热工过程及设备
热加工工艺及设备
热加工工艺及设备1.引言1.1 概述热加工工艺是一种通过加热材料，使其发生物理或化学变化，以达到特定的加工目的的工艺过程。
与冷加工相比，热加工更适用于高温、高压的加工需求，常见于金属加工、塑料加工、玻璃加工等领域。
热加工工艺因其广泛的应用领域，可以根据不同的目的和材料特性进行多种分类。
常见的热加工工艺包括热处理、热轧、热锻、热喷涂等。
这些热加工工艺通过控制温度、时间和加工方式，改变材料的结构和性能，达到提高材料硬度、延展性、韧性等目的。
而在热加工过程中，热加工设备则起到关键的作用。
热加工设备根据不同的加工需求和工艺流程，可以分为多种分类。
常见的热加工设备包括热处理设备、热轧设备、热压设备等。
这些设备通过提供适当的温度和压力条件，实现对材料的加工和形变，从而满足不同行业的加工需求。
综上所述，热加工工艺及设备在许多行业起到了重要的作用。
本文将深入探讨热加工工艺的定义、分类，以及各类热加工设备的概述和分类，旨在为读者全面了解和认识热加工领域提供参考。
文章结构部分的内容可以参考以下写法：1.2 文章结构本文主要介绍热加工工艺及其相关设备。
文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对热加工工艺进行了概述，简要介绍了热加工的定义和分类。
随后,给出了文章的结构。
正文部分主要分为热加工工艺和热加工设备两个小节。
热加工工艺小节详细介绍了热加工工艺的定义以及其分类。
通过对各类热加工工艺的解析，读者可以对不同的热加工工艺有更清晰的认识。
热加工设备小节则概述了热加工设备的基本情况，并对其进行了分类。
这一部分将使读者对热加工设备有一个初步的了解。
结论部分对本文进行总结。
首先总结了热加工工艺的特点和应用领域，再总结了热加工设备的特点和适用范围。
这一部分旨在回顾全文所介绍的内容，并提供进一步思考和研究的方向。
通过以上的文章结构，读者可以全面而系统地了解热加工工艺及其设备。
每个部分的详细内容将为读者提供相关知识，并使读者对热加工工艺及其设备具备更深入的理解。
热工过程与设备习题解答
6.倒置容器搞1.6m，内部充满200℃的热空气，外界为0℃的冷空气，试计算：⑴Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面处的几何压头与静压头各为多少？⑵三种情况下的能量总和为多少？⑶将三种情况图示并加以讨论。
解：(1)求三截面的几何压头和静压头。
倒置容器内热空气(200℃)的密度为：ρh= 1.293×273/(273+ 200)= 0.75kg/m3冷空气(0℃)的密度为ρa= 1.293kg/m n3。
先求三截面的几何压头。
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，则h g1= 0h g2= 9.81×0.4×(1.293- 0.75)= 2.13(Pa)h g3= 9.81×1.6×(1.293- 0.75)= 8.52 (Pa)再求三截面的静压头。
由于容器倒置，底部与大气相通，则h s3= 0，又由于容器内部的空气处于静止状态，则：h k1= h k2= h k3= 0，h l= 0，故有：h s1+ h g1= h s2+ h g2= h s3+ h g3简化后，得：h s1= h s2+ h g2= h g3对于Ⅰ-Ⅰ：h s1= h s3+ h g3= 0+ 8.52=8.52(Pa)对于Ⅱ-Ⅱ：h s2= h s1-h g2=8.52-2.13=6.39(Pa)对于Ⅲ-Ⅲ：h s3= 0(Pa)。
(2)三种情况下三个截面的能量总和，即(h s+ h g)，经计算都是8.52Pa。
三截面的能量分布，见下图。
从图可以看出：倒置容器中的三个截面，几何压头与静压头之间相互转换，但各截面的能量总和不变：Ⅰ-Ⅰ截面的静压头变成了Ⅱ-Ⅱ截面的几何压头和静压头以及Ⅲ-Ⅲ截面的几何压头。
7.炉子高3m，内部充满1000℃的热烟气，外界为20℃的冷空气，忽略气体运动速度的变化及能量损失，计算当0压面在窑底、窑中、及窑顶时，各截面的静压头和几何压头各为若干，并将此三种情况分别绘图表示。
热工过程与设备-3.传热学01-传导.
Q
1
t t
F
1 1
1
2
t t R
1 t1
2
Q
2
t t
F
2 2
3
2
3
t t R
2 t2
3
电热（阻）网络图
Q
3
t t
F
3
3
4
t t R
3 t3
4
将上述三式移项分别可得：
t1 - t2 = Rt1 · Q1； t2 - t3 = Rt2 · Q2；
t3 - t4 = Rt3· Q3 ∵
已知粘土砖及红砖的导热系数分别为： λ粘土砖＝0.70＋0.55×10-3t （W/m.℃）; λ红砖＝0.46＋0.44×10-3t （W/m.℃）。
的直接接触，依靠物质的分子、原子、自由电子 等微观粒子热运动而进行的热量传递现象——导 热。
导热
1、1 导热基本定律—付里叶定律
表达式： （一维稳定） 稳态 非稳态
t q x t Q F x
t dq d x t dQ dF d x
（w /m c）or（KJ /m²hr c/m）
（2）
const
dt q dx t 0 1 t
q
t t
1
2
0 1 t av
tx
t t
1
2
av
1
β =0
t
1
1
2
2 qx
0
随温度变化时，可视为平均温度下的平均导热系数
平壁内温度呈曲线分布
利用公式
2011-2012(1)热工过程及设备课件
主 讲：周永强
温 州 大 学
第5章
热 工 设 备
第5章 热工设备 本 章 要 点：
掌握玻璃、陶瓷、水泥的高温制备过程和相应 窑炉的结构及工作原理。
第5章 热工设备
问题
1.无机非金属材料生产都使用哪些热工设备？ 玻璃？ 水泥？ 陶瓷？ 2.无机非金属材料生产常用的窑炉有哪些？ 玻璃？ 水泥？ 陶瓷？
⑧加速剂的应用。
第5章
热工设备
5.2 玻 璃 熔 窑
二、熔化设备——熔窑
（一）熔窑分类
一般分类：池窑和坩埚窑。
按作业方式：连续作业熔窑和间歇作业熔窑； 按加热方式：火焰窑和电热窑及火焰－电热窑 按烟气余热回收设备：蓄热式窑，换热式窑 ； 按窑内火焰流动方向：横焰窑，马蹄焰窑，纵焰窑 ；
按制造的产品：平板玻璃窑，日用玻璃窑；
第5章 热工设备
二.窑炉的分类5.1 Nhomakorabea概
述
无机材料工业窑炉的种类甚多，其分类如下：
1. 按产品种类：水泥窑；陶瓷窑；玻璃窑；石灰窑；耐火材料窑等。
2．按烧成产品的状态： a.适于煅烧块、粒状物料的窑。如回转窑、立窑等；
b.适于烧制成型制品的窑。如隧道窑、倒焰窑等；
c.适于熔制玻璃的窑，如池窑、坩埚窑等。 3．按作业的性质分：连续式窑；半连续式窑；间歇式窑。
第5章
热工设备
5.2 玻 璃 熔 窑
第5章
热工设备
5.2 玻 璃 熔 窑
第5章
热工设备
5.2 玻 璃 熔 窑
四、玻璃熔制主要工艺制度与控制
1. 温度制度与控制
玻璃池窑中玻璃液流动状况
图5-1 玻璃池窑中玻璃液流动状况
一端为投料池，一端为制品的成型，中间最高温度为热点。 热点温度：依据玻璃组成、耐材和窑的寿命而定。 测温方法：常用的是热电偶、辐射高温计和光学高温计。
热工过程及设备25PPT课件
cba 炉气炉气体膛沿射断途流面摩动形擦量状阻作 用力尺而寸损引 的失起 变的 化压 引
压力力起变制的化变度气 以化体 及流 与速 之 的影相响应因的素静压力
的改变
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2.7.炉1 炉膛子尺宽寸度的的确确定定
单排料时 B=L+2a
双排料时 B=2L+3a
Chap.2 Continuous Reheating Furnace
连续加热炉
• Thermal Process
• Equipment Configuration
• Equipment Materials
• Energy-Saving Measures
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G:\工况（推钢炉）.avi
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2优.4点多：多段段式式连连续续加 加热炉热可炉以
下加热段一 般供入较多的燃 料，因为一方面 考虑到冷却水管 吸热和遮蔽作用， 03.12.2另020一方面考虑到
03.12.2020
2.3三三段段式式连连续续加 加热炉热沿炉炉长分
为均热段、加 热段和预热三 部分 。一般加 热段炉温在 1350~1450℃ 左右。
各段热量分配大 概为：均热:上
03.12.2加020热:下加热为
《热工过程及设备》课程教学大纲
《热工过程及设备》课程教学大纲课程编号： ABCL0210课程名称：热工过程及设备英文名称： Thermal process and equipments in ceramic industry课程类型：选修课程学分数：2.5课程学时数：40授课对象：材料化学本课程的前导课程：大学物理、高等数学一、课程简介热工过程及设备课程由热工理论和热工设备两部分组成。
热工理论包括气体力学、传热学、燃烧学等，气体力学是研究气体平衡和流动规律的科学、传热学是研究热量传递规律的科学，燃烧学是研究燃料燃烧过程基本规律及其应用技术的科学，这三大学科是无机非金属材料热工过程的理论基础。
热工设备包括隧道窑、辊道窑、梭式窑等多种陶瓷工业窑炉，是陶瓷工业生产最重要的热工设备。
通过本课程的设置和学习，使学生获得一定的热工基础理论知识和陶瓷窑炉知识，掌握气体力学的基本知识及其在窑炉系统中的应用；了解各类传热规律机理及影响因素，可进行一般传热情况下的温度和传热量的计算；了解燃烧基本概念和理论，掌握燃料的燃烧计算方法，了解燃烧装置的性能和结构；了解隧道窑、辊道窑、梭式窑等陶瓷工业常用窑炉的结构和工作原理。
二、教学基本内容和要求（一）气体力学在窑炉中的应用课程教学内容：理想气体方程；气体的力学性质；稳定态一元流能量方程、二流体伯努利方程式；气体流动阻力损失和阻力系数；窑炉系统中气体的流动；分散垂直气流法则；气体射流简介；烟囱的工作原理。
课程的重点、难点：二流体伯努利方程式；分散垂直气流法则；烟囱的工作原理。
课程教学要求：1、了解气体的物理属性和理想气体方程；2、理解二流体伯努利方程的推导和计算。
3、掌握气体通过小孔、炉门的计算；4、理解分散垂直气流法则及其适用条件；5、了解气体自由射流的形成和形状特点；6、了解烟囱的工作原理。
（二）导热课程教学内容：传热方式和特点；傅里叶定律，导热微分方程及定解条件，一维稳态导热计算；非稳态导热过程的概念，集中参数法求解非稳态导热问题；牛顿冷却定律，对流换。
热工过程与设备 2
一、填空题轻柴油牌号是根据其的凝聚点标定的汽油牌号是根据辛烷检验CO2用KOH检验O2用焦性没食子酸钾流体的流动湍流（紊流），层流煤的工业分析法是测定：挥发分（V）固定炭(FC) 灰分(A) 水分(M) 的含量角系数特性相对性自见性完整性兼顾性分解性标煤发热量29270kj/kg（即7000kcal/kg）传热的基本方式有：导热对流换热辐射换热热辐射的基本定律：普朗克辐射定律维恩偏移定律史蒂芬—波尔茨曼定律兰贝特定律气体燃料燃烧过程可分为：混合着火燃烧三个阶段。
重油牌号是根据重油的: 恩氏粘度标定的；轻柴油牌号是根据其的凝聚点标定的。
根据炭化程度，煤可分为: 泥煤褐煤烟煤无烟煤隧道窑可划分为：预热带烧成带冷却带三带。
为减少漏气，隧道窑的窑车与窑墙之间设有曲封和砂封结构。
火焰的焰性可分：氧化还原中性煤的工业分析是测定：挥发分固定炭灰分水分的含量。
二、名词解释辊道窑：通道扁平，以平行排列辊棒转动输送制品的连续性窑炉。
辐射角系数：黑体1向半球空间辐射的能量投射到黑体2表面的百分数。
导温系数：又称热扩散系数，说明物体被加热或冷却时物体内部各部分温度趋向一致的能力。
燃料的发热量或热值：单位质量或体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量。
三、问答题1、确定烧成制度的原则是什么？（1）在各阶段应有一定的升（降）温速率，不得超过。
（2）在适宜的温度下应有一定的保温时间，以使制品内外温度趋于一致，皆达到烧成温度，保证整个制品内外烧结（3）在氧化和还原阶段应保持一定的气氛制度，以保证制品中的物理--化学过程的进行（4）全窑应有一个合理的压力制度，以确保温度制度和气氛制度的实现，2、简述隧道窑急冷阻挡气幕的作用？为了缩短烧成时间，提高制品质量，坯体在冷却带700度以前急冷，同时亦为阻挡气慕，防止烧成带烟气倒流至冷却带，避免产品熏黑。
3、简要分析影响对流换热系数的因素？4、烟囱的工作原理？由于烟囱中的热烟气受到大气浮力的作用，使之由下而上自然流动，在烟囱底部形成负压，而使窑内热烟气能源源不断地流入烟囱底部5、提高实际燃烧温度的途径？6、什么是饱和沸腾？饱和沸腾时，随壁面过热度增高沸腾会经过哪3个状态？液体温度始终保持大于液体的饱和温度，则称为饱和沸腾7、隧道窑中的窑墙的作用是什么？（1）与窑顶一起，将隧道与外界分隔，在隧道内燃烧产物与坯体进行热交换（2）窑墙要支撑窑顶，要承受一定的重量（3）窑墙内壁温度约等于制品的温度，而外壁接触大气，其温度较内壁低，因此热量自内壁通过窑墙向外壁散失，必须要保温。
热工过程及设备复习题
名词解释1.缩流系数：气流最小截面和小孔截面之比值。
（P23）2.湿球温度:当前环境仅通过蒸发水分所能达到的最低温度。
（P154）3.露点：湿空气的湿含量不变而被冷却，一直冷却到湿空气达到饱和状态而即将凝结成水的温度称为露点。
（P154）4.辐射力：表明单位时间内单位面积上物体向半球空间辐射的所有波长的总能量。
（P93）5.燃料的热当量：燃料的热值与标准燃料热值之比。
（P191）6.马赫数：气流速度和当地音速的比值。
（P31）7.单色辐射力:单位时间内物体的单位表面积向半球空间发射的某一特定波长的辐射能量（P93）8.低位发热量：单位质量或者体积的燃料完全燃烧，燃烧产物中水汽冷凝为20°C的水蒸气时所放出的热量。
（P187）9.延迟着火现象：当气体燃料与空气的混合物加热至着火温度后，不能立即将邻近层气体温度升高而燃烧的现象。
（P216）10.稳定温度场：物体各点的温度不随时间的变化而变化的温度场。
（P59）11.干球温度：从暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度表上所读取的数值。
（P154）12.工艺点火：热源在某处点火，燃烧火焰向其他方向传播，然后整个系统达到着火的过程。
（P213）13.燃油的雾化：将油流股通过重油烧嘴破碎成细小颗粒的过程。
（P226）填空1.滞止状态发生在（速度为0的截面）。
2.窑内气体通过窑壁向周围散热过程为（综合传热）。
3.（黑体）是在相同温度下辐射能力最强的物体。
4.一般而言，金属比非金属导热系数值是（较高的）。
5.气体的组成，常用各成分所占（体积）百分数表示。
6.定向辐射强度与方向无关的规律称为（兰贝特定律）。
7.储油罐中油的加热温度应严格控制在（油品的自燃点）以下。
8.流体经过管内进行对流换热时，当（）时，要进行入口效应修正。
9.在（）流动的流体中声音不可能进行逆流传播。
10.燃料的燃烧操作计算中氮平衡的含义是（计算实际空气量）。
11.我国动力用煤按照煤中可燃烧基挥发分含量大小进行分类，其中烟煤的挥发分含量是（10-45%），无烟煤是（≤10%）。
陶瓷热工过程及设备汇总
P1 1 1
1
2
2
P2 2 2
2
2
2
• 由于：热力学能 h P •
R p 又： h C pT 1 T 1
• 故可压缩气体的伯努力方程式可写为： •
1
RT1
P 1
12
2
1
RT2
㈡理想可压缩气体的伯努力方程式
• 前提：可认为是绝热流动，另外位能变化很小，可忽 略不计；这样气体所具有的能量包括：压力能、热力 学能和动能。 • 根据能量守恒定律，建立1-1至2-2截面的可压缩气体 的伯努力方程式：
1 P1 ρ1 u1 T1 1 ω1 2 P2 ρ2 u2 T2 2 ω2
可压缩气体在管道内流动
• 1．窑炉系统内气体流动的特点
• 陶瓷窑炉内一般正负压不大20～200PA，
某一小段温差小，故窑内气体可看作不可压缩
气体，另外窑内热气体还要受外界空气浮力的 影响 。
2．两气体伯努力方程式的推导
• 前提：系统内热气体作稳定而连续的流动，外界冷空气认为是静 止的。
• 热气体： P1 gZ1
动压头转变为静压头； • ※当气体在等径管道中由下向上流动时，则几 何压头转变为静压头； • ※当热气体在收缩的垂直管道内向上流动时， 则压头发生综合转变。 • ※注：由于压头损失发生在气体流动时，故只 有动压头才能转变为压头损失，且不可逆。
三．动量方程式
• 前提：稳定态流管，作用在此系统的外 力代数和为 F • 据牛顿第二运动定律：
陶瓷热工过程及设备教学课件下载-样章.ppt
陶瓷热工过程及设备
第一章 窑炉中的气体力学
热工过程与设备
《热工过程与设备》
[例题1]已知发生炉煤气的干基组成如下： 气体成份 COd H2d CH4d O2d N2d CO2d (体积%) 29.8 15.4 3.7 0.2 43.2 7.7
COd% = [100 / (100 - H2Ow)]×COw% COd%：煤气干基组成中CO的含量； COw%：煤气湿基组成中CO的含量。
《热工过程与设备》
②已知煤气的干基组成，求湿基组成。 如果已知煤气的干基组成和1mn3的干煤气在某温
度 下的饱和水蒸汽量G(或煤气的温度t，据此可查附 录8得G值)，求湿基组成？ a.先按下式求得湿基组成中的水分含量：
其组成又分干基组成和湿基组成。
《热工过程与设备》
干基组成不包含水分，即： COd% + H2d% + CH4d% + CnHmd% + CO2d% + N2d% +… = 100%
湿基组成包含水分，故： COw% + H2w% + CH4w% + CnHmw% + CO2w% + N2w% +… + H2Ow% = 100%
煤气的温度为26℃，求煤气的湿基组成。 解：查附录8，当煤气的温度为26℃时，饱和水蒸 汽含量为G = 27.60g/m3。 据此可计算出该煤气的水分含量为： H2Ow = 0.124G /(100 + 0.124G)×100%
= 0.124×27.60/(100 + 0.124×27.60)×100%
热工过程与设备
烟气中：
H ar M ar 22.4 3 0 VH 2O ( ) (m /k g) VH 2O 2 18 100 S ar 22.4 3 0 VSO 2 (m /k g) VSO 2 32 100 N ar 22.4 79 0 VN 2 VO2 (m3 /k g) 28 100 21 79 0 0 VN 2 (1 )VO2 21
0 a 3
理论烟气量： V 0 0.089C ar 0.323 H ar 0.0124 M ar 0.033 S ar 0.008 N ar 0.0263Oar
烟气生成量： V V ( 1)V
0 0 a
实际烟气中： VCO2 C ar 22.4 71.56 22.4 1.33 (m 3 /kg) 12 100 12 100 H ar M ar 22.4 4.23 4.19 22.4 V H 2O ( ) ( ) 0.53 (m 3 /kg) 2 18 100 2 18 100 S 22.4 0.48 22.4 VSO2 ar 0.003 (m 3 /kg) 32 100 32 100 N ar 22.4 79 0.98 22.4 79 VN 2 Va 9.38 7.42 (m 3 /kg) 28 100 100 28 100 100 21 21 0 0 剩余氧：O 2 1） O 2 0.3 Va V （ V 0.3 7.21 0.45 (m 3 /kg) 100 100
二
空气量、烟气量及烟气组成的计算
计算方法有：
分析计算法 分析计算法：根据燃料成分计算 近似计算法：根据燃料种类及发热量近 似计算（经验公式、图表） 还有估算和操作计算 操作计算
热工过程及设备
目录实验一流体力学综合实验 (2)实验二燃料热值的测定（氧弹法） (7)实验三球体法导热系数的测定. (12)实验四套管换热器液-液换热实验 (16)附录1 铜－康铜热电偶分度表错误！未定义书签。
附录2 精密数字温度温差仪使用方法 (21)实验一 流体力学综合实验流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图 1 所示6.实验管段组7.支架8.计量水箱 利用这种实验台可进行下列实验： 雷诺实验；能量方程实验；一、 雷诺实验1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。
2．实验装置在流体力学综合实验台中， 雷诺实验涉及的部分有高位水箱、 雷诺数 实验管、阀门、伯努力方程实验管道、 颜料水（蓝墨水） 盒及其控制阀门、 上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。
3．实验前准备（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。
开启水泵，全开上水阀门，把水箱9.回水管 10.实验桌图 1 流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱2.上、回水管3.电源插座4.恒压水箱5.墨盒注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。
（2）、用温度计测量水温。
4．实验方法（1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。
（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。
按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。
实验数据处理举例：设某一工况下具体积流量Q=3.467×10-5m3/s，雷诺实验管内径d=0.014m，实验水温T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知微v=1.519 ×10-6m2/s 。
热工过程及设备7-8
项 无预热 (No Preheat) 单预热 (Single Preheat) 目(Items) tlk=30℃ tlg=30℃ trk=900℃ trk=1000℃ trk=900℃ trg=800℃ 双预热 (Double Preheat) trk=1000℃ trg=800℃ trk=900℃ trg=1000℃ trk=1000℃
(Double-T)
11
空气入口
接烧嘴A
烟气出口
接烧嘴B
2013-7-9
(Four-channel)
热能工程系 Dept. of Thermal Engineering
技术关键—稳定燃烧区域 (Key technic—steady combustion zone）
稳定燃烧区域 Ⅲ
steady combustion zone
2013-7-9
8
热能工程系 Dept. of Thermal Engineering
蓄热体材质和尺寸 (Material & Size)
材质要求(Material) ：
耐高温、良好传热性能、抗热震性好、强度高 ； (High temperature resistance, excellent conductivety, Heat & Earthquake resistance, high intensity)
2.10.1蓄热燃烧技术(Principle )
空气（气体燃料）温度预热到800℃～1000℃以上;
(Air/Fuel preheated by Flue gas to 800℃～1000℃);
维持低氧状态(Low
O2/Fuel Ratio); CO2 & NOx Emission)； Technology)。
耐火材料热工过程及设备
硅酸盐热工过程及设备教学大纲洛阳冶金工业学校2014 年7 月《耐火材料热工过程及设备》教学大纲一、课程的性质和任务《耐火材料热工过程及设备》是耐火材料专业的一门重要课程，它着重阐述耐火材料生产热工设备的基本理论，主要包括气体运动、传热、传质及燃料燃烧等理论，并运用这些理论分析、研究各类设备的构造、热工特性、操作原理。
本课程以理论教学为主，现场实际教学为辅。
二、课程的基本要求通过《耐火材料热工过程及设备》的学习，要求掌握相关的热工理论。
（1）气体力学以研究窑炉内气体运动的规律，引导窑炉内气体运动的方法；（2）传热学，以研究窑炉内热量交换规律，提高传热速率，减少热量损失的途径；（3）燃烧理论，以了解各类燃料性质及燃烧机理，为合理组织燃烧打下基础。
在掌握以上理论知识的基础上，掌握各种类型热工设备的工作原理，热工特性内容，其中包括燃烧设备，干燥设备，热交换设备，原料煅烧设备，制品烧成设备等。
三、课程内容第一章气体力学1、气体的主要特征。
（必修）2、气体力学基本定律。
（必修）3、气体运动过程的阻力损失。
（必修）4、气体的流出。
（必修）5、可压缩气体的流动。
（省略）6、流股及流股作用下窑内气体运动。
（必修）7、烟囱与喷射器。
（必修）8、流态化原理。
（省略）第二章传热1、传导传热- 导热。
（必修）2、对流换热。
（必修）3、热辐射。
（必修）4、综合传热。
（必修）5、换热器。
（必修）6、不稳定导热。
（必修）7、传质原理。
（必修）第三章干燥过程及干燥设备1、湿空气。
（必修）2、干燥器的物料平衡与热量平衡。
（省略）3、干燥过程。
（必修）4、干燥设备。
（必修）第四章燃料燃烧及燃烧设备1、燃料特性及各类燃料。
（必修）2、燃烧计算。
（必修）3、燃料燃烧过程。
（必修）4、气体燃料燃烧过程及燃烧设备。
（必修）5、液体燃料燃烧过程及燃烧设备。
（必修）6、固体燃料燃烧过程及燃烧设备。
（必修）7、固体燃料气体及煤气发生炉。
（必修）8、燃烧污染及防治。
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目录实验一流体力学综合实验 (2)实验二燃料热值的测定（氧弹法） (7)实验三球体法导热系数的测定. (12)实验四套管换热器液-液换热实验 (16)附录1 铜－康铜热电偶分度表 ...... 错误！未定义书签。
附录2 精密数字温度温差仪使用方法 . (21)实验一流体力学综合实验流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。
图1 流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱2.上、回水管3.电源插座4.恒压水箱5.墨盒6.实验管段组7.支架8.计量水箱9.回水管10.实验桌利用这种实验台可进行下列实验：一、雷诺实验；二、能量方程实验；一、雷诺实验1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。
2．实验装置在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。
3．实验前准备（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。
开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。
（2）、用温度计测量水温。
4．实验方法 （1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。
（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。
按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。
实验数据处理举例：设某一工况下具体积流量Q=3.467×10-5m 3/s ，雷诺实验管内径d=0.014m ，实验水温T=5℃，查水的运动粘度与水温曲线，可知微v=1.519×10-6m 2/s 。
流 速 s m FQ V /255.0014.0410467.325=⨯⨯==-π 雷诺数 207510519.1/225.0014.0/Re 6=⨯⨯=⋅=-v d V线根据实验数据和计算结果，可绘制出雷诺数与流量的关系曲线（图2）。
不同温度下，对应的曲线斜率不同。
3）测定下临界雷诺数调整出水阀门，使雷诺实验管中的流动处于紊流状态，然后缓慢地逐渐关小出水阀门，观察管内颜色水流的变动情况。
当关小某一程度时，管内的颜料水开始成为一条线流，即为紊流转变为层流的下临界状态。
记录下此时的相应的数据，求出下临界雷诺数。
4）观察层流状态下的速度分布关闭出水阀门，用手挤压颜料水开关的胶管二到三下，使颜料水在一小段管内扩散到整的断面。
然后，在微微打开出水阀门，使管内呈层流流动状态，这是即可观察到水在层流流动时呈抛物状，演示出管内水流流速分布。
注：每调节阀门一次，均需等待稳定几分钟。
关小阀门过程中，只许渐小，不许开打。
随着出水流量减小，应当调小上水阀门，以减少溢流流量引发的振动。
二、能量方程实验1、实验目的（1）、观察流体流经能量方程实验管时的能量转化情况，并对实验中出现的现象进行分析，从而加深对能量方程的理解。
（2）、掌握一种测量流体流速的原理。
2、实验装置流体力学综合实验台中，能量方程实验部分涉及的有上水箱、能量方程实验管、上水阀门、出水阀门、水泵、测压管板（图中未给出）和计量水箱等。
3、实验前准备工作开启水泵，全开水阀门使水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱水位始终保持不变，并有少量溢出。
4、实验方法（1）、能量方程实验调节出水阀门至一定开度，测定能量方程实验管的四个断面四组测压管的液柱高度，并利用计量水箱和秒表测定流量。
改变阀门的开度，重复上面方法进行测试。
根据测试数据的计算结果，绘出某一流量下各种水头线（如图3），并运用能量方程进行分析，解释各测点各种能头的变化规律。
沿着流体流动方向增大的；Ⅰ与Ⅲ比较，两点管径相同，所以动能头基本相同，但Ⅲ点的压力能头比Ⅰ增大了，这是由于位置能转化而得来的；Ⅰ与Ⅱ比较，其位置能头相同，但Ⅱ点比Ⅰ点的压力能头大，这是图3 各种水头线由于管径变粗；速度减慢，动能头转化为压力能头；Ⅲ与Ⅳ比较，位置能头相同，但压力能头小了，可明显看出，是压力能头转化为速度能头了。
实验结果还清楚的说明了连续方程，对于不可压缩的流体稳定流动，当流量一定时，管径粗的地方流速小，细的地方流速大。
2）测速能量方程实验管上的四组测压管的任一组都相当与一个皮托管，可测得管内的流体速度。
由于本实验台将总测压管置与能量方程实验管的轴线，所以测得的动压水头代表了轴心处的最大速度。
皮托管求点速度的公式为：h=2gck2=∆h=gcu∆k式中u---毕托管测点处的点速度；c---毕托管的教正系数；∆h---毕托管全压水头与静水压水头差。
ϕ=2Hu∆g联立上两式可得H''ϕ=/h∆c∆式中u--- 测点处流速，有毕托管测定；''ϕ---测点流速系数；H∆---管嘴的作用水头；在进行能量方程实验的同时，就可以测定出各点的轴心速度和平均速度。
测试结果记入表二中，如果用皮托管求出所在截面的理论平均速度，可根据该截面中心处的最大流速。
雷诺数与平均流速的关系，参考有关流体力学求出。
表2-1实验二燃料热值的测定（氧弹法）一.实验目的单位燃料完全燃烧后所放出的热量称为热值，它是衡量燃料质量优劣的重要指标之一。
燃料热值可用氧弹量热计直接测定。
1．了解氧弹量热计的构造和使用，掌握固体燃料热值测定原理和方法。
2．测定量热计的热容量K值。
3．测定燃料的热值。
二.实验原理将已知量的燃料置于密封容器（氧弹）中，通入氧气，点火使之完全燃烧，燃料所放出的热量传给周围的水，根据水温升高度数计算出燃料热值。
测定时，除燃料外，点火丝燃烧，H2SO4和HNO3的生成和溶解也放出热量；量热计本身（包括氧弹.温度计.搅拌器和外壳等）也吸收热量；此外量热计还向周围散失部分热量，这些计算时都应考虑加以修正。
量热计系统在实验在条件下，温度升高1 ℃所需要的热量称为量热计的热容量。
测定之前，先使已知发热量的苯甲酸（量热计标准物质、热值为6329卡/克）在氧弹内燃烧，标定量热计的热容量K。
设标定时总热效应为Q，测得温度升高为Δt，测得热容量为K = Q/Δt量热计的热容量如果已由实验室测定，同学可不必再测。
测定时，再将已知量的被测燃料置于氧弹中燃烧，如测得温度高为Δt x，则燃烧总效应为：Q x = K×Δt x再经进一步修正计算出燃料的热值（具体计算方法见后面）。
三.实验装置量热计的构造(见图1),氧弹的构造(见图2)。
1．搅动棒； 2．外筒； 3．内筒； 4．垫脚； 5．氧弹； 6．传感器；7．点火按键； 8．电源开关； 9．搅拌开关； 10．点火输出负极；11．点火输出正极； 12．搅拌指示灯； 13．电源指示灯； 14．点火指示灯。
四.实验方法和步骤1．煤样准备为保证完全燃烧测定热值的煤样,应粉碎至粒度小于0.2毫米,每次测定称煤样1.0～1.2克精确至0.0002克。
2.点火丝点火丝有镍丝和铁丝,量出点火丝长度,计算点火丝重量(单位长度点火丝重量实验室已测好)。
3.量热计用水量热计外筒中需注满与室温相差不超过0.5℃的水（一般已注好）。
量热计内筒用蒸馏水,为减少散热误差,内筒水温应比外筒水温低0.7℃.内筒注入的水量,以保证水面没至氧弹进气阀的2/3高度为宜,约3000克,需精确至0.5克.4.装样料把氧弹的弹头放在弹头架上,将样品放入坩埚内,把坩埚放在燃烧架上.测量燃烧丝长度,然后将燃烧丝两端分别固定在弹头中的两根电极上,中部贴紧样品.(燃烧丝与坩埚壁不能相碰)在弹筒中注入10毫升的水,把弹头放入杯中（样品为苯甲酸，则不用注水）,用手拧紧。
5.充氧气使用高压氧气瓶充氧必须严格遵守操作规程.开始先充入少量氧气(约0.5MPa) ,然后开启出口,借以赶出弹中空气.再充入约1～2MPa的氧气.6.装置安装将氧弹小心放入量热计内筒，接好点火电线，盖上量热计盖, 插入测温传感器探头，调好精密数字温度温差仪，打开搅拌开关和电源开关，实验开始读数,7. 实验读数实验读数分为三期:初期,主期和末期,三个期互相衔接.初期:由读数开始至点火为初期,用以记录和观察周围环境与量热计在实验开始温度下热交换的关系,以求得散热校正值.初期内半分钟记录温度一次,直至得到11个读数为止.第11个读数作为燃烧前水的温度t h.主期:从第11个读数开始,在此阶段燃烧试样所放出的热量传给水和量热计,并使量热计设备的各部分温度达到平衡.读取初期的第11个读数之后,立即接通点火开关,点火指示灯亮,随之在1～2秒内熄灭表示点火完毕,继续观察温度计读数,在主期内仍半分钟读取一次读数,并逐一记录下来.点火后最初几次温度读数,因上升很快不易读准,可只读到0.01℃,但不少漏读,待温度上升减缓以后,而恢复读到0.001℃,一般在第一个半分钟内温度变化不大,然后就开始迅速上升,达到最高值后,就开始降温,开始下降的第一个温度读数为止为主期,第一个下降的温度读数作为水的最终温度t K。
温度在迅速升高后,也可能不再降低而继续上升,但上升愈来愈慢,这发生在室温较量热计温度为高的情况下.这种情况下,仍需每半分钟读一次温度读数,当这一温度变化每分钟不超过0.003℃时,即认为主期结束,主持最后一个温度读数为水的最终温度t K.末期:这一阶段的目的与初期相同,是为了观察实验终了温度下热交换的关系.主期的最后一个温度读数t K作为末期的第一个读数,此后仍每半分钟读取一次温度读数,至第11次读数,末期结束, 读数也结束.8．装置拆卸实验完毕,关闭搅拌开关和电源开关，拔出测温传感器探头，打开量热计盖, 取出氧弹并擦干。
小心打开氧弹排气阀(切不可先拧开氧弹盖),放出废气,响声停止后再拧开盖,检查弹内与弹盖,如有薄层烟渣或未燃尽的细粒,则实验失败,必须重做.将内筒的水倒掉，擦干量热计所有设备，将弹头置于弹头架上。
五．实验数据记录1）试样重量G2）点火丝燃烧的净重量b3）温度读数：初期、主期、末期；六．实验结果和分析1、计算量热计的热容量K值：K =（ Q b×G +ɡ×b）/（t K-t h+Δt）式中：Q b——苯甲酸（量热计标准物质）的热值为6329 KJ/Kg2、计算燃料燃烧的氧弹热值：Q x=[K（t K-t h+Δt）-ɡ×b]/G KJ/Kg式中：Q x——分析基试样的氧弹热值， KJ/KgΔt——热交换校正值，Δt =（V+V1）×(m+1)/2+V1×rV——初期每半分钟间隔内温度变化的平均值，即初期第1个读数减去第11个读数被10除。