无机材料热工基础课件第七章 玻璃工业窑炉
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热工基础PPT课件
第四节 流体静力学基本方程及其应用
一、静力学基本方程
1.方程式的推导 • 建模：一盛有静止液体的容器
• 受力分析 液柱所受的质量力只有重力
G= -mg=-hAg
表面力： 液柱上表面：-p0A 液柱下表面：pA
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
根据受力平衡有：
p Ap0AghA 0
化简得：
•计示压强会随大气压的变化而改变
• 绝对压强和计示压强的关系
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
绝对压强和相对压强的应用
属于流体的物性和状态的有关公式、计 算、资料数据等多采用绝对压强，例如 理想气体状态方程，饱和蒸汽压，汽轮 机主汽门前的蒸汽参数，凝汽器或除氧 器参数等的压强值。
属于流体工程的强度、测试等有关压强 值多采用计示压强。例如计算受压容器 强度，管道附件公称压力，高压加热器 水侧压力，汽轮机调节和润滑油压，泵 与风机进出口压强等。
一部分是自由液面上的压强p0；另一部分是该点到
自由液面的单位面积上的液柱重量ρgh。当p0有变
化时，液体内部各点的压强也发生同样大小的变化， 这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水压机、液压 传动等水利机械中得到广泛应用。
➢ 在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线性 规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增大。
• 互不掺混的两种液体的分界面，如水和水
银等。
气 水
液
水银
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
例2-1 判断连通器中的等压面
油 水
Ⅲ
Ⅲ
9 10 11
Ⅱ5
Ⅱ
6
7
8
Ⅰ 1
Ⅰ
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3
一、静力学基本方程
1.方程式的推导 • 建模：一盛有静止液体的容器
• 受力分析 液柱所受的质量力只有重力
G= -mg=-hAg
表面力： 液柱上表面：-p0A 液柱下表面：pA
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根据受力平衡有：
p Ap0AghA 0
化简得：
•计示压强会随大气压的变化而改变
• 绝对压强和计示压强的关系
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绝对压强和相对压强的应用
属于流体的物性和状态的有关公式、计 算、资料数据等多采用绝对压强，例如 理想气体状态方程，饱和蒸汽压，汽轮 机主汽门前的蒸汽参数，凝汽器或除氧 器参数等的压强值。
属于流体工程的强度、测试等有关压强 值多采用计示压强。例如计算受压容器 强度，管道附件公称压力，高压加热器 水侧压力，汽轮机调节和润滑油压，泵 与风机进出口压强等。
一部分是自由液面上的压强p0；另一部分是该点到
自由液面的单位面积上的液柱重量ρgh。当p0有变
化时，液体内部各点的压强也发生同样大小的变化， 这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水压机、液压 传动等水利机械中得到广泛应用。
➢ 在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线性 规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增大。
• 互不掺混的两种液体的分界面，如水和水
银等。
气 水
液
水银
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例2-1 判断连通器中的等压面
油 水
Ⅲ
Ⅲ
9 10 11
Ⅱ5
Ⅱ
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Ⅰ 1
Ⅰ
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玻璃热工设备
玻璃工业热工设备
西南科技大学材料学院
1
2
3
4
玻璃工业热工设备
西南科技大学材料学院
玻璃工业热工设备
西南科技大学材料学院
国 内 某 一 玻 璃 厂
玻璃工业热工设备
西南科技大学材料学院
洛 阳 浮 法 玻 璃 厂
玻璃工业热工设备
西南科技大学材料学院
江门玻璃厂
玻璃工业热工设备
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浮法玻璃池窑（平板玻璃） 浮法玻璃池窑（平板玻璃）
✪
液体燃料的燃料器及其在窑上的应用； 燃料器及其在窑上的应用 ❀ 液体燃料的燃料器及其在窑上的应用；
玻璃工业热工设备
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1.0 前言
平板玻璃的发展进程： 1、平板玻璃的发展进程： • 浮法玻璃生产技术是目前平板玻璃生 产技术最大规模的机械化、自动化方法。 产技术最大规模的机械化、自动化方法。 • 最早出现在公元前650年以前。 最早出现在公元前650年以前。 650年以前 • 平板玻璃规模化生产是18世纪出现。 平板玻璃规模化生产是18世纪出现。 18世纪出现 • 20世纪初涌现了各种生产方法，垂直 20世纪初涌现了各种生产方法 世纪初涌现了各种生产方法， 引上法，平拉法，无槽垂直引上法。 引上法，平拉法，无槽垂直引上法。
玻璃工业热工设备
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正面加料
(b)垄式投料机 (b)垄式投料机
(c)振动式投料机 (c)振动式投料机
玻璃工业热工设备
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• 1953年以后开始研究浮法技术，57年取 1953年以后开始研究浮法技术，57年取 年以后开始研究浮法技术 得成功，耗时7 耗资400万英镑。 400万英镑 得成功，耗时7年，耗资400万英镑。 • 我国从65年开始在洛阳玻璃厂研制浮法 我国从65 65年开始在洛阳玻璃厂研制浮法 工艺，71年成功 78年投入工业生产 年成功， 年投入工业生产， 工艺，71年成功，78年投入工业生产，称为 洛阳浮法” “洛阳浮法”。 • 到目前为止，我国有300多家平板玻璃生产 到目前为止，我国有300 300多家平板玻璃生产 厂家，其中2005 2006年二年间 新投产了47 2005－ 年二年间， 厂家，其中2005－2006年二年间，新投产了47 条浮法平板玻璃生产线， 条浮法平板玻璃生产线，使玻璃产量增加了 12606万重量箱 万重量箱。 4000多家玻璃深加工企业 多家玻璃深加工企业。 12606万重量箱。有4000多家玻璃深加工企业。
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1
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玻璃工业热工设备
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国 内 某 一 玻 璃 厂
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洛 阳 浮 法 玻 璃 厂
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浮法玻璃池窑（平板玻璃） 浮法玻璃池窑（平板玻璃）
✪
液体燃料的燃料器及其在窑上的应用； 燃料器及其在窑上的应用 ❀ 液体燃料的燃料器及其在窑上的应用；
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1.0 前言
平板玻璃的发展进程： 1、平板玻璃的发展进程： • 浮法玻璃生产技术是目前平板玻璃生 产技术最大规模的机械化、自动化方法。 产技术最大规模的机械化、自动化方法。 • 最早出现在公元前650年以前。 最早出现在公元前650年以前。 650年以前 • 平板玻璃规模化生产是18世纪出现。 平板玻璃规模化生产是18世纪出现。 18世纪出现 • 20世纪初涌现了各种生产方法，垂直 20世纪初涌现了各种生产方法 世纪初涌现了各种生产方法， 引上法，平拉法，无槽垂直引上法。 引上法，平拉法，无槽垂直引上法。
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正面加料
(b)垄式投料机 (b)垄式投料机
(c)振动式投料机 (c)振动式投料机
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• 1953年以后开始研究浮法技术，57年取 1953年以后开始研究浮法技术，57年取 年以后开始研究浮法技术 得成功，耗时7 耗资400万英镑。 400万英镑 得成功，耗时7年，耗资400万英镑。 • 我国从65年开始在洛阳玻璃厂研制浮法 我国从65 65年开始在洛阳玻璃厂研制浮法 工艺，71年成功 78年投入工业生产 年成功， 年投入工业生产， 工艺，71年成功，78年投入工业生产，称为 洛阳浮法” “洛阳浮法”。 • 到目前为止，我国有300多家平板玻璃生产 到目前为止，我国有300 300多家平板玻璃生产 厂家，其中2005 2006年二年间 新投产了47 2005－ 年二年间， 厂家，其中2005－2006年二年间，新投产了47 条浮法平板玻璃生产线， 条浮法平板玻璃生产线，使玻璃产量增加了 12606万重量箱 万重量箱。 4000多家玻璃深加工企业 多家玻璃深加工企业。 12606万重量箱。有4000多家玻璃深加工企业。
大学无机材料热工基础-热工基础
20XX年复习资料大学复习资料专业：班级：科目老师：日期：无机热工一、名词解释1. 窑内气氛在工业窑炉内，煅烧物料或制品时，不仅有物理过程，还有化学反应。
在窑内，除了原料之间的反应外，物料与周围介质之间也有反应。
如果介质为气体，该气体所具有的性质。
2. 对流传热流体各部分之间发生相对移动时所引起的热量传递过程。
3. 辐射干燥利用辐射元件表面所产生的热能，以辐射方式向物料传热，使其水分蒸发而干燥。
4. 导热热量从物体中温度较高的部分传递到温度低的过程。
5. 短焰燃烧煤气和一部分空气在烧嘴中预先混合，至燃烧空间后进一步与空气混合并燃烧。
6. 陶瓷烧结高温条件下，胚体表面积减少，空隙率降低、机械性能提高的致密化过程。
7. 自然干燥将湿物料堆放在棚屋或室外晒场上，借风吹日晒的自然条件使其干燥。
8. 空气消耗系数实际供给的助燃空气量（Va）与理论空气量的比值。
9. 相对湿度在同温度、同总压下，湿空气的绝对湿度与饱和湿度之比。
20XXXX. 旋风效应旋流型分解炉及预热器内气流作旋回运动，使物料滞后于气流的效应。
20XXXX. 局部损失流体运动方向与流速突然变化，引起流体与管道壁的直接撞击增加及流体内部涡流的加剧，伴随产生的机械耗损。
20XXXX. 黑体投射到物体上的辐射能全被物体吸收的物体二、填空题1. 超临界流体干燥中常用的是二氧化碳流体。
它兼具液体和气体的性质，具有扩散性能好和溶解性强两大优点。
2. 空气的湿度主要表示方法有绝对湿度，相对湿度，湿含量。
3. 无机材料工业的燃料种类有固体燃料，液体燃料，气体燃料。
4. 湿物料中含水率的表示方法有绝对水分，相对水分。
5. 火焰池窑结构包括玻璃熔制，热源供给，余热回收，排烟四大部分。
三、简答题1. 请简述分解炉的旋风效应及其对料粉和煤粉分解的影响。
⑴旋风效应：旋流型分解炉及预热器内气流作旋回运动，使物料滞后于气流的效应。
⑵对粉料的影响：延长物料在炉内停留时间，使气流与粉料间产生相对运动而使料粉滞留，炉内气流依靠附壁效应使料粉浓度增加而不落料现象，分解时间增加，达到预期分解效果。
《热工基础与设备》第01章-窑炉气体力学-120页PPT资料
f
uF
d
dy
f F
分析： 阻力 耗能
d dy
阻力 耗能
d dy
** 温度对流体粘度的影响
理想流体和实际流体
u
d
dy
05.01.2020
11
粘性流体所产生的内摩擦力由牛顿粘性定律确定: τ=μdω/dy （N/m2）
式中 dω/dy：速度梯度，1/s； τ：剪切(应)力，N/m2； μ：粘度，也称动力粘度系数，N·s/m2即 Pa·s。
P2
压力传递（帕斯卡定律）
H1>H2
P1<P2
上部位能>下部位能
下部压能>上部压能
--能量可以相互转换
P2 Pagh
--液面是压强的关系面
P 2 P 1 g H 1 H 2 --液面高度可以计算压强
05.01.2020
23
3 应用举例（一）
例题：如图所示的窑炉，内部充满热烟气，温度为1000℃，烟气标
Ta
05.01.2020
33
流体静力学基本方程
对于大气：R’ = 287.1; δ= 0.0065
如：pa = 760 mmHg
Ta = 273 k
H = 2000m
则：
p = ？mmHg
此时：氧浓度为海平面的 ？ %.
05.01.2020
34
例题：已知油层的高度和密度为：h1=1m， = 800kg/m3`；水层的高 度和密度为： h1=0.8m， =1000kg/m3，试判断（1）pA=pA’，pB=pB’ 是否成立? （2）水在右边细玻璃管的高度h.
右边：Pa’=P2+mρg+hρAg; 左边：Pa =P1+(m+h)ρg;
玻璃工业窑炉 第一章窑炉概述 第一节玻璃的熔制过程
1 玻璃工业窑炉
1.1 玻璃的熔制过程 1.2 玻璃窑炉现状和发展方向 1.3 玻璃熔窑的分类、构造和窑型 1.4 玻璃池窑的工作原理及作业制度 1.5 坩埚窑 1.6 玻璃熔窑的数值模拟 1.7 耐火材料概述
1
1 玻璃工业窑炉
定义：玻璃工业生产专用热工设备统称为玻璃窑炉。
玻璃熔窑 玻璃退火窑 玻璃加工用的窑炉 玻璃熔窑作用：熔化玻璃。玻璃工厂“心脏”。 退火窑作用：消除制品热应力，影响成品率和使用。 热加工作用：复杂形状和特殊要求的制品，如烧口、 火抛光、钢化等。
温度范围
硅酸盐形成
玻璃形成 玻璃液澄清 玻璃液均化 玻璃液冷却
配合料粉料受热、水 分蒸发、盐类分解、 多晶转变、组分熔化 例如SiO2+Na2CO3→ Na2SiO3+CO2↑ 硅酸盐开始熔融
除去玻璃液中肉眼可 见的气体夹杂物
依靠扩散和对流作用 均化
时间空间
不透明烧结物 800～1000℃
不够均匀的透明 1200℃ 的玻璃液。 透明的玻璃液 1400～1500℃ 均匀透明玻璃液 1400～1300℃ 均匀透明玻璃液 1300～1100℃
2
玻璃生产模型及工艺流程图
配料
熔制
成型
3
退火
深加工
窑炉设计基础知识：材料热工基础、 玻璃工艺学、玻璃机械、耐火材料、 热工仪表和自控、工业炉施工等。
设计要点：采用先进经验和数据时， 必须结合工厂实际，仔细分析，因时 因地而异，不可生制过程阶段
主要反应过程
形成物质
5
玻璃熔制过程各阶段关系图
6
玻璃池窑结构示意图
7
1.1 玻璃的熔制过程 1.2 玻璃窑炉现状和发展方向 1.3 玻璃熔窑的分类、构造和窑型 1.4 玻璃池窑的工作原理及作业制度 1.5 坩埚窑 1.6 玻璃熔窑的数值模拟 1.7 耐火材料概述
1
1 玻璃工业窑炉
定义：玻璃工业生产专用热工设备统称为玻璃窑炉。
玻璃熔窑 玻璃退火窑 玻璃加工用的窑炉 玻璃熔窑作用：熔化玻璃。玻璃工厂“心脏”。 退火窑作用：消除制品热应力，影响成品率和使用。 热加工作用：复杂形状和特殊要求的制品，如烧口、 火抛光、钢化等。
温度范围
硅酸盐形成
玻璃形成 玻璃液澄清 玻璃液均化 玻璃液冷却
配合料粉料受热、水 分蒸发、盐类分解、 多晶转变、组分熔化 例如SiO2+Na2CO3→ Na2SiO3+CO2↑ 硅酸盐开始熔融
除去玻璃液中肉眼可 见的气体夹杂物
依靠扩散和对流作用 均化
时间空间
不透明烧结物 800～1000℃
不够均匀的透明 1200℃ 的玻璃液。 透明的玻璃液 1400～1500℃ 均匀透明玻璃液 1400～1300℃ 均匀透明玻璃液 1300～1100℃
2
玻璃生产模型及工艺流程图
配料
熔制
成型
3
退火
深加工
窑炉设计基础知识：材料热工基础、 玻璃工艺学、玻璃机械、耐火材料、 热工仪表和自控、工业炉施工等。
设计要点：采用先进经验和数据时， 必须结合工厂实际，仔细分析，因时 因地而异，不可生制过程阶段
主要反应过程
形成物质
5
玻璃熔制过程各阶段关系图
6
玻璃池窑结构示意图
7
清华大学热工基础课件工程热力学加传热学(8)第七章PPT演示文稿
并加回热装置，可以增大制冷量。
4
回热式空气压缩制冷装置
1－2为定压预热过程； 2－3为绝热压缩过程； 3－4为定压放热过程； 4－5为定压放热过程； 5－6为绝热膨胀过程； 与无6－回1热为循定环压1吸3’热5过’程6；1相 比， 循环制冷量q2、放热量q1相 等，制冷系数相同，增压比 减小，可采用增压比小、流 量大的叶轮式压缩机和膨胀机，提高制冷量。
5
7-2 蒸气压缩制冷循环
空气压缩制冷循环的优点：工质容易获得、 成本低、无毒安全。
缺点：空气的比热容小，单位质量空气的制 冷量比较小；吸热、放热均在定压下进行，偏离 逆向卡诺循环较大，经济性差。
蒸气压缩制冷循环： 用低沸点物质（大气压下的沸点低于0℃）作 为工质（制冷剂），利用其在定压下汽化和凝结 时温度不变的特性实现定温放热和定温吸热，可 以大大提高制冷系数；制冷剂的汽化潜热较大， 因此制冷量大。
1
增压比
3
1 T2 1 T1
1
1
1
在 相 同 的 大 气 温 度 T3 和 冷 藏 室 温
度T1下，逆向卡诺循环的制冷系数为
C
T1 T3 T1
1 T3 1
由于
T3 T2
T1
C
降低增压比可以提高制冷系数。但是 愈小，
每一循环压缩机吸入的空气量愈少，制冷量就
愈小。采用流量大的叶轮式压缩机和膨胀机，
水源热泵的开发利用。
11
个人观点供参考，欢迎 q1 q2
T1T4
(T2 T3)(T1T4)
1 T2 T3 1
对于可逆绝热过程1－2及3－4 T 1 T 4
1
1
T2 T1
p2 p1
T3 T4
北科大工业热工基础课件07电热原理
5
6
A.3 感应加热 (用于金属熔炼、压力加工前加热、热处理等) (最适用于工件的表面热处理)
1
** 加热速度快 (加热时间是火焰炉的1/10) ** 加热质量高 (氧化脱碳薄、质量均一、自控准确使得温差小) ** 便于表面加热和局部加热 ** 热效率比电阻炉高 (50~60%) ** 劳动条件好
** 易于加工焊接，价格便宜
3
7. 1 间接加热电阻炉
1
(如表8- 10 、8- 11 、8~12)
** 金属：镍铬系、铁铬铝系、钨、钼、钽系等
( 结构：线料螺旋状、线料波浪形、带料波形，电热丝等)
** 非金属：碳化硅系、二硅化钼系、碳质(如石墨)、各种
盐类(钾盐、钠盐、钡盐等)
( 结构：棒状、螺旋管状)
7 电热原理
1
1
** 炉温便于控制 ** 炉内气氛可自由选择 ** 热效率பைடு நூலகம்(30~70%)
** 设备简单紧凑 ** 操作方便劳动条件好
1
** 基建投资大 ** 耗用电能多 ** 处理成本高
1
** ** **
(电阻炉)
电阻丝 传热 工件
----被加热工件本身作为发热电阻 ----工件在交变磁场内产生感应电流
1
(对压力加工前的加热)
表面电流直接加热 表面向中心传导加热
(如表8- 14)
8
9
1
** 设备复杂，造价高 ** 消耗大量电能，成本高
7
A.3 感应加热
1
交变电流通过导体，表面电流密度大于中心
：径向向内，电流密度减少到表面的1/e处
δ = 5030
ρ μf
μ----工件的磁导率
f ---- 电流频率
热工基础与设备课件
（共32学时）
考核方式：
出勤+课堂提问互动 课后作业 期末考试
15% 15% 70%
考试内容：
填空 选择 判断 问答
综合计算
70~80% 20~30%
五、教材及教学参考书
教 材: 姜金宁 《硅酸盐工业热工过程与设备》 冶金工业出版社
参考书:
孙晋涛 《硅酸盐热工基础》武汉工业大学出版社 徐利华 《热工基础与工业窑炉》冶金工业出版社 杨世铭 《传热学》 人民教育出版社 韩昭论 《燃料及燃烧》 冶金工业出版社
烧成制品窑
（基础）（手段）（关键）
玻璃： 配料---熔融、澄清、冷却
---成型---退火
熔融制品窑
水泥： 配料---生料磨---熟料煅烧
---配料---水泥磨（?） 粒状制品窑
湿法工艺 干法工艺
热工过程
陶瓷：预热---烧成---冷却 玻璃：熔融---澄清---冷却 水泥：
干燥--预热--碳酸盐分解--固相反应 --液相烧结--熟料凝结
平焰与倒焰
火焰流动方向与窑内上下温差的关系
烟气与空气
两个相对独立的子系统
操作制度
陶瓷：温度 气氛 压力（烧成制度）
玻璃：温度 气氛 压力 液面 泡界线（作业制度）
水泥：温度 气氛 （煅烧制度）
返回
窑炉分类 ——（A）陶瓷窑炉 Kg/d
能量转换：化学能 热能 火焰窑 油、煤气… 电 能 热能 电窑 发热元件 金属 Mo、 W 非金属 SiC、MoSi2 烧成条件 真空、气氛、 无压、气压、热压
绪论 气体力学 传热 干燥过程及干燥设备 燃料燃烧及燃烧设备 热工设备 —— 无机非金属窑炉
二、课程特点
强调“三传一反的能量交换”：动量、质量、热量 传递、燃烧与烧成反应。
考核方式：
出勤+课堂提问互动 课后作业 期末考试
15% 15% 70%
考试内容：
填空 选择 判断 问答
综合计算
70~80% 20~30%
五、教材及教学参考书
教 材: 姜金宁 《硅酸盐工业热工过程与设备》 冶金工业出版社
参考书:
孙晋涛 《硅酸盐热工基础》武汉工业大学出版社 徐利华 《热工基础与工业窑炉》冶金工业出版社 杨世铭 《传热学》 人民教育出版社 韩昭论 《燃料及燃烧》 冶金工业出版社
烧成制品窑
（基础）（手段）（关键）
玻璃： 配料---熔融、澄清、冷却
---成型---退火
熔融制品窑
水泥： 配料---生料磨---熟料煅烧
---配料---水泥磨（?） 粒状制品窑
湿法工艺 干法工艺
热工过程
陶瓷：预热---烧成---冷却 玻璃：熔融---澄清---冷却 水泥：
干燥--预热--碳酸盐分解--固相反应 --液相烧结--熟料凝结
平焰与倒焰
火焰流动方向与窑内上下温差的关系
烟气与空气
两个相对独立的子系统
操作制度
陶瓷：温度 气氛 压力（烧成制度）
玻璃：温度 气氛 压力 液面 泡界线（作业制度）
水泥：温度 气氛 （煅烧制度）
返回
窑炉分类 ——（A）陶瓷窑炉 Kg/d
能量转换：化学能 热能 火焰窑 油、煤气… 电 能 热能 电窑 发热元件 金属 Mo、 W 非金属 SiC、MoSi2 烧成条件 真空、气氛、 无压、气压、热压
绪论 气体力学 传热 干燥过程及干燥设备 燃料燃烧及燃烧设备 热工设备 —— 无机非金属窑炉
二、课程特点
强调“三传一反的能量交换”：动量、质量、热量 传递、燃烧与烧成反应。
工业热工基础_7工业炉窑节能技术讲座
τ =εφ K D D
连续加热炉：
D----厚度 K----钢种系数 (参见表6-3，6-4) φ----形状与布置系数 (参见表6-5) ε----表面情况修正系数
(装料端炉温800~850℃，低碳钢双面加热)
τ = (7.5 + 0.05δ )δ
τ = (5 + 0.1δ )δ
(装料端炉温900~1000℃，低碳钢双面加热)
C sh =
5.6aσ sh α1 ER 2
源 于 弹 性 理 论
塑性 ？
24
6.5 加热速度及加热制度
加热速度：
---- 表示某段的升温速度 金属表面温度-时间，C， ℃/h。 金属厚度-加热时间，min/cm 或 cm/min。 ---- 表示各阶段平均加热速度
限制因素：
允许的内部温差----温度应力限制 最终断面温差要求 炉子的供热能力 生产调度 炉子寿命 出渣等辅助操作
加热温度与含碳量：
ω (C ) ↑, t ↓
11
6.2 钢的加热温度
----加热完成时钢的表面温度
热处理工艺：由相变温度决定 热加工工艺：由钢的性质、工艺要求、设备性能、消耗指标等确定
加热温度与合金化程度： 碳钢(C0.2~0.4%)： 塑性温度 800~1200℃ 不锈耐热钢(Cr25Ni20)：塑性温度 1000~1150℃ 镍基合金： 锻造温度 1025~1150℃
32
空气消耗系数对氧化的影响：
dω n ↑, O 2 ↑, ↑ dτ
但不明显
6.7 钢的氧化和脱碳
6.7.1 钢的氧化
影响氧化的因素：
钢中某些元素的存在可降低氧化速度 Cr, Ni, Si, Mn, Al等
热工基础ppt课件
共建课堂 作业独立完成 平时成绩是期末成绩的一部分
ppt精选版
32
HVAC — refrigeration systems, heat pumps, etc. 供热通风与空调工程——制冷系统，热泵等
Cryogenics — gas separation and liquefaction 低温——气体分离及液化
Biomedical applications 生物医学应用
flight invented and built by Wilbur and Orville Wright
flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17,
1903 .They opened the era of aviation.
ppt精选版
2
绪论
0-1 能量与能源 0-2 热工基础的研究内容
ppt精选版
3
0-1 能量与能源
能量
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于运 动状态，所以一切物质都具有能量。
能量是人类社会进步的动力。
ppt能 : 物体的动能与势能； 热能 ：物质分子热运动动能与位能之和，即不涉
直接利用：将热能直接用于加热物体 如：烘干、蒸煮、采暖、熔化等等；
间接利用：将热能转变为其它形式的能 * 如：热能向机械能的转换 热能向机械能转换后再由机械能转换为电能 热能向电能直接转换
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0－2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法 2.传热学的研究内容与研究方法
宏观方法—经典热力学
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理， 对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质 的微观结构和微观粒子的运动情况。
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HVAC — refrigeration systems, heat pumps, etc. 供热通风与空调工程——制冷系统，热泵等
Cryogenics — gas separation and liquefaction 低温——气体分离及液化
Biomedical applications 生物医学应用
flight invented and built by Wilbur and Orville Wright
flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17,
1903 .They opened the era of aviation.
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2
绪论
0-1 能量与能源 0-2 热工基础的研究内容
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0-1 能量与能源
能量
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于运 动状态，所以一切物质都具有能量。
能量是人类社会进步的动力。
ppt能 : 物体的动能与势能； 热能 ：物质分子热运动动能与位能之和，即不涉
直接利用：将热能直接用于加热物体 如：烘干、蒸煮、采暖、熔化等等；
间接利用：将热能转变为其它形式的能 * 如：热能向机械能的转换 热能向机械能转换后再由机械能转换为电能 热能向电能直接转换
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0－2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法 2.传热学的研究内容与研究方法
宏观方法—经典热力学
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理， 对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质 的微观结构和微观粒子的运动情况。
(完整版)无机材料热工基础习题库
无机材料热工基础”课程习题库第一章气体力学在窑炉中的应用思考题1. 窑炉系统气体流动有何特点？将伯努利方程应用于窑炉系统的气体应注意哪些条件?二气流伯努利方程有什么特点?2. 窑炉系统内的“窑压”大小与哪些因素有关?在生产实践中是如何调窑压的？窑压大小对生产过程由什么影响。
3. 在窑炉系统中气体垂直流动时的分流法则是什么?，此法则的适用条件是什么?4. 音速、马赫数Ma都是表示气体可压缩程度的参数，二者之间有何不同？5. 为什么亚音速气流无论在多长的收缩管道中流动都不能获得超音速气流?6. 在超音速流动中，速度随断面积增大而增大的物理实质是什么?7. 亚音速气流在缩—扩喷嘴中流动获得超音速的条件是什么?8. 烟囱的“抽力”与哪些因素有关?若烟气的温度相同、同一座烟囱的抽力是夏季大还是冬季大?9. 若烟气与环境气温都不变，烟囱的抽力是晴天大还是雨天大?为什么?10. 为什么同样规模的烟囱在沿海地区能正常工作而在内地高原地区却达不到原有的排烟能力?11. 家里燃气灶的结构如何？燃气灶的一次空气量吸入原理是什么？如何调节一次空气量的大小？作业题1. 热气体在一垂直的等直径管内自下而上流动，管内气体的平均温度为500C，管外空气温度为20C。
试求2—2截面上的静压并画出相应的压头转换图。
设1—1截面在上方，1 —1与2—2截面之间的距离为10m,压力损失为6Pa。
2. 某窑炉的窑墙厚为240mm,窑墙上下各有一个直径为200mm的小孔，两个孔间垂直距离为Im，窑内气体温度为1000r，烟气标态密度为1.32kg/Nm3,外界空气温度20 r，窑内零压面在两个小孔垂直距离的中间。
求通过上下两个小孔的漏气量。
3. 压缩空气从装有一管嘴的气罐中流入大气，气罐中的压力p1=7X105Pa,温度20E，求流出速度(Pa=1.05X105Pa,管嘴速度系数=0.9);(1) 管嘴为收缩管；(2) 管嘴为拉伐尔管。
4. 已知烟囱高度35m,上口直径1m，流速为2 Nm/m，烟囱下口直径为上口直径的两倍，烟囱内烟气平均温度为273r，烟气在烟囱内流动时摩擦阻力系数为0.05,烟囱外界温度20r,密度1.20kg/m3,求烟囱底部的负压。
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回旋流
纵流与横流搅合
表面流 深层流
池深1/3到1/4 池底
玻璃液流的作用
有利于熔化ห้องสมุดไป่ตู้作 加速配合料的熔化 增加了热量的损失 加速了对窑体的侵蚀
7.4 火焰池窑内的传热
玻璃池窑属于“中空窑” ①火焰空间内的热交换： 火焰—玻璃液、火焰—窑体、窑体—玻璃液
之间。 热辐射和热对流。
②玻璃液内的传热
辐射到玻璃液表面的热量被小部分被反射， 大部分在表层被吸收，剩余部分在穿透过 程中被吸收。 玻璃液内的换热方式以热辐射和传导为主， 对流换热主要在液流流动的方向上，垂直 液流方向上依靠传到传热和辐射传热，换 热量很少。
常见的气体空间分隔
矮碹分隔式 特点：矮碹处的下胸墙比较低，但还有一 定空间（称为开度）。这种分隔效果较差， 如果要想提高分隔效果，还要配合卡脖。
吊矮碹分隔式 特点：在矮碹处设U 型吊墙和矮 碹一起构 成分隔设施。分隔效果要比矮碹好但结构 复杂。
玻璃液的分隔装置
作用： 使澄清好的玻璃液迅速冷却 挡住液面上的未熔化的砂粒和沧渣 调节玻璃的流量 减少玻璃液从冷却区向熔化区回流
分隔装置的类型
浅层分隔装置：卡脖和冷却水管 卡脖：使玻璃液通过卡脖后能用较小的冷却
面积就使其冷却下来。 冷却水管 ：挡浮渣作用良好 深层分隔装置：流液洞和窑坎 流液洞：可明显减少回流. 窑坎：可以延长玻璃液在熔化部的时间
窑坎的两种形式：挡墙式和斜坡式
7.2.2 热源供给部分
玻璃窑对热源供给设备的要求： 有一定的火焰长度 要有足够的火焰覆盖面积，且要紧贴玻璃液面 火焰不发漂，不发散，不分层。 要满足窑内所需的温度、气氛、压力。
热源所用燃料
理论上：只要能形成长火焰，而且燃烧温度高的燃 料就 可以作为玻璃窑的热源燃料。
一般来说：所用的燃料为煤气、天燃气、重油。 重油：发热值高，燃烧速度适中，火焰长度长 天然气：发热高，与助燃空气混合性好，火焰长度
可调节。 煤气：其特点是火焰长度短，热值较低。但它价廉
易得，成为大多数玻璃窑的首选燃料，一般是发 生炉煤气。
③配合料内的换热
上部：入窑后的料堆接受火焰空间内火焰辐 射和对流换热表面形成熔融薄膜（即内部 孔，外层熔融），此时料堆内部只能依靠 表面熔体的渗透、填充空隙而逐渐熔化。
下部：回流的玻璃液加热料堆下层。
③冷却部
冷却部
作用：进一步均化玻璃液，将温度降低到 一个合理的范围， 分配玻璃液到各个供料通道。
上部空间：起冷却作用。
结构 下部空间：起供料、分配作用。
④分隔装置
将玻璃池窑的熔化部和冷却部之间分隔。 包括玻璃液的分隔装置和气体空间的分隔装置 气体空间分隔装置作用：减小熔化部高温火焰
对冷却部的影响。分为完全分隔和部分分隔。
①窑的温度制度和散热情况。 ②玻璃液ρ和μ以及随温度变化的情况。 ③玻璃液的透热性与导热性。 无色玻璃液面温降3~10℃/cm，池底0.5 ℃/cm。 绿色玻璃液面8~15℃/cm，池底3~4℃/cm。 ④窑池结构与尺寸。如窑深、窑坎。 ⑤加料与出料。
玻璃液流的类型
窑长方向 位置
纵流 横流
成型方向称直流，加料方向回流。 窑中心温度高于两侧池墙
提供熔化玻璃所需要的热量供给空间
下空间 （窑池）
池壁 池底
构成配合料熔化成玻璃液并进行 澄清的空间
②投料口
投料口
作用：将玻璃配合料送入窑内并接受来自窑内的 部分热量 将表面部分物料熔融。
形式
正面式：特点： 可使配合料在熔化区池 表面上均匀布，但易造成跑料现象。
侧面式：特点 ：克服正面式的缺点，但会 造成布料不均习
四大组成
玻璃熔制部分 热源供给部分 余热回收部分 排烟供气部分
以典型的蓄热式横焰池窑为例
7.2.1 玻璃熔制部分
玻璃熔化时的重要部位，其作用是将玻璃 配合料加热熔化使之成为玻璃液。 ①熔化部 ②投料口 ③冷却部 ④分隔装置
①熔化部
作用是进行配合料熔化和玻璃液澄清、均化
熔化空间
胸墙：
上空间 (火焰空间） 大碹：
5、按生产类型
平板玻璃窑 日用玻璃窑
6、按窑的生产能力
按生产能力
大型：150吨/天 中型：50~150吨/天 小型：50吨以下/天
按熔化面积
大型：60吨/m2 中型：30~60吨/m2 小型：30吨/m2
对浮法玻璃
大型：500以上吨/天 中型：300~500吨/天 小型：300以下吨/天
7.2 火焰池窑的结构
分类： 煤气交换器：跳罩式 空气交换器： 平板池窑：水冷闸板式
流液洞池窑：翻板式、闸板式、 跳罩式
7.3 火焰池窑内玻璃液的流动
原因：玻璃液的粘度（μ）和密度（ρ）与温 度（t）有关。
μ—t曲线，t↓， μ↑，流动速度ν↓。 ρ—t曲线，t↓，ρ↑，△t引起△ρ。 密度差△ρ产生自然流动。
讨论
用一块隔板将熔化池分成两个大小相等的A、 B池，在两个池中放入质量完全相等的玻璃 液，在A池内温度高，在B池内的温度低， 则池底所受压力相等。
玻璃产品的成型 玻璃制品的退火
在玻璃窑内完成
将玻璃配合料在合理温度制度下熔 融成液相，并将其均化、澄清，使 其成为透明的液体。
玻璃窑的分类
火焰
1、池窑分类（按所用热源） 电热
火焰——电热混合 连续式
２、按工作性质不同
间歇式
3、按烟气余热利用设备
蓄热室式窑 换热器式窑
4、按窑内火焰流动的方向
横焰窑 马蹄焰窑 纵焰窑
7.2.3 余热回收部分
目的作用： 回收余热、减少热量的损耗，提高热量利用率 提高窑内燃料燃烧温度 加速煤气充分燃烧，节约燃料 余热回收设备： 蓄热室 热交换器 余热锅炉
蓄热室
原理：利用废气与空气交替地通过其内的格 子体，经格子体为传热的中间体，从而便 利空气间接地获得废气的余热。
箱式蓄热室
十字砖构成蓄热室内 的连续通道式的格子体
②舌头
分隔空气、煤气的水平通道。 作用： 起改变空气、煤气为小平运动方向的调向作
用 分隔空气、煤气，并调节它们的混合状态 控制火焰长度和火焰刚度。
③预燃室
空气、煤气出水平通道后。借助气流涡动、 分子扩散和相互碰撞，在入窑前预先进行 部分混合和燃烧的地方。
④喷火口
使预燃的混合气体加速，形成具有一定速 度和刚度的火焰进入窑内。它直接关系到 火焰的长度、厚度、宽度、距液面的距离 及燃烧程度。
筒子砖构成的连续通道式格子体
顶碹 格子体 炉条碹
接池窑 钢结构
支烟道
（池窑横剖图）
7.2.4 排烟供气部分
作用：保证窑炉正常、连续、有效的排除烟 气维护窑炉正常工作，并提供空气空气输 送、烟气排出的通道。
组成：换向器（关键设备）、空气、煤气通 道、中间烟道、风机、总烟道、 烟囱。
换向器
作用：气体的换向设备，它能以此向窑内送 入窑气、煤气以及由窑内排除烟气，还能 调节气体流量和改变气体方向。
Pa=Haρa g= Pb=Hbρb g
当将隔板去掉，由于A池内的液面高于B面， A池的玻璃液流向B，此时造成B池底部玻 璃液的压力大于A，所以，造成底部玻璃液 由B流向A。
结论：
熔窑中玻璃液上部是由高温区流向低温区， 而下部是由低温区流回高温区。玻璃液在 不同高度进行着稳定的循环流动。
影响玻璃液流动的因素
燃烧室——小炉
小炉是玻璃窑系统中一个重要的组成部分， 它的好坏直接影响着池窑的工作性能和玻 璃液的质量。结构特征：象一个鸭头或鹅 头。有以下四个部分： ①气道 ②舌头 ③预燃室 ④喷火口
有舌小炉：烧煤气的小炉
无舌小炉:烧重油（或烧天然气）的小炉
①气道
经过加热的空气、煤气离开蓄热室后，在 进入预燃室会合之前流过的一段通道。由 直立和水平通道组成。 空气通道 作用：为空气进入窑内提供通道 煤气通道 作用：为煤气进入窑内提供通道
第七章 玻璃工业窑炉
吴鹏 龙岩学院
目录
7.1 概述 7.2 火焰池窑的结构 7.3 火焰池窑内玻璃液的流动 7.4 火焰池窑内的传热 7.5 电熔窑炉（自学）
7.1 概述
玻璃：由熔融物冷却硬化而得的非晶态固体 物质。玻璃在无机非金属材料工业中属于 一种比较特殊的制品。
原料的制备
玻璃生产过程 玻璃液熔制