《硅酸盐工业热工基础》教学大纲
4.3_硅酸盐工业热工基础_对流换热
所以
Re
dw
0.02 997 0.4 90.27 105
8836
过渡流
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= 997kg/m3 25mm 89mm
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热工基础—4 传热过程
校正系数
Prf Prw
0.11
修正系数。
……(4-55)
适用条件： 2300 Re f 104;
1.5 Prf 500,
0.05 Prf 20 Prw
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热工基础—4 传热过程
(4) 流体掠过平板湍流流动
计算公式为：
Num
(0.037
Re
0.8 m
0.023 d
wd
0.8
cp 0.4
… …
※(4-50)
※
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热工基础—4 传热过程
0.023
d
wd
0.8
cp
0.4
…… ※(4-49) ※
定性条件：定性温度为流体平均温度，定性尺寸为管子内径。
适用条件：
① 湍流区 Ref > 104 。 过渡区需乘以校正系数 f
13 :
2030
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不适合长管
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热工基础—4 传热过程
(3) 流体在圆管内过渡流流动 ① 对气体
计算公式为：
Nu f
0.0214(Re0f.8
硅酸盐工业热工基础第一章
H 小孔距离窑底的高度
热工过程与设备
第一章
***缩流系数 、速度系数 、流量系数 均应由实
验确定。也可查表（P13）。
***薄壁和厚壁的概念：
气流最小截面在孔口外——薄壁
气流最小截面在孔口内——厚壁
厚壁条件： 3.5de 壁厚，m
de 孔口当量直径，m
热工过程与设备
P Pa
第一章
a 20.04 T
➢音速与温度有关，也为状态参数； 与地域、季节等有关
➢音速大小反映气体可压缩程度，音速越 大则气体的可压缩程度越小。
热工过程与设备
2、马赫数
管流某界面 气流速度w, m/S 当地音速a
第一章
则逆气流方向，声波传播速度为：
a, a w a(1 w) a(1 Ma) a
其中： Ma w 称为马赫数 a
0
T0 T
1.32
273 273 1000
0.2831kg /
m3
a
a0
T0 T
1.29 273 273 20
1.2047kg / m3
P2 gz2 ( a ) 9.8 ( 0.5 ) ( 0.2831 1.2047
4.5124 Pa 0 下孔进气
热工过程与设备
第一章
m 2
（1）解： 0 0处为零压面，P0 - Pa 0Pa
又 240mm,d 200mm,3.5d 700
3.5d,为薄壁。查表： 0.62
以0 - 0位基准面，列0 1间二气体伯努利方程：
P1
w12 2
gz1 (
a )
P0
w02 2
gz0 (
a )
w1 w0 0, P0 0, z0 0, z1 0.5m,
硅酸盐工业热工基础之--4.4(国)辐射传热
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.2热辐射的基本定律
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.2.1普朗克辐射定律
（1）辐射能力和辐射强度
物体每单位表面积，在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从0～∞范围内的总能量 符号：“E”
辐射能力
单位：W/m2
辐射强度
物体每单位表面积，在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从λ～dλ范围内的辐射能力为 dE，dE与波长间隔的比值
因为管道表面积F1相对于厂房面积F2来说是很小
F1 0 F2
ε
12≈ε 1
12 1
T 4 T T T Qnet ,12 12 C0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ] 1 F1C0 [( 1 ) 4 ( ) ]F1 100 100 100 100
T T ql 1C 0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ]d 100 100
4.4辐射传热 硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.1辐射传热的基本概念
4.4.1.1辐射传热的本质和特点
辐射
物体以电磁波的方式向外传递能量的过程
电磁波谱
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
热辐射 热射线 辐射传热
由于热的原因而发生的辐射
取决于温度
能被物体吸收并转变成热能的部分电磁波 物体之间相互辐射和吸收热过程的总效果
空间热阻
1 12 F1
黑休辐射传热 的电热网络图
E01 E02
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.3.3灰体间的辐射传热
硅酸盐工业热工基础-流体力学在硅酸盐工业中的应用
2.1窑炉系统内的气体流动一、教学要求【掌握内容】（1）气体从小孔中流出和吸入窑炉时流量的计算（2）气体通过炉门的流出和吸入窑炉时流量的计算（3）分散垂直气流法则的内容【理解内容】利用伯努力方程分析小孔或炉门溢气【了解内容】利用伯努力方程验证分散垂直气流法则二、教学重点与难点【教学重点】小孔、炉门溢气计算【教学难点】伯努方程的分析应用三、教学方法分析硅酸盐工业生产的实例，强调基础理论的应用，讲解计算方法。
四、教学时数【建议学时】2学时五、教学内容2.1.1不可压缩气体的流动2.1.1.1气体流出和吸入窑炉1、气体通过小孔的流出和流入如图，容器中的低压气体的压强为P，密度为，容器壁上有一个出口面积为F的小孔或喷嘴，外界大气压为Pa，在压差P-Pa的推动下，气体从小孔流出。
气体流出时，静压能转变为动压头，在流出气体的惯性作用下，气流发生收缩，在Ⅱ截面处形成一个最小截面，这种现象称为缩流。
缩流系数：列出容器内任一截面Ⅰ及小孔外流股最小截面Ⅱ的伯努力方程：因Z1=Z2.，，所以；因F1>>F2，w1<<w2，所以可忽略；又因P2=Pa，所以，气体伯努力方程简化为：即：令速度系数则；通过小孔截面流出的气体体积流量为：通过小孔截面吸入的气体体积流量为：缩流系数、速度系数和流量系数的值由实验确定，可查表。
2、气体通过炉门的流出和吸入分析：气体通过炉门流出和吸入量的计算原理与孔口相似，但孔口的直径较小，在计算时认为沿小孔整个高度上气体的静压强不变，而炉门有一定的高度，在计算时要考虑炉门高度上静压强变化对气体流出和吸入量的影响。
流入、流出炉门的气体量及流速：或利用下面公式计算：式中F—炉门截面积，m2，z0—炉门中心线至零压面的距离，m、【例题】耐火材料倒焰窑的炉门高为1.8m，宽为0.9m，炉内热烟气平均温度为1400℃，烟气的标况密度为1.32kg/m3，外界空气密度为1.22kg/m3。
第1讲 概述 湿空气的性质
纱布表面水分汽化所需的热量为：
Q mw wb
式中，mw为单位时间内水的汽化量 (kg/s)； wb为水在湿球温度twb时的汽化潜热 (J/kg)，则 达到平衡时，两项热量相等，即
F(t t wb ) mw wb
则水的汽化(蒸发)强度为
mw ( t t wb ) F wb
概
述
干燥：
用蒸发的 方法除去 物料中部 分物理水 分的过程
水泥行业： 粘土、石灰石、矿渣、煤等在粉磨之前需要 将水分降低至2%才能入磨，否则会影响磨 机效率。 玻璃行业： 天然石英砂及用湿法加工的砂岩粉等原料需 经干燥后才能入库、配料，否则会造成输送 困难并影响配料的准确性。 陶瓷行业： 陶瓷、耐火材料和砖瓦的半成品——坯体必 须先经干燥后才能入窑烧成，否则因强度等 原因会造成开裂和变形。
(6-11)
若用对应的湿含量差或水蒸气分压差表示水蒸气扩散的推动力，则
mw ( t t wb ) k d ( x wb x ) p (p wb p w ) F wb
式中，kd为以湿含量差为推动力的传质系数，kg/(m2.s).x； x、xwb为空气和twb时饱和空气的湿含量，kg/kg干空气； p为以水蒸气分压差为推动力的传质系数，s/m； pw、pwb为空气中的水蒸气分压和twb时水的饱和蒸汽压，Pa
2、相对湿度：湿空气的绝对湿度(w)与同温度同总压下饱和空 气的绝对湿度(sw)之比，称为湿空气的相对湿度，用表示。
w p w 100% sw psw
(6-6)
相对湿度是无量纲数值，用百分比表示空气被水蒸气饱和 的程度。 绝干空气：=0 饱和空气：=100% 相对湿度越小，空气的吸湿 能力越大，干燥能力越强。
课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系
《硅酸盐工业热工基础》课程教学大纲一、基本信息课程编号：01A32202课程名称：硅酸盐工业热工基础英文名称：Fundamentals of Silicate Thermal Engineering课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课□专业基础课■专业必修课□专业选修课□实践环节总学时：60 讲课学时：52 实验学时：8学分：3.5适用对象：材料科学与工程专业本科生先修课程：高等数学、工程数学、大学物理、物理化学、流体力学等理论课程和技术课程课程负责人：赵蔚琳二、课程的性质与作用硅酸盐工业热工基础课程是材料科学与工程专业必修的主干课程之一，课程着重阐述硅酸盐工业过程中的热工基本理论。
本课程从三个方面进行展开：热量产生、热量的传递、热量的应用，强调研究热工理论的方法与解决问题的思路等。
该课程的学习将使学生系统全面地了解和掌握硅酸盐工业热工过程的基本理论知识，具有分析热工问题的能力，为后续的硅酸盐窑炉专业课程的学习奠定坚实的基础。
三、教学目标1. 本课程的学习使学生能够了解和掌握硅酸盐工业过程中的热工基本理论。
2. 本课程的学习使学生具有硅酸盐热工过程计算、分析热工问题的能力。
3. 本课程的学习使学生能够具备分析﹑解决硅酸盐行业中热工问题的能力。
课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系料制备及生产中的复杂工程问题。
2. 能够应用自然科学和工程科学的基本原理，并通过查阅文献研究分析材料生产尤其是建筑材料生产中的复杂工程问题，以获得有效结论。
2-1能够分析材料合成与制备过程中的工程问题，识别和判断影响产品质量的关键因素√2-2能够运用工程知识表达窑炉系统复杂工况，分析材料生产过程中相关问题√2-3能结合文献研究，对复杂工程问题的影响因素进行分析论证，寻求可替代的解决方案，认识到解决方案的多样性√3. 能够设计针对材料生产复杂工程问题的解决方案，设计满足特定材料尤其涉及建筑材料的工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
硅酸盐工业热工基础课程设计 (2)
硅酸盐工业热工基础课程设计背景介绍硅酸盐是一类广泛应用于建筑、陶瓷、电子、化工等领域的重要材料。
而硅酸盐工业中的热工处理过程对于产品性能和质量的影响非常大，因此热工基础是硅酸盐工业必备的课程之一。
热力学、传热、反应动力学是硅酸盐工业热工处理中不可缺少的知识点。
本课程设计的主要目的是通过设计真实的硅酸盐工业加工流程，帮助学生深入理解热工基础理论，并掌握相关的技术和操作。
课程设计内容本课程设计需要完成以下内容：1.热力学基础实验：设计并实施硅酸盐产品的热力学基础实验，包括热容、热导率、热膨胀系数等参数测量，结果分析与讨论。
2.传热实验：设计并实施硅酸盐产品传热实验。
通过材料的热传导、对流热传输和辐射传热等角度对传热进行分析。
3.反应动力学实验：设计并实施硅酸盐反应的动力学实验，并对反应过程进行分析和讨论。
4.硅酸盐工业热工流程设计：结合上述实验结果，在硅酸盐工业的实际应用场景中，设计热工处理过程。
课程设计的特点本课程的设计特点在于，将传统的理论教学与实践相结合。
通过实验的方式，让学生深刻理解理论知识，同时掌握操作技能。
此外，本课程注重培养学生的实际应用能力。
通过对硅酸盐工业的实际应用场景进行分析和设计，让学生掌握实际应用中需要的知识和技能，并培养学生的创新能力。
可能遇到的困难和解决方法1.材料的获取：硅酸盐材料较为昂贵，需要注意材料的获取和使用，尽可能利用已有的实验室材料。
如果条件允许，可以联合地方科技局进行合作，获取实验材料。
2.实验设备的限制：硅酸盐工业热处理设备较为特殊，需要注意实验设备的限制。
可以通过借用同行的实验设备，或者采用仿真设备进行实验。
3.数据分析和应用：硅酸盐工业的实际应用场景较为复杂，需要注意数据的分析和应用。
可以请专业的硅酸盐工业技术人员进行指导。
结语硅酸盐工业热工基础课程设计是一门重要的应用课程。
通过实验的方式，让学生深刻理解理论，并培养实际应用能力。
此外，需要注意材料和实验设备的获取和限制，并请专业技术人员进行指导。
4.2 硅酸盐工业热工基础-传导传热
t q
q 1
t t t t t1 t2 2 2 3 3 3 4 s1 s2 s3
t1
t2
1
0
t3
3
将上式变形，有
t1 t2 q t 2 t3 q
t3 t4 q
1
s1
2
t4
x
t4
2
3
q t1 t4 s1 s2 s3
s2
s1
t1
q dt dx
含义：物体温度梯度为 1℃/m 时，单位时间、单位面积上的导热量
K) ℃) — 热导率 W/(m· 或 W/(m·
物质的热导率由实验测定，其中，金属热导率 > 合金 > 非金属材料、液体 > 气体
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热工基础—4 传热过程
4.2.2.1 固体的热导率 (1) 金属 λ= 2.3～427 w/m.℃，纯银最大，纯铜、铝次之 特点：t↑, λ↓ λ纯金属 >λ合金
s s ，3 t1 q 1 2 t 1 1 2
s1
将计算出得温度与假设的温度比较，如果误差超过假定温度的 5%，则需要从新计算。
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热工基础—4 传热过程
例题：4-2 设有一窑墙，用黏土砖和红砖两种材料砌成，厚度均为200mm，内壁温度为1200℃ ，外壁温度为100℃，红砖的使用温度为800℃，试求通过每平方米窑墙的热损失及在此 条件下红砖能否使用？ 已知：红砖热导率 t 0.465 0.44 103 t
s1 / 1
s2
t3
s2 / 2
s3
s3 / 3
硅酸盐工业热工基础-流体力学基础
1.3流体动力学基础一、教学要求【掌握内容】（1）流量、流速的概念及流量、流速与温度和压力的关系（2）稳定流动与非稳定流动的概念（3）均匀流与非均匀流的概念（4）流动状态流态及判断（5）流态及判断（6）流体能量的种类（7）连续性方程的含义及应用（8）伯努力方程的含义及应用【理解内容】（1）管道截面上的速度分布（2）流体能量间的相互转化【了解内容】（1）伯努力方程的工程应用实例①流体流量的测定—文丘里流量计②流体流速的测定—皮托管（2）动量方程二、教学重点与难点【教学重点】（1）流体动力学的一些基本概念（2）流体流动的连续性方程（3）流体的伯努力方程【教学难点】（1）伯努力方程（2）伯努利方程在工程上的应用（3）动量方程三、教学方法讲解基本概念，分解难点，掌握好理论深度，以实用和够用为原则，强调基础理论的应用，教学中应讲、练结合，并借助于一些实验加深对基础理论的掌握。
四、教学时数【建议学时】6～8学时五、教学内容1.3.1基本概念1.3.1.1流量与流速1、流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。
①体积流量：单位时间内流过管道任一截面的流体体积，用“”表示，单位为m3/s②质量流量：单位时间内流过管道任一截面的流体质量，用“”表示，单位为kg/s2、流速：单位时间内流体的质点沿流管流过的距离称为流速，用“u”表示，单位是m/s。
3、流量和真实流速u之间的关系及平均流速的关系流体在截面为dF流管的体积流量和质量流量分别为：截面积为F的管道的流量应为：理想流体没有内摩擦力，在管道截面上各点速度都相同；但实际流体有一定的粘性力，在管道中流动时，截面上各点的速度都不相同，在工程上使用u很不方便。
平均流速：单位面积上的体积流量。
用w表示。
即：4、质量流量与体积流量和平均流速间的关系（m3/s）5、流速、流量与温度和压强的关系（1）液体：膨胀性、压缩性很小，V，W与P、T无关。
（2）气体：膨胀性、压缩性很大，V，W与P、T有关。
《硅酸盐热工工程》教案
山东理工大学教案第一章 气体力学及其在窑炉中的应用气体力学是从宏观角度研究气体平衡及其流动规律的一门科学。
硅酸盐窑炉中的气体有多执而主要的是烟气和空气。
它们起着载热体、反应剂、雾化剂等的作用。
纵观整个窑炉工作过程，从燃料的气化、雾化、燃烧加热制品，余热回收直到烟气排出，自始至终都离不开气体流动。
本章研究的中心问题就是气体流动。
气体流动与窑炉的操作和设计有密切关系。
如气流的流动形态、速度和方向对热交换 过程有影响， 气流的混合对燃料燃烧过程有影响， 气流的分布对炉温、炉压的控制有影 响，气流的压强和流动阻力对排烟系统和装置构设计有影响等等。
窑炉中的气体流动过程常伴随有燃烧、传热、传质以及某些化学反应。
它们对气体流 动有一定的影响。
本章的叙述暂不考虑这种影响，只讨论气体流动本身的规律。
本章应掌握重点内容：1、 流体力学的基本概念（理想气体、滞止状态、临界状态、马赫数、音速等等）2、 流体稳定流动时的计算（连续性方程、能量方程、动量方程）3、 牛顿内摩擦定律，雷诺准数4、 阻力计算5、 渐缩管、拉法尔管的流动特性6、 烟道与喷射器的计算与设计第一节 气体力学基础气体力学是流体力学的一个分支，流体力学的一些基本定理同样适用于气体力学。
在流体力学中讨论液体居多，而在硅酸盐窑炉内流动的主要是热气体。
它的某些性质与液体不同，甚至与常温气体亦有别。
所队在研究气体力学之机必须先熟悉气体的性质。
本节从最简单的理想气体入手，虽然真正意义的理想气体并不存在，但对理想气体的研究对解决实际问题有着重要的指导意义。
一、气体的物理属性气体的物理属性对其流动规律有很大影响，主要了解它的力学和热学性质。
(一)理想气体状态方程 PV=mRT 或 P=ρRT式中 P ——气体的绝对压强，N ／m 3或Pa ； V ——气体体积，m 3；P ——气体的密度，kg ／m 3; T ——气体的绝对温度，K ；R ——气体常数，J ／kg ·K,注意：此处R 气体常数，R=8314.3/M,（M 为气体分子量），8314.3称为通用气体常数。
硅酸盐热工基础---1.3(国)流体动力学
圆形管道d为直径 非圆 圆形管道 为直径,非圆 为直径 形管道用当量直径
雷诺准数 Re =
dwρ
µ
当量直径de=水利半径 H×4 水利半径R 当量直径 水利半径
Re≤2300时，流态为层流； 时 流态为层流； Re≥4000时，流态为湍流； 时 流态为湍流； 2300<Re<4000时，流态为过渡流 时
过渡流
三种流态 （A）层流：流体作有规则的平行流动，质点之间互不干扰混杂 层流：流体作有规则的平行流动， （B）过渡流：质点沿轴向前进时，在垂直于轴向上也有分速度 过渡流 质点沿轴向前进时， （C）紊流：质点间相互碰撞相互混杂，运动轨迹错综复杂 紊流：质点间相互碰撞相互混杂，
流态判断： 流态判断
z1 ( ρ a − ρ ) g + p1 + 1 1 2 ρω12 = z 2 ( ρ a − ρ ) g + p 2 + ρω 2 + 2 2
∑h
L
(4)伯努力方程的简写式： (4)伯努力方程的简写式： 伯努力方程的简写式
hs1 + h g1 + hk1 = hs 2 + h g 2 + hk 2 +
【解】列出1-1和2-2截面的伯努力方程 解 列出1
1 1 z1(ρa − ρ)g + p1 + ρω2 + He = z2 (ρa − ρ)g + p2 + ρω2 + ∑hL 1 2 2 2
由于1 由于1-1和2-2截面中心的垂直距离很小，可以认为两处几何压头相等 截面中心的垂直距离很小，
H e = ( p 2 − p1 ) +
(2)实际情况下的伯努力方程 (2)实际情况下的伯努力方程 实际流体有粘性，流动过程中有能量损失，能量方程： 实际流体有粘性，流动过程中有能量损失，能量方程：
硅酸盐工业热工基础第一章分析
z2
z1
z dz
3 2 2 3 2 1
1 2
2 g( a ) 2 B (z z ) 3
炉门平均流量系数
B 炉门宽度， m z1 , z2 炉门上下缘距离零压面 的距离，m
热工过程与设备
3 2 2 3 2 1
窑底与z间的伯努利方程为： Fra bibliotekgz hsz
dV z Bdz z B 2 zg ( a )
2 g( a )
z dz
1 2
热工过程与设备
第一章
z2
V z B
z1
2 g( a )
z dz
1 2
把 z 近似看作常数 ，作为平均流量系数，则
P1 gz1 ( a ) 9.8 0.5 (0.2831 1.2047) 4.5124 Pa
P1 4.5124 Pa 0,上孔出气
出气量：V F 2( P1 Pa )
2 4.5124 0.62 0.2 4 0.2831
P1 Pa gH ( a )
则：V F 2 gH ( a )
H 小孔距离窑底的高度
热工过程与设备
第一章
***缩流系数 、速度系数 、流量系数 均应由实 验确定。也可查表（P13）。
***薄壁和厚壁的概念：
气流最小截面在孔口外——薄壁 气流最小截面在孔口内——厚壁
则：w 2
2( P 1P a)
热工过程与设备
第一章
通过小孔F截面流出的气体体积流 量V为：
《硅酸盐工业热工设备(水泥)》课程教学大纲
《硅酸盐工业热工设备(水泥)》课程教学大纲一、基本信息课程编号：01A32204课程名称：硅酸盐工业热工设备(水泥)英文名称：Thermal Equipment for Silicate Industry(Cement)课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课□专业基础课■专业必修课□专业选修课□实践环节总学时：32 讲课学时：32 实验学时：0学分：2.0适用对象：材料科学与工程专业本科生先修课程：工程力学、机械设计基础、热工、流体力学、热工基础、材料科学基础。
课程负责人：赵蔚琳二、课程的性质与作用本课程是材料科学与工程专业水泥方向的一门专业课。
它着重阐述水泥热工设备的结构、特点、工作原理、窑炉设计的方法和步骤。
重点讲授回转窑结构、窑外分解技术、熟料冷却设备、余热发电技术、煤粉燃烧器、煅烧系统的操作等内容。
通过本课程的学习，学生能够对水泥热工设备有一个比较全面的了解和认识，能够用热工基础理论知识解决水泥热工设备的实际问题，能够利用所学知识进行水泥窑炉方面的初步设计，能够强化培养学生在水泥方面工程意识，为学生走向工作岗位奠定理论基础。
三、教学目标1. 本课程的学习使学生对硅酸盐工业水泥热工设备的结构、原理有比较系统全面的了解和掌握。
2、本课程的学习使学生具备水泥热工设备工艺初步设计的能力和分析问题的能力。
3、本课程的学习使学生具备回转窑系统使用操作的基本知识。
课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系是建筑材料生产中的复杂工程问题，以获得有效结论。
分析解决方案的合理性3. 能够设计针对材料生产复杂工程问题的解决方案，设计满足特定材料尤其涉及建筑材料的工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
3-2.能够针对任务需要，进行单元装备设计和工艺计算√√6.能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价材料的设计、生产、成型加工等复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。
硅酸盐热工基础第二章PPT
非牛顿型流体—剪应力不符合牛顿内摩擦定律
29
2.4 空气的浮力
原理：阿基米德定律。 设： 一流体中，一物体，体积V 则，浮力：F = V· 流体· g 重力：P = V· 物体· g
30
F(浮力)
•
P(重力)
讨论：
重力：P = V· 物体· g 浮力：F = V· 流体· g
(1) 假设1m3流体（液体）在空气中
可以近似为理想气体，其 p、t 和 三个热
力学参数之间遵从理想气体状态方程。 窑内气体三个特征： （1）压强变化范围小； （2）温度变化范围大； （3）窑内热气体受窑外冷气体浮力影响大。
6
根据以上特点，窑内气体经过等温处理后，可 以适用于理想气体状态方程式。
R PV nRT m T m RT m M ＝ V R R 气体常数J / kg K M
9
一定温度范围内的平均膨胀系数：
1 V T V T
[1/K]
温度变化很大时 须考虑体积变化
流体膨胀性的区别：
液体的膨胀系数很小，工程上一般不考虑。
气体的膨胀系数很大，温度变化时体积变化很大。
10
V0 273 t 理想气体：V T V0 V0 (1 T t ) T0 273
dw
其中：d ----是气体管道的内径
粘度与温度的关系： f (t )
液体：t 气体：t
实际 流体
----称为运动粘度， , [m2/s]
（因温度升高，液体中内聚力减小） （因温度升高，分子热运动加剧，
紊乱程度增大，动量交换增加。）
牛顿型流体—剪应力符牛顿内摩擦定律
40
（2）实际气体
热工基础课程标准 Microsoft Word 文档
《硅酸盐工业热工技术》课程标准适用专业：材料工程技术(水泥工艺) 课程代码：46113013 学制：三年学时：80学分： 5 开设时间：第2学期一、课程定位“硅酸盐工业热工基础”课程是材料工程技术专业（水泥工艺方向）必修的专业基础课程，它是研究硅酸盐生产热加工过程中的热工基础理论及应用，是后续专业核心课程学习的理论基础。
该课程主要内容包括：液体力学基础液体力学在硅酸盐工业的应用、燃料及燃烧技术、传热学等。
通过课程的学习，使学生具有系统的热工基础理论知识，基本的运算能力，初步的设备选型能力。
并能应用理论知识分析水泥生产中的气体流动，燃料燃烧和传热现象，具有一定的分析问题和解决问题的能力。
二、课程教学目标1．知识目标（1）掌握流体力学的基础知识；（2）掌握流体输送设备的构造、性能及选型；（3）掌握燃料燃烧的基础知识及燃烧设备的构造、性能及选型；（4）掌握传热过程的基础知识。
2．技能目标（1）具有系统的热工基础理论知识独立完成热工实验的能力；（2）具备基本运算能力；（3）具备初步的设备的选型能力；（4）具备初步的解决硅酸盐窑炉中的热工问题的能力。
3．素质目标（1）具有独立学习和分析问题的能力；（2）具有严谨的科学态度和创新思维；（3）具备良好的职业素质和坚韧、诚信的品德。
三、课程教学内容与建议学时四、学习资源的选用1．教学参考书（1）《热工基础》武汉理工大学出版社左明杨主编（2）《硅酸工业热工基础实验》武汉理工大学出版社（3）《硅酸盐工业热工基础》化学工业出版社（4）高职高专规划教材或教育部材料类专业教学指导委员会推荐教材2．其它教学资源（1）《硅酸工业热工基础》四川省精品课程/五、教学条件要求1.教师要求（1）专任教师应具备材料工程技术专业或相关专业学士及以上学位，接受过职业教育方法论的培训，具有较强的指导和解决学生在学习中所出现问题的经验和能力，正确、及时处理学生学习过程中的问题。
（2）具备一定的教学方法能力与教学设计能力。
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《硅酸盐工业热工基础》教学大纲
二、课程目的和任务
硅酸盐工业热工基础课程是一门理论性较强的专业学科基础课，通过热工基础的学习，要求学生掌握燃料与燃烧（其中包括固体燃料、气体燃料、液体燃料的燃烧计算及燃烧设备）、气体流动（主要是气体流动的基本原理及排烟系统的设计计算）和传热（其中包括三种基本的传热方式、换热器的设计计算等）及干燥等方面的基本概念、基本理论和计算，为分析窑炉设备的热工性能、为设计窑炉和研究新型窑炉打下理论基础。
三、本课程与其它课程的关系
本课程是在高等数学、物理、物理化学、工程研究基础等课程的基础上，综合运用先修课程的基础知识，分析和解决硅酸盐工业生产中各种操作问题的工程学科，是基础课程向专业课程、理论到工程过渡的桥梁课程之一，并与水泥工艺学、水泥厂工艺设计概论、陶瓷工艺学、陶瓷厂工艺设计概论等课程共同构成一个完整的硅酸盐过程的知识体系，为粉体工程、水泥工业热工设备等课程的学习奠定坚实的基础。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配
（一）绪论（1学时）
了解本课程的性质、任务和内容，了解无机非金属材料工程学科的发展。
（二）气体力学及其在窑炉中的应用（9学时）
1、主要内容
气体力学基础；窑炉系统内的气体流动；烟囱。
2、重点
窑炉系统内的气体流动规律和烟囱的设计计算。
3、教学要求
了解窑炉系统的气体流动特点；理解气体流动的基本规律、气体流动和窑炉的操作和设计的关系；掌握窑炉系统内的气体流动规律和烟囱的设计。
（三）燃料与燃烧（10学时）
1、主要内容
燃料的分类和组成；燃料的热工性质及选用原则；燃烧计算；燃烧过程的基本理论；燃料的燃烧过程及燃烧设备。
2、重点
燃烧计算及固体、气体燃料的燃烧过程。
3、教学要求
了解各类燃料的热工特性；理解燃烧过程及燃烧设备的特点，合理地选用燃料燃烧设备及组织燃烧过程，达到高产、优质、低消耗的生产效果；掌握燃料燃烧计算的方法。
（四）传热（30学时）
1、主要内容
传导传热；对流换热；辐射换热；综合传热；不稳定导热。
2、重点
传热规律及其计算。
3、教学要求
了解不同传热方式的特点、各种传热方式的基本概念；理解各种传热方式的基本原理；掌握导热、对流、辐射、综合传热的计算方法。
（五）干燥过程及设备（6学时）
1、主要内容
概述；湿空气的性质；湿空气的I－X图；干燥过程的物料平衡与热量平衡。
2、重点
湿空气的I－X图、干燥过程的物料平衡与热量平衡。
3、教学要求
了解不同干燥方法的特点、湿空气的各参数；理解湿空气的I－X图；掌握干燥过程的物料平衡与热平衡计算方法。
五、课程考核方式
考试课，闭卷考试。
六、建议教材与教学参考书
1、建议教材
[1]孙晋涛.硅酸盐工业热工基础.第1版.武汉：武汉理工大学出版社.1992
2、教学参考书
[1]胡道和.水泥工业热工设备.第1版.武汉：武汉理工大学出版社.1996
[2]沈威主编．水泥工艺学．第1版.武汉：武汉理工大学出版社．1991。