃烧器布置成6角或者8角燃烧器切向燃烧。43. 已知某电厂1025t/h锅炉(300MW机组)燃用的煤种为太原西山贫煤，BRL工况燃煤消耗量为B=125.11t/h。收到基氮元素已知某电厂1025t/h锅炉(300MW机组)燃用的煤种为太原西山贫煤，BRL工况燃煤消耗量为B=125.11t/h。收到基氮元素含量为Nar=1.02%，如果不采取脱硝措施，计算该锅炉每年(运行7000h)的氮氧化物排放量。(1)氮元素氧化后生成的产物主要为NO。燃烧反应方程式 (2)假定煤种所有的氮元素全部转化成NO排放到大气中，则每年运行7000h的NO排放量为 (1)如果不采取脱硫措施，1台1025t/h锅炉燃烧西山贫煤每年排放的NO约为19142t/a。 (2) NO是一种酸性气体，与空气中SO3等气体作用形成酸雨降低农作物的产量、危害人类和动物的健康。因此必须对燃煤电厂产生的NO进行净化处理。 (3)目前国内广泛使用的脱硫技术有：选择性催化还原法；选择性非催化还原法等。 44. 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。45. 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。 46. 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。 47. 简述煤粉炉气体不完全燃烧损失可以忽略的原因。简述煤粉炉气体不完全燃烧损失可以忽略的原因。煤粉炉产生的可燃气体主要是CO。煤粉颗粒的燃尽时间为1.82.5s，CO燃尽时间大约为0.001s，因此正常燃烧的煤粉锅炉的气体不完全燃烧损失可以忽略不计。48. 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。 49. 已知某台1025t/h锅炉高温再热器为58排7管圈U形管结构，直径604，内径dn=60-24=52mm。BRL工况：中温再热器过已知某台1025t/h锅炉高温再热器为58排7管圈U形管结构，直径604，内径dn=60-24=52mm。BRL工况：中温再热器过热蒸汽流量Dzr=788.5t/h，再热蒸汽入口压力3.64MPa，出口压力3.6MPa，入口蒸汽温度481，出口蒸汽温度540。计算高温再热器的质量流速和入口、出口蒸汽流速。查水蒸气特性表，3.64MPa，481入口水蒸气比体积v1=0.0926422m3/kg。 质量流速 后屏过热器入口蒸汽流动速度 1=v1=2540.0926422=23.5(m/s) 查水蒸气特性表，3.60MPa，540，出口水蒸气比体积v2=0.1018854m3/kg。 低温过热器入口蒸汽流动速度 2=v2=2540.1018854=25.9(m/s)(1)高温再热器的出口、入口蒸汽速度比为1.100，基本上为匀速流动。 (2)高温再热器与中温再热器质量流速之比为1.0。说明高温再热器和中温再热器都处于半辐射换热区域。 50. 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51. 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：B52. 熔炼铁液时加溶剂作用是催化剂。( )A、错误B、正确参考答案：A53. 分析燃煤发热量、挥发分降低对现役煤粉锅炉低NOx燃烧技术的影响。分析燃煤发热量、挥发分降低对现役煤粉锅炉低NOx燃烧技术的影响。(1)煤的发热量、挥发分降低，会使着火不稳定；低NOx燃烧技术要求在主燃区的过量空气系数1.0，这对着火稳定性不利。 (2)煤的发热量、挥发分降低会使煤粉燃尽时间延长，炉膛内的燃烧中心位置垂直向上移动。主燃区的过量空气系数1.0会使焦炭燃烧过程中形成的烟气的CO浓度升高，造成较多的气体不完全燃烧损失。 (3)当燃煤发热量、挥发分降低时，保证燃烧稳定的措施是增加燃烧器区域的卫燃带面积，以提高燃烧器区域的温度。 (4)至于降低NOx带来的收益和与之相伴烟气中的CO浓度升高带来的燃料消耗量的增加引起费用引起的最终效果，需要经过计算和实验之后才能确定。 54. 分析再热器烟气侧调温方式。分析再热器烟气侧调温方式。(1)烟气再循环原理：将一部分低温烟气回送至炉膛，通过降低烟气温度和增加烟气流量，将炉膛中的一部分辐射吸热量转化为对流吸热量。从而提高再热器的吸热量，提高再热蒸汽出口温度。如果再循环烟气从炉底进入炉膛，会引起炉膛烟气温度下降，对煤粉气流的着火、燃尽有负面影响。如果再循环烟气从折焰角下部进入炉膛，则烟气再循环对炉膛的着火、燃尽的负面影响较小。 (2)摆动直流燃烧器喷嘴角度或者在不同的一次风喷嘴层中投入不同量的煤粉，调整炉膛火焰中心的垂直高度，进而调整炉膛上部受热面的吸热量。此时再热器的低温部分要以壁式再热器的形式布置在炉膛上部前墙和左右侧墙的前部。此处的过热器只有分隔屏(大屏、前屏)，分隔屏的片数为46片，烟气的有效辐射层厚度较大，烟气的黑度较大，烟气的辐射能力较强。因此燃烧器向上摆动喷嘴或者将上面几层一次风喷嘴的给粉量调大，可以提高低温再热器的辐射吸热量。而低温再热器的受热面积和再热蒸汽焓增的主要部分就发生在低温再热器中，因此直流燃烧器向上摆动的角度或者旋流燃烧器上面几层一次风喷嘴煤粉流量的增加幅度可以提高再热蒸汽出口温度。反之，将直流燃烧器的一次风喷嘴向下摆动或者将旋流燃烧器的下面基层一次风喷嘴的煤风流量提高会降低再热蒸汽的出口温度。 (3)分隔尾部烟道，用挡板开度调整流过低温再热器的烟气量来调整低温再热器的吸热量。尾部烟道低温再热器部分的烟气温度一般在600800。辐射换热份额已经比较低，低温再热器的传热过程以对流换热为主。如果提高低温再热器一侧烟道的挡板开度，可以增加低温再热器的烟气流量，从而提高低温再热器的吸热量，最终提高再热蒸汽的出口温度。反之，如果降低低温再热器一侧烟道的挡板开度，可以减小低温再热器的烟气流量，从而降低低温再热器的吸热量，最终降低再热蒸汽的出口温度。 (4)低温再热器无论在受热面积还是水蒸气的吸热比例，都是再热器的主要部分。烟气再循环法、摆动燃烧器喷嘴角度法、分隔尾部烟道挡板调温法都是通过调整低温再热器的吸热量达到调整再热蒸汽出口温度的目的。 55. 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。56. 铁碳合金相图上的共晶线是( )。A.ECF线B.ACD线C.PSK线参考答案：A57. 简述水的温度升高，表面张力下降，汽泡破裂难度增加的原因。简述水的温度升高，表面张力下降，汽泡破裂难度增加的原因。水分子之间的吸引力是范德华力，数值基本上不变。随着水温的提高，水分子的热运动加剧，水分子之间的排斥力增加，表面张力下降。汽泡是一种以范德华力为吸引力的单分子封闭膜，表面张力的下降表明构成单分子膜的分子之间吸引力(拉力)下降。一方面范 德华力基本上不变，另一方面水分子膜上的分子之间的拉力下降，因此汽泡难以破碎。 58. 08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数为( )。A.0.08%B.0.8%C.8%参考答案：A59. 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。 60. 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：