冶金炉热工基础期末复习题.docx
《冶金炉热工基础期末复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冶金炉热工基础期末复习题.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
冶金炉热工基础期末复习题
《冶金炉热工基础》期末复习题
一、填空题
1.根据流动原因的不同，把对流给热分为自然对留给热和强制对留给热。
惯性力与粘性力之比。
3.若两物理现象相似，则其同名相似准数相等，此即相似第一定理。
4.在冶金炉（尤其是高温炉）内，辐射是主要的传热方式。
5.若A＝1，即R＋D＝0或对外来的热辐射全部吸收，没有反射和透过的物体称为绝对黑体或黑体。
辐射强度与波长和温度的关系。
F1φ12＝F2φ21，此关系称为角系数的互变性。
8.若在两平行表面间平行放置n块黑度、面积均相同的隔热板，则辐射传热量将减少为原来的1/n+1。
9.当辐射能投射到某物体上时，该物体对辐射能可能会产生反射、吸收和透过三种作用。
薄，平壁材料的导热系数越大，则通过平壁的导热量越大。
稳定态导热。
等温面。
13.两种或两种以上传热方式同时存在的传热过程，称为综合传热。
普通耐火材料、高级耐火材料和特级耐火材料三种。
15.对流现象只能在气体或液体中出现，它是借温度不同的各部分流体发生扰动和混合而引起的热量转移。
16.传热学的任务，就是研究不同条件下热压和热阻的具体内容和数值，从而能计算出传热量大小，并合理地控制和改善传热过程。
17.物体的黑度或称辐射率表示该物体辐射能力接近绝对黑体辐射能力的程度。
18.单位时间的传热量可称为热流，温度差可称为热压。
19.耐火材料抵抗高温而不变形的性能叫耐火度。
20.重油雾化的主要作用是将重油雾化成很细的油雾，增加与氧气的接触面积。
21.固体和液体燃料都是由五种元素、灰分、水分组成。
22.煤气的燃烧可分为扩散式燃烧和预混式燃烧两大类。
23.重油牌号的命名是按照该种重油在50℃的恩氏粘度来确定的。
24.粉煤的燃烧过程可分为混合、预热和燃烧三个阶段。
25.高炉煤气的主要可燃成分是CO。
26.常用燃料的特性主要包括化学组成和燃料的发热量两个方面。
27.按照物理本质的不同，传热过程可分为传导传热、对流传热和辐射传热三种基本的形式。
28.平壁导热的特点是导热面积不变，圆筒壁向外导热时导热面不断变化。
29.绝对黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比。
30..当物体接受到热射线时，有三种可能的情况，一部分被反射,一部分被吸收，另一部分透过。
31气体平衡方程式是研究静止气体的压力变化规律的方程式。
包括气体绝对压力变化和气体表压力变化两个平衡方程式。
32.以真空为起点所计算的气体压力是气体的绝对压力，设备内气体的绝对压力与设备外相同高度的实际大气压的差是气体的表压力。
33.对气体而言，分子热运动所引起的分子掺混作用是气体粘性产生的主要依据。
34.层流时，边界层内的气体不流动，它对管内的气体产生阻碍作用；紊流时，边界层内的气体是层流状态。
35.大气状态下的柏努力方程式
36.按其产生的原因不同，压头损失分为摩擦阻力损失和局部阻力损失两类。
二、判断题
（√）1.没有温度差，就没有传热现象。
温度差是传热的动力。
（√就叫做“火焰掺碳”。
（×）3.硅质耐火材料是碱性耐火材料。
（×）4.任何工程材料的导热系数都随温度升高而增大。
（√）5.同一等温面上没有热量传递。
（×）6.颜色深的物体就是黑体。
（√）7.可见光是热射线，热射线并不全是可见光。
（√）8.某物体的辐射能力越强，其吸收能力也必然越强。
（×）9.动力边界层和传热边界层的概念在一般情况下是相同的。
（√）10.在保证燃料完全燃烧的基础上使空气过剩越小越好。
（×）11.火焰传播速度大于气流喷出速度，容易出现回火。
（×）12.耐火度可以代表耐火材料的实际使用温度。
（√）13.多层圆筒壁导热时，其温度变化曲线是一条不连续的曲线。
（√）14.耐火材料的实际使用温度比荷重软化点高。
（√）15.静止气体沿高度方向上，下部的绝对压力大于上部的绝对压力。
（√）16.黑度可以说明不同物体的辐射能力，它是分析和计算热辐射的一个重要的数值。
（√）17.常见的气体多属于A+D＝l，R＝0，即气体不能反射，而未被吸收的就被透过。
（×）18.固体材料中铜的导热系数最大。
（√）19.物体的辐射能力与其吸收能力是一致的，能辐射的波，也能被该物体吸收。
（√）20.在整个气体容积中，气体的辐射和吸收是沿着各个方向同时进行的。
三、名词解释
：
在有放热现象的系统中，流体与固体壁面的温度降主要集中在靠近边界的这一薄膜层内，这种有温度变化（即温度梯度）的边界层称为“传热边界层”。
2.气体的粘性力：
在气体流动时使两相邻气层的流速趋向一致，且大小相等方向相反的力，称为内摩擦力或粘性力。
3.火焰传播速度：
燃烧反应在可燃混合物中扩展的直线速度，它反映了燃烧速度的快慢。
4.气体的层流：
当气体流速较小时，各气体质点平行流动，此种流动称为层流。
：
角度系数是表示从某一表面射到另一表面的能量与射出去的总能量之比。
用符号φ表示。
6.导热系数:
当温度沿x轴向的变化率为1单位时，通过单位面积的热流，称为导热系数，用λ表示。
7.稳定流动：
流体中任意一点上的物理量不随时间改变的流动过程。
8.黑体：
若A＝1，R＋D＝0的物体或对外来的热辐射全部吸收，没有反射和透过的物体。
9.空气消耗系数：
实际空气需要量与理论空气需要量的比值叫空气消耗系数以n表示，即：
10.燃料的发热量：
单位质量或单位体积的燃料在完全燃烧情况下所能放出热量的千焦数叫做燃料的发热量。
11.燃烧温度：
燃料燃烧放出的全部被燃烧产物所吸收，燃烧产物所能达到的温度叫燃料的燃烧温度。
12.局部阻力损失：
气体在管道中流动时，由于管道形状改变和方向改变，气体分子间的相互碰撞和气体分子与气壁间的碰撞而引起的压头损失，称为局部阻力损失，常用符号h局表示
四、简答题
1.与传导传热和对流传热相比，辐射传热具有哪几个特点？
答：
（1）任何物体只要温度高于绝对零度，便可以进行辐射传热；
（2）辐射传热不需要任何介质，在真空中同样可以传播，而且热量的传递过程伴随有能量形式的转变（即热能→辐射能→热能）。
2.气体的辐射与吸收和固体比较起来主要有哪些特点？
答：
1）不同的气体，其辐射和吸收辐射能的能力不同。
2）气体的辐射和吸收，对波长具有选择性。
3）在气体中，能量的吸收和辐射是在整个体积内进行。
3.简述高低发热量的区别？
答：
二者的区别在于废气中水的存在状态不同：
高发热量中的水是冷却成为0℃的液态水；低发热量的水是冷却成20℃的水蒸气。
4.提高燃烧温度的途径有哪些？
答：
通过实际燃烧温度的热平衡方程进行分析，显然要提高
实的数值，必须增大下式中分子的数值，或者减少下式中分母的数值。
增大式中分子的数值可以从下面几点考虑：
（1）提高燃料的发热量
（2）实现燃料的完全燃烧
（3）降低炉体热损失
（4）预热燃料和空气
减少式中分母的数值可从下面两点考虑：
（1）降低空气消耗系数
（2）富氧鼓风和氧气助燃
5.什么叫有效辐射？
答：
自身辐射、对另一表面辐射的反射和对自身辐射的反射，这三种射线的总和，称为该表面的“有效辐射”。
6.简述Re、Gr、Pr、Nu相似准数的物理意义？
答：
Nu数代表着对流现象的本质；
Gr数表征流体自然对流发展的程度；
Re代表流体流动的类型及扰动程度；
Pr数是反映流体本身物理特性的谁数。
7.简述何谓负位压头损失？
在实际生产中计算是应注意什么问题？
答：
当管道中的气体由上向下流动时，位压头就成了气体流动的一种阻力，这时的位压头称负位压头，用符号h位负表示。
在实际生产中，气流经过由下向上和由上向下的管道长度相等，温度相差不多时，正负位压头的数值可以相互抵消，不必计算位压头。
如果不同则应分别计算，分别纳入动力和阻力项目内。
8.简述实际气体的柏努力方程式的意义。
答：
低压气体在稳定流动中，前一截面的总压（静压、位压、动压之和）等于后一截面的总压（静压、位压、动压、能量损失之和）。
而各种能量间可相互转变，各种能量都可直接或间接地消耗于能量损失，在能量转变和能量损失过程中静压不断变化。
9.如何用雷诺数判别气体在光滑管道中流动时的类型。
答：
当气体在光滑管道中流动时，Re<2300时为层流；Re>10000时为紊流；230010.简述动力边界层的概念。
答：
流体在流动时，与固体接触的表面出形成一个流速近似等于零的薄膜层，从这个薄膜层到流速恢复远方来流速的区域就是动力边界层。
五、计算题
1.已知某精煤的供用成分如下：
成分
C
H
N
S
O
A
W
%
求：
该煤燃烧时的理论空气量、理论燃烧产物量。
2.一炉壁有耐火砖砌成，厚度δ=250mm，耐火砖内表面温度t1=1000℃，外表面温度t2=200℃,耐火砖平均导热系数为λ=1.28W/m·℃，求通过炉壁的热流量。
3.某车间辐射采暖板的尺寸为1.5×2m2，辐射板面的黑度ε1=0.9，板面平均温度t1=97℃，车间周围壁温t2=7℃，如果不考虑辐射板背面及侧面的热作用，试求辐射板面与四周壁面的辐射换热量。
4.试求通过某加热炉炉壁的单位面积向外的散热量。
已知炉壁为粘土砖，厚360mm，壁内外表面温度各为800℃及50℃。
若换用轻质粘土砖作炉壁，其它条件不变，问减少热损失多少？
（已知λ粘t，λ轻+t）
5.如图所示，在此烟道系统中废气的平均密度为3，车间大气密度为3，1—1、2—2两截面之间的标高差为5m。
用压力管在两截面测出的表压（静压头）分别为:
ΔP1=—49Pa，ΔP2=—147Pa。
已知ω1=6m/s，ω2=10m/s。
求1、2两截面间的压头损失。
图a烟道系统
冶金热力学及动力学第一次作业及答案
一、填空题
1、黑色金属指______________三种金属。
铁、铬、锰
2、钢铁冶金一般分为三个工序，即______、_______和___________。
炼铁、炼钢、二次精炼
3、对于任一反应，若∆G<0，则反应能________向进行。
正
4、对于任一反应，若∆G>0，则反应________向进行。
逆
5、对于任一反应，若∆G=0，则反应达到_____________。
平衡
6、对于某化学反应，若v=kCAaCBb，则该反应的总级数为________。
a+b
7、边界层理论认为，流体在相界面上流动时，出现______边界层、_______边界层和_______边界层。
速度，温度，扩散
8、气体在固体表面的吸附分为_________吸附和_________吸附。
物理，化学
9、气体在固体表面吸附时，主要被吸附到固体表面的__________。
活性点
10、气-固相间的反应动力学模型有__________模型和____________反应模型。
未反应核，多孔体积
11、反应产物在均匀相内形核，称为______形核，在异相界面上形核称为______形核。
均相，异相
12、气体在金属中是以___________溶解的。
单原子
13、工业纯铁的熔点是_______K，化学纯铁的熔点为_______K。
1803，1811
14、在浓度三角形中，平行于任意一边的平行线上的各物系点，所含对应顶角组分的浓度_____________。
相同
15、浓度三角形中有两个物系点M和N组成一个新的物系O，则O点必定落在_____连线上。
MN
16、熔渣的离子结构理论认为，熔渣是由________组成的。
离子
17、按照氧化物的酸碱性不同，CaO、FeO、MgO等属于__________氧化物。
碱性
18、按照氧化物的酸碱性不同，SiO2、P2O5、Fe2O3属于___________氧化物。
酸性
19、Al2O3属于_________氧化物。
两性
20、某二元渣系含CaO和SiO2的质量分数为60%和40%，则此熔渣的二元碱度为________。
21、已知K2O中K的电负性为0.8，则K2O的理论光学碱度为_______。
二、名词解释
1、亨利定律：
当溶液组分B的浓度趋近于零（XB→0）的所谓稀溶液中，组分B的蒸气压与其浓度成线性关系：
PB=KH（X）XB，这一关系称为稀溶液的亨利定律。
2、扩散通量：
单位时间内通过单位截面积的物质的量。
3、对流传质：
在流动的体系中的扩散。
4、速率限制环节：
当串联反应中有一个或多个环节进行得较快，而仅有一个环节进行最慢时，则这一环节就是整个反应过程的限制者，或称为速率限制环节。
5、粘滞现象：
在流动的液体中，各层的定向运动速度并不相等，相邻层间发生了相对质量的运动，各层间产生了摩擦力，力图阻止这种运动的延续，流体的流速因而简慢，这就是黏滞现象。
6、炉渣的碱度：
是碱性氧化物的质量分数与酸性氧化物的质量分数之比。
7、炉渣的硫容量：
炉渣容纳或吸收硫的能力。
4、三、简答题
1、简述拉乌尔定律的内容。
答：
在溶液中当组分B的浓度XB→1时，它的蒸气压与其浓度成线性关系：
PB=P*BXB，这一规律称为拉乌尔定律。
2、钢铁冶金中通常选用的活度的三种标准态是什么？
答：
（1）以纯物质为标准态；
（2）以假想的纯物质为标准态；（3）以质量分数为1%的溶液为标准态
3、多相反应发生在相界面上，多相反应有哪几个环节？
答：
（1）反应物对流扩散到反应界面上；
（2）在反应界面上进行化学反应；
（3）反应产物离开反应界面向相内扩散。
4、什么是多孔体积反应模型？
答：
反应的气体向孔隙度高的矿球内扩散的同时，在孔隙内发生了化学反应，即扩散和化学反应同时进行。
5、过渡族元素（Mn、Ni、Co、Cr、Mo）在铁液中的溶解和存在形式？
答：
这些元素在高温下的晶格和δFe的晶格大致相同，而且它们的原子半径和铁原子半径又相差很小，所以能在铁液中无限溶解，与铁液互溶，以阳离子的金属键结构，形成置换式溶液，溶解焓ΔH（B）≈0,与铁液形成近似的理想溶液。
6、简述气体溶解的平方根定律。
答：
在一定温度下，双原子气体在金属中的溶解度与该气体分压的平方根成正比，这称为气体溶解的平方根定律。
7、N、O、S和Cr、Si、Mn、P、C对铁液的黏度有什么影响？
答：
N、O、S能提高铁液的黏度，而Cr、Si、Mn、P、C降低铁液的黏度。
8、简述熔渣的分子结构理论。
答：
熔渣的分子结构理论认为熔渣是由各种分子组成的理想溶液，这些分子有的是简单氧化物（也叫自由氧化物）或化合物，如CaO、MgO、SiO2等，有的是由这些简单氧化物形成的复合化合物，只有自由氧化物才具有化学反应能力，参加化学反应。
四、计算题
1、利用化合物的标准生成吉布斯自由能∆fG⊙m，计算下列反应的∆rG⊙m及平衡常数。
TiO2（s）+3C（石）=TiC（s）+2CO（g），已知：
∆fG⊙m（TiO2-1
∆fG⊙m-1,
∆fG⊙m-1
解：
∆rG⊙m-1
lgK⊙-1
2、用线性组合法求下列反应的∆rG⊙m：
Fe2SiO4（s）+2C（石）=2Fe（s）+SiO2（s）+2CO
已知：
FeO（s）+C（石）=Fe（s）+CO∆rG⊙m-1
2FeO（s）+SiO2（s）=Fe2SiO4（s）∆rG⊙m-1
解：
∆rG⊙m-1
3、轴承钢的成分为w[C]=1.05%、w[Si]=0.6%、w[Mn]=1.0%、w[P]=0.02%、w[S]=0.02%、w[Cr]=1.10%,计算1873K，钢液中硫的活度系数及活度。
已知：
ess=-0.028,eSis=0.063,eCs=0.11,eMns=-0.026,ePs=0.029,eCrs
解：
fs=1.30,as
4、计算成分为ω（CaO）=47%，ω（MgO）=14%，ω（SiO2）=18%、ω（Al2O3）=5%、ω（CaF2）=14%、ω（MnO）=0.2%、及ω（FeO）=1.8%的炉渣的光学碱度和硫容量，温度为1873K。
已知：
CaO、MgO、SiO2、Al2O3、CaF2、MnO、FeO的光学碱度分别为1.00、0.78、0.48、0.605、0.2、0.59和0.51。
解：
Λ×10-3
-1，两者的接触角α=35o，求钢-渣的界面张力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化？
解：
σ-1,S=-0.107<0,此种还原渣不能在钢液中乳化。
升级会员 