陶瓷热工过程及设备

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硅酸盐工业热工设备(陶瓷)教学大纲pdf

《陶瓷热工设备》课教学大纲Thermal equipment in ceramics课程编码：学分：课程类别：计划学时：32 其中讲课：32 实验或实践：上机：适用方向：材料科学与工程（陶瓷）推荐教材：姜洪舟主编《无机非金属材料热工设备》武汉理工大学出版社 2010参考教材：孙承绪主编《陶瓷工业热工设备》武汉工业大学出版社 2008刘振群著《陶瓷工业热工设备》化工出版社 1994姜金宁主编《耐火材料热工设备》冶金工业出版社 1998课程的教学目的与任务陶瓷热工设备课是材料科学与工程专业的一门专业性课程。

主要学习内容是：学习和掌握陶瓷工业生产中所用的烧结设备—工业热工设备的知识。

通过该课程的学习，使学生掌握陶瓷工业热工设备的发展历史；结构、工作原理与操作制度；工业热工设备的设计、计算；掌握各种不同陶瓷工业热工设备的特点、性能及进行优劣比较；掌握热工设备的热工测量技术和自动调节知识。

使学生具有使用、改进和设计热工设备以及初步引进科研的能力.课程的基本要求1、本课程以隧道窑为主要内容。

因此，要求学生认真学习和掌握隧道窑的结构、热工设备的发展历史、陶瓷产品的烧成制度，耐火材料与隔热的种类与性能，各种热工设备的工作原理、结构设计计算等2、通过对本课程的学习，使学生对陶瓷工业热工设备的实际工程问题具有一定的分析和解决能力。

3、本课程的先行课程为：工程制图、材料机械、材料力学、流体力学、热工基础等课程。

本课程学习时最好与陶瓷工艺学同步进行,或略后于该课程。

4、课程采用课堂教学为主，见习为辅，结合生产实习，以课程设计作为实践教学环，学习工业热工设备的设计以达到对热工设备结构的了解和掌握。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章:隧道窑。

计划学时：12[教学目的与要求] 掌握隧道窑的分类，各部结构特点、工作原理及操作原理。

掌握隧道窑与辊道窑操作控制及常用气体燃烧设备及隧道窑与辊道窑耐火材料选择。

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。

热工过程和设备课程教学改革探讨

点是什么，之后通过解释在直角硬拐弯处，由于气
流与管道的正面冲击，使气流运动发生很大的阻力损失，使学生明白拐弯处采用圆角是为了减少甚至消除各种冲击阻力。通过这种方法可以加深学生的理解和记忆。另外，在区别相近概念时，举例子的效果也非
Ｖｏ１１Ｎｏ．．２．４
Ａｕ２０ｇ．Ｏ１
热工过程和设备课程教学改革探讨
李
摘
强，于景媛，刘兴江
（宁工业大学材料与化学工程学院，辽宁锦州１１０）辽２０１
要：针对（《热工过程和设备课程的特点，通过在教学实践中的尝试，对教材内容、教学方法、实践环
艺特点选用合适的炉型并改进现有的设备。但是，
目前该课程由于所采用的教学方法、手段比较单
一
，
教材内容更新较慢，尤其是先进的设备和处理
常好，既有利于提高学生的学习兴趣，又加深了对
概念的理解。例如，在讲述气体的绝对压力和相对压力时，让学生思考神七航天员在太空出舱前，舱
实、知识面宽、能力强、素质高” 的人才培养模式，
转变教育思想、更新教育理念，实现教学改革至关重要。目前， … 随着高等学校教学改革的不断深化，全面提高教学质量越来越受到人们的关注，而课程建设是高校教学工作的基础，是学科建设与发展的

热工设备1

(3)性能特点该炉占地面积小，密封性好。沿电炉整个高度上温度分布均匀，电路热损耗小，生产效率高，调整灵活方便。
(4)型号规格国产部分中高温井式电阻炉的型号规格于表中。
型号
35-6 Jl74-03 RJ250-12 RJJ-110-8 J2-30 SL69-81 JL77-01
额定功率 (kW) 35 280 50 110 30 90 250
0.7)
测温仪表
光学高温计
全辐射光学高温计
主要特点
采用低电压导电系统15V，100kW功率，35min温度可达构气氛电炉主要由炉体、温度控制及测量、气氛控制及测试三部
分组成。气氛电炉能满足各种实验条件的要求，控制方便灵活。
炉膛温度采用热电偶测量，温度控制由精密温度自动控制仪控
11～130
1
1600
730×220×110
15
1
55-16Q
55
380
11～130
1
1600
860×300×190
25
1
48-16Q
48
380
11～130
1
1000～1600
5.感应炉
(1)基本结构感应炉亦称感应熔炼
炉或感应加热炉。一种无芯感应熔炼炉的炉体结构。主要由感应圈、坩埚、倾炉用液压缸、转动轴、炉架等机构做组成。按其电源的频率分，有工频、中频和高频三种。
11.电子束炉
(1)基本结构一种四支电子束炉的炉体结构如图所
示。主要由电子束、水冷籽晶夹头、水冷炉床、静电屏、电离真空和油扩散泵相连的瓣阀等部件所构成。
(2)工作原理利用高速运动的电子的能量作为热源
的原理而制成的，故亦称电子轰击炉。

窑炉及陶瓷烧成

葫芦形窑炉是在龙窑的基础上发展、改进而来的，在景德镇元代民窑中大量使用，在御窑（官窑）遗址中也曾被发现过。清《南窑笔记》载：葫芦形窑“窑如卧地葫芦”。窑因其形状而得名。
葫芦窑是景德镇人在元代把马蹄窑和龙窑的特点结合起来，产生的新窑体。
葫芦窑综合了马蹄窑半倒焰的技术和龙窑窑体结构的长处，形成了南北优势并存的产物。
第一讲
窑炉及陶瓷烧成
李萍 2013年5月
陶瓷是火的艺术。烧成（烧结）是在热工设备中进行的。这里热工设备指的是陶瓷生产窑炉及其附属设备。烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一种制品可在不同类型的窑内烧成，同一种窑也可烧结不同的制品。
第一节窑炉的发展历程——古代窑炉
1. 最原始烧陶的方法是不用窑的垒坯露天烧：在地面上挖一浅坑或在地面铺上小石头块，上面放上陶坯后，用干枝柴草围住周围顶部，外面涂抹较稠的黄土泥，上留通风小孔，地面点火烧制。
窑内容量大约在200-240m3左右，整个窑由多个室串联组成，每个窑室有大有小，窑头与窑尾小，越接近中间越大，每个窑室的隔墙下有通火孔，窑室的每个后顶上有排气口，同时每边各开一个窑门，窑长因各地不同而异。
8. 明末景德镇创造发明了烧制温度达1300℃以上的景德镇窑。
窑身如半个瓮俯覆，又似半个蛋形覆置，也象一个前高后低的隧道。景德镇窑是在明末清初时期，在葫芦窑基础上演化而成的。其特点是把葫芦窑两室之间的折腰取消，使之变成“形如覆瓮”的蛋型，所以也叫瓮形窑或蛋形窑，景德镇人把这个独具地方特色，独具技术优势的属于
梭式窑
梭式窑是一种现代化的间歇窑，其结构与隧道窑的烧成带相近，由窑室和窑车两大部分组成，坯件码放在窑车棚架上，推进窑室内进行烧制，在烧成冷却后将窑车和制品拉出窑室外卸车，窑车的运动犹如织布机上的梭子，故称为梭式窑。

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

机立窑的煅烧操作课件

气氛调节
根据煅烧过程的变化及时调节气氛，以保持煅烧过程的稳定。
04
机立窑煅烧的异常情况处理
温度异常的处理
温度过高
机立窑煅烧过程中，温度过高会导致产品出现熔融、变形、开裂等问题。此时，应该降低窑炉温度，并加强通风，同时检查供料速度是否过快或过慢。
温度过低
温度过低会导致产品未完全熔融、烧结效果差。此时，应该提高窑炉温度，并检查供料速度是否过慢。
05
机立窑煅烧的工艺优化与改进建议
工艺参数的优化与改进建议
温度控制
优化煅烧温度，提高产品的质量与性能。根据不同的产品需求，设置相应的煅烧温度，并保持温度稳定，避免波动。
气氛控制
合理控制窑内气氛，以促进产品在煅烧过程中的化学反应。根据产品特性选择适当的窑内气氛，包括氧气浓度、水蒸气浓度等。
06
机立窑煅烧的案例分析与应用
某企业的机立窑煅烧案例分析与应用
案例背景：某企业为了提高产品质量和产量，对机立窑煅烧工艺进行了改进。通过引入先进的煅烧设备和技术，企业提高了生产效率和产品质量，同时降低了能耗和环境污染。
案例该企业采用了某型号的煅烧设备，该设备具有先进的技术和优良的性能，能够满足企业生产的需求。在煅烧过程中，企业还采用了先进的工艺控制技术，对煅烧温度、气氛和时间等参数进行了精确控制，确保产品质量和稳定性。
分布等方面进行优化，提高能源利用效率。
02
传动装置
改进传动装置，提高设备的运转速度与稳定性。针对传动装置的传动精
度、润滑系统等方面进行改进，提高设备的运转效率与寿命。
03
自动化控制系统
引入先进的自动化控制系统，实现设备的智能控制与调节。采用先进的
传感器、控制器等设备，实时监测与控制煅烧过程中的各项参数，提高

陶瓷设备知识点总结图

陶瓷设备知识点总结图陶瓷设备是指用于生产陶瓷制品的各种机械设备，包括成型设备、干燥设备、烧结设备等。

陶瓷制品广泛运用于建筑、家居、工艺品等领域，其生产过程中需要使用多种设备来完成不同的工序。

以下是一些常见的陶瓷设备知识点总结：一、成型设备1. 制砖机制砖机是用于生产陶瓷砖的设备，通过将陶瓷泥料压制成砖坯，并经过干燥、烧结等工序后成为成品砖。

制砖机可以分为压坯机、挤压机等不同类型。

2. 陶瓷成型机陶瓷成型机是用于制作陶瓷器皿、陶瓷花瓶等成型制品的设备，通过模具压制或注射成型的方式来制作成品陶瓷制品。

3. 陶瓷挤出机陶瓷挤出机是利用挤出工艺将陶瓷料挤出成型的设备，常用于生产陶瓷管、陶瓷砖等产品。

二、干燥设备1. 陶瓷干燥机陶瓷干燥机是用于将成型后的陶瓷坯体或器皿进行干燥处理的设备，常用的干燥方式包括自然风干、热风干燥、加热干燥等。

2. 陶瓷窑陶瓷窑是将成型后的陶瓷制品进行烧结的设备，包括窑炉、电窑等不同类型，根据产品要求可进行氧化焙烧、还原焙烧等工艺。

三、烧结设备1. 陶瓷烧结炉陶瓷烧结炉是用于进行陶瓷烧结的设备，常用燃料包括天然气、燃油、电力等，可根据产品要求进行不同的烧结工艺。

2. 陶瓷坯体烧结窑陶瓷坯体烧结窑是用于进行陶瓷坯体烧结的设备，通常用于瓷砖、陶瓷管等产品的烧结工序。

以上是一些常见的陶瓷设备知识点总结，陶瓷设备在陶瓷制品的生产过程中起着至关重要的作用，不同类型的设备在不同工序中扮演不同的角色，生产出来的陶瓷制品质量和效率直接受到设备的影响。

因此，熟悉各种陶瓷设备的工作原理和操作方法对于提高陶瓷制品生产的质量和效率至关重要。

陶瓷加工流程

陶瓷加工流程
陶瓷是一种古老而又精美的工艺品，它经过多道加工工序才能完成。

下面我们
将详细介绍陶瓷的加工流程。

首先，陶瓷的原料主要包括粘土、瓷石、瓷土等。

这些原料需要经过混合搅拌、过筛等步骤，制成坯料。

在这一步骤中，原料的配比、搅拌时间等都对陶瓷的质量有着重要的影响。

接下来，坯料需要进行成型。

成型的方法有很多种，常见的有手工成型、注塑
成型、挤压成型等。

不同的成型方法会对陶瓷的外形、内部结构产生影响，因此在选择成型方法时需要根据陶瓷的用途和要求进行合理选择。

成型完成后，陶瓷制品需要进行烧制。

烧制是陶瓷加工中最为关键的一步，它
直接影响着陶瓷的质量和性能。

烧制的温度、时间、气氛等参数都需要严格控制，以确保陶瓷制品的致密性、强度和色泽。

烧制完成后，陶瓷制品需要进行修整和装饰。

修整包括修削、打磨等工序，以
使陶瓷表面光滑平整。

装饰则可以根据需要进行彩绘、贴花等工艺，增加陶瓷制品的艺术价值。

最后，陶瓷制品需要进行包装和检验。

包装要求严格，以防止陶瓷在运输过程
中受损。

检验则是为了确保陶瓷制品符合质量标准，可以投放市场销售。

总的来说，陶瓷加工流程包括原料制备、成型、烧制、修整和装饰、包装和检
验等多个环节。

每个环节都需要严格控制，以确保最终生产出高质量的陶瓷制品。

希望本文能对陶瓷加工流程有所帮助，谢谢阅读。

《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。

热工设备_

瓷通常是指陶器和瓷器的合称：陶器一般是指由粘土类原料制成；而瓷器则一般是以粘土类原料为主要原料，辅以像长石、石英砂一类的辅助原料而制成。普通陶瓷制品一般都是要经过烧制而成。由于表面有一层釉，所以陶瓷制品的烧制过程分为素烧过程和釉烧过程，这种烧制工艺被称为：二次烧成；
而将两个烧制过程合二为一的烧制工艺称为：一次烧成。凡一次烧成的陶瓷制品或尽管是二次烧成，但釉烧温度要高于素烧温度的陶瓷制品称为：Porcelain；凡需经过二次烧成，而且素烧温度高于釉烧温度的陶瓷制品则称为：Chinaware 或china。
传统陶瓷窑已经基本上被淘汰，而连续式的隧道窑在大批量烧成陶瓷产品（包括微晶玻璃）以及烧成耐火材料（包括砖、瓦等建筑材料）等方面表现出巨大优势。对于很多陶瓷产品的烧成，辊道窑具有比隧道窑更为先进的性能。所以本章的学习重点是隧道窑和辊道窑。
4.1 隧道窑
隧道窑（Tunnel Kiln）为窑车式隧道窑的简称，1887年法国人Faugeron成功地将其用于烧制陶瓷。经过不断改进，隧道窑已经成为现今陶瓷制品（包括微晶玻璃）以及烧结型耐火材料制品、还有砖、瓦等建筑材料的主要烧成设备。就隧道窑本身而言，也有很多种类型。如果按照隧道窑不同特征分类，在教材上如表4.1所示。
从广义上来讲，陶瓷是指由金属元素、非金属元素的化合物所组成的多晶体固体材料。这个广义上的陶瓷定义实际上就是本教材绪论中所提到的“硅酸盐材料”，也就是现在已经扩展后的“ 无机非金属材料”，它的英语名称是：Ceramics。
从狭义上来讲，陶瓷包括普通陶瓷与特种陶瓷。普通陶瓷（简称：普陶）主要包括：日用陶瓷（包括艺术陶瓷）、建筑陶瓷（包括卫生陶瓷）、工业陶瓷（有绝缘电瓷、化工用瓷等）这三大类传统陶瓷产品；而特种陶瓷（简称：特陶，也被称为：技术陶瓷、先进陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷等

陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式

陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式陶瓷烧结是指坯体在高温下致密化过程和现象的总称。

随着温度升高，陶瓷坯体中具有比表面大，表面能较高的粉粒，力图向降低表面能的方向变化，不断进行物质迁移，晶界随之移动，气孔逐步排除，产生收缩，使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。

烧结的推动力为表面能。

烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。

烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。

为降低烧结温度，扩大烧成范围，通常加入一些添加物作助熔剂，形成少量液相，促进烧结。

一般粗线条结炉的燃烧方法主要有以下几种：热压烧结、热等静压、放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结、爆炸烧结。

固相烧结一般可表现为三个阶段，初始阶段，主要表现为颗粒形状改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为气孔尺寸减小。

烧结是在热工设备中进行的，这里热工设备指的是先进陶瓷生产窑炉及附属设备。

烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一制品可以在不同类型的窑内烧成，同一种窑也可以烧结不同的制品。

主要常用的有间歇式窑炉，连续式窑炉和辅助设备。

间歇式窑炉按其功能可分为电炉，高温倒焰窑，梭式窑和钟罩窑。

连续式窑炉的分类方法有很多种，按制品的输送方式可分为隧道窑，高温推板窑和辊道窑。

与传统间歇式窑炉相比较，连续式窑具有连续操作性，易实现机械化，大大改善了劳动条件和减轻了劳动强度，降低了能耗等优点。

温度制度的确定，包括升温速度，烧成温度，保温时间和冷却速度等参数。

通过飞行坯料在烧成过程中性状变化，初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速度（相图，差热-失重、热膨胀、高温相分析、已有烧结曲线等）。

升温速度：低温阶段，氧化分解阶段，高温阶段。

烧成温度与保温时间：相互制约，可在一定程度上相互补偿，以一次晶粒发展成熟，晶界明显、没有显著的二次晶粒长大，收缩均匀，致密而又耗能少为目的。

冷却速度，随炉冷却，快速冷却。

压力制度的确定，压力制度起着保证温度和气氛制度的作用。

全窑的压力分布根据窑内结构，燃烧种类，制品特性，烧成气氛和装窑密度等因素来确定。

谈《热工过程及设备》教学改革中的实践与体会

调动学生学习的积极性，达到提高教学质量的堂讲授．课堂讲授是学生接触热工课程的第一个教学环节，是培养学生学习兴趣的关键。在讲授基本原也理时，别要注重理论联系实际的教学方法。例如：特
脏 ” 为适应我院磨料磨具制造及无机非金属材料。
习题课是热工课程的主要教学环节之一，过通
习题课巩固课堂讲授的基本内容，例题选择上既在
要体现基本概念、本原理的综合应用，要兼顾结基又
课堂教学内容显得充实而富有哲理。
收稿日期：０７０一ｌ２０ — ３１
为适应磨料磨具制造、硬材料及制品和无机超
非金属材料等专业发展的需要，工在教学内容按热
排上不仅要紧跟行业发展，要力争做到能渗透时还代的风格和精神。根据这一原则我们重新编写了热
（南工业大学，南河河郑州４００）５０７
摘
要：工教学既抽象，热又与生产实践紧密相连。打破传统教学方法，改革传统教学内容，取先进的教学手段，教学与采走
科研相结合的道路是提高热工教学质量的主要保证。关键词：学改革；学方法；学质量教教教

陶耐热工设备-辊道窑 7

集中布置：在烧成带集中布置1～2对烧嘴(燃烧室)；特点：结构简单，易于操作和自动调节，但窑内温度均匀性难以保证。
分散布置：在烧成带自低温起，先稀后密地布置多对烧嘴。特点：分布足够多燃烧室能保证温度制度和气氛制度。
相对布置：
特点：砌筑简单、调节方便，但温度较高在烧成带长度方向上宜出现温差，且火焰相互干扰
三、辊道窑的结构
1
2
1：辊上轴流风机
2：辊下轴流风机
冷却带低温冷却段（快冷段）典型窑体结构
辊道窑结构——钢架结构
主要起到保护窑体和支撑窑体重量的作用
辊道窑结构——排烟系统
排烟口：主要在预热带，其目的是将窑内的燃烧废气引向支烟道
排支烟道：引导来自排烟口的排出废气进入主烟道
烟
系
主烟道：汇总各支烟道的烟气，并将其引入烟囱
六、辊道窑的发展趋势
(2) 长窑（80m，120m，180m，240m，280m） (3) 保温隔热 (4) 精确控制系统 (5) 高速调温烧嘴的应用 (6) 干燥、烧成等热工系统的综合余热利用技术 (7) 清洁气体燃料的利用——明焰裸烧
（三）辊棒
陶瓷棍棒金属棍棒
1、材质类型及质量要求
● 氮化硅结合碳化硅辊：使用温度≤ 1450℃ ● 重结晶碳化硅辊：使用温度≤ 1600℃ ● 高铝（莫来石质）瓷辊：使用温度1200℃左右 ● 601耐热钢辊：使用温度≤1170℃ ● 310镍铬合金辊：使用温度≤ 1000℃ ● 304镍铬合金辊：使用温度≤ 700℃ ● 铝合金辊：使用温度≤ 350℃
14
4：电磁离合器
14：交流电机；15：直流电机
（二）辊道窑的通道断面
1、断面高度
辊上高度（工作高度）H 辊下高度 h

热工过程与设备-3.传热学01-传导

各层平均温度: t1-2 = ( 1000 + 855 ) / 2 = 927.5℃ t2-3 = 762.5℃, t3-4 = 360℃；各种材料的导热系数根据附录查得： λ1 = 0.698 + 0.64×10-3 t 1-2 = 1.2916 W/(m· ℃)； λ2 = 0.2791； λ3 = 0.6486
A: 窑炉中的窑墙、窑顶，虽然各点温度不同，
但不随时间而改变，属稳定传热. B: 在加热或冷却过程中，窑炉同一部位的温度都随时间改变，属不稳定传热.
等温面等温线温度梯度： Gradt 图2-1温度梯度和热流
基本概念
稳定温度场
1、温度场
不稳定温度场
t lim n
t 0 t 0
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.℃）。
导热多层平壁导热Q计算通式：
t1 tn 1 Q qF F const n i i1 av.i
交界面温度计算（稳态导热）
先假设，后校核（中间层温度未知，用误差法求解（<5%））
例题 : 某隧道烧成带的砌筑材料, 如下表窑墙：内表面温度t1 = 1400℃，外表面温度t5 = 80℃，求: 热流密度q和各层温度分布?
一维稳定导热
1、2 平壁导热

导热
单层平壁导热
（1）
const
dt 根据付里叶定律： q dx
将此式分离变量并积分：
q
t1 t 2
t
x
t t
2

，

1
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沈阳理工大学-大创版-热工过程及设备课程教学大纲-张路宁

《热工过程及设备》课程教学大纲课程代码：005063019课程英文名称：Inorganic material thermal engineering foundation课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0适用专业：无机非金属材料工程专业大纲编写（修订）时间：2012.7一、大纲使用说明本大纲根据无机非金属材料工程专业2012教学计划制订。

（一）课程的地位及教学目标热工过程及设备课程是无机非金属材料工程专业学生的必修专业课，是在学生们学习了高等数学、机械设计基础、无机材料科学基础、陶瓷导论等相关课程后开设的一门涉及窑炉热工过程及设备的基础理论、基本原理和基本构造方面知识，并具有较强实践性的专业主干课程。

本课程的教学目标是：使学生获得硅酸盐工业窑炉热工过程的基本理论，了解掌握热工设备构造及设计的基本原理，培养学生分析解决窑炉内热工问题的能力，为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求：掌握气体动力学基本方程式，能过熟练运用伯努利方程计算窑炉系统内气体流动问题。

掌握烟囱的热工计算方法，了解喷射器工作的基本原理；掌握导热、对流换热、辐射换热的基本概念及定律，熟练掌握稳定态下炉墙散热的计算方法。

了解掌握自然对流、强制对流的计算方法，了解窑炉火焰空间内的传热过程、基本规律及计算方法；掌握分子扩散的基本概念，熟悉斐克定律推导过程，掌握单向扩散、摩尔逆向扩散的规律及计算方法；掌握工业窑炉常用燃料的种类、化学组成、成分换算方法及热工性能，掌握燃料燃烧的计算方法，了解燃烧过程的基本理论，掌握气体、液体燃料的燃烧过程，了解气体、液体燃料燃烧设备的结构及工作原理；掌握发生炉煤气的种类、性质、用途，了解发生炉内的气化过程，掌握各项气化指标，了解煤品质对气化过程的影响，了解主要的气化设备；掌握湿空气的性质，能够熟练运用湿空气的I-x图求解实际问题。

基于“卓越工程师教育培养计划”的“热工过程及设备”课程教学改革与研究

的质量。
关键词卓越工程师 “ 热工过程及设备” 无机非金属材
料工程教学改革与研究
ＯｎｔｈｅＴｅａｃｈｉｎｇＲｅｆｏｒｍａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆ” ＴｈｅｒｍａｌＰｒｏ－
基于“ 卓越工程师教育培养计划” 的“ 热工过程及设备” 课程教学改革与研究
朱庆霞汪和平邓超华
３３３４０３）
文章编号：１６７２ — ７８９４（２０１４）０１ — ００６９ — ０３
（景德镇陶瓷学院
中图分类号：Ｇ６４２．０
ＤｅｎｇＣｈａｏｈｕａＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆ” ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｕｃａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ” ｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙＭｉｎｉｓｔｙｏｒｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
及设备 ” 教学中存在的问题，进行了基于 “ 卓越工程师教育培养计划” 的课程教学改革与研究，在教学内容、实验教学、教学组织形式、课程考核形式、校企合作培养机制等方面进
行了分析与探讨．旨在转变教学思想和观念，提高培养学生
体系建设等方面与工程人才培养目标存在着某些脱节的现象；偏重课堂理论教学为主的模式，不利于注重工程实践人才的培养；在实践教学环节上，校内实训基地缺乏仿真生产现场的环境；校外企业实习（或实训）时，因企业生产和经济

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。

隧道窑

电热推板窑
WDSJ-0.5/1000型电热升降窑
第四章
隧道窑
• 1、定义：采用轨道窑车输送制品的连续式窑炉 • 2、分类
• 3、隧道窑的特点：
按热源分
分类根据
窑名
特
点
• 约200℃； 1. 明焰隧道窑火焰直接进入隧道 • 2）产品冷却之热加热空气，可助燃或作干燥介质，按火焰是否 2. 隔焰隧道窑火焰在马弗道内通过固体辐射传热进入隧道分 • 产品出窑温度低； 3. 半隔焰隧道窑隔焰马弗板开有小孔，部分火焰入窑 1. 窑车隧道窑 • 3）连续窑，窑体温度不变，不蓄热，热耗低。
按窑内运输设备分 2. 3. 4. 5. 6. 推板隧道窑辊道窑输送带隧道窑步进隧道窑气垫隧道窑
1. 火焰隧道窑以煤、油或煤气为燃料 1）利用烟气余热预热坯体，废气排出温度低， 2. 电热隧道窑利用电热元件加热
按通道多少分
1. 单孔隧道窑 2. 多孔隧道窑
推板隧道窑
第一节
形状：普通砖异型砖
三、不定型耐火材料
• • • • 耐火混凝土，耐火泥，耐火喷涂料，耐火浇注料与捣打料
四、砌窑用隔热材料：λ < 0.14 W/m · ℃。
• • • • 1、轻质粘土砖 2、轻质高铝砖 3、高铝聚轻球砖 4、陶瓷纤维材料
隔热材料
• YK系列轻质隔热砖采用ASTM标准。 • AB系列氧化铝空心球砖是由氧化铝空心球，氧化铝微粉添加复合结合剂，经振动成型，高温烧成得制品。用于1650℃以下工业窑炉炉衬材料。
棚板装烧
2）车架
• 铸铁车架：刚度大，变形小，抗氧化，节约钢材，造价低， • 型钢车架：轻便，易制造，成本高，易变形，铆接成型。