高中化学--硅酸盐与无机非金属材料练习题 1．生产普通玻璃所用的原料不包括( ) A．石英B．黏土 C．纯碱D．石灰石 答案 B 解析生产普通玻璃所用的原料是石英、纯碱和石灰石，不包括黏土。 2．下列有关水泥的说法不正确的是( ) A．制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土 B．普通水泥的主要成分是钙的硅酸盐和铝酸盐 C．水泥具有水硬性 D．混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物 答案 A 解析制造水泥的原料中没有纯碱，A错误。普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙等，B正确。混凝土的成分是水泥、沙子和碎石，D正确。 3．唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于( ) A．氧化铝B．二氧化硅 C．硅酸盐D．合金 答案 C 解析唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品。 4．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( ) A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大的强度 C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 答案 D 解析新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等，故D错误。 5．下列物质是纯净物的是( ) A．玻璃B．水泥 C．纯碱D．水玻璃
答案 C 解析玻璃、水泥均是多种硅酸盐的混合物；水玻璃是Na 2SiO 3 的水溶液，也是混合物； 纯碱是Na 2CO 3 ，为纯净物。 6．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al 2Si 2 O 5 (OH) 4 ]等天然硅酸盐为 主要原料烧成的制品。下列有关说法不正确的是( ) A．黏土也是制备玻璃的原料之一 B．黏土的主要成分可以表示为Al 2O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料 D．传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同 答案 A 解析制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A错误。 7．(1)三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。 三硅酸镁晶体的化学式为Mg 2Si 3 O 8 ·n H2O。 用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式：________________________。 (2)无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。下列属于传统无机非金属材料产品的是__________________。 ①玻璃②氮化硅陶瓷③砖瓦④硅芯片⑤光导纤维⑥水泥 答案(1)2MgO·3SiO 2 ·n H2O (2)①③⑥ 解析(1)用氧化物的形式表示硅酸盐时，应注意书写顺序：活泼金属的氧化物、较活泼金属的氧化物、二氧化硅、水。 (2)光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅芯片是高纯度的硅。②④⑤都是新型无机非金属材料。 8．下列溶液中①碳酸钠溶液，②氢氟酸，③氢氧化钠溶液，④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( ) A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 答案 A 解析①、③中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的SiO 2 反应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中。
材料工程课程设计 Course Exercise for Material Engineering 课程编号：07360110 学分： 2 学时：2周（其中：讲课学时：实验学时：上机学时：2周） 先修课程：材料工程基础 适用专业：无机非金属材料专业本科三年级学生 教材： 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务： 《材料工程课程设计》目的在于加强实践教学环节，加深对理论知识的理解，培养学生综合运用基础理论和专业知识分析、解决实际问题的能力。 课程设计的任务是通过设计各种型号的窑炉，加深对专业课《材料热工工程》的全面理解，掌握无机材料工业的重要设备－窑炉的工作原理，设计与计算的方法，提高分析问题与解决问题的能力，同时也培养学生应用计算机辅助设计与绘图的能力。 二、课程的基本内容及要求： 1.课程的基本内容 （1）掌握窑炉的工作原理 （2）掌握窑体的主要尺寸计算 （3）掌握窑炉的热工计算 （4）掌握窑体材料的选择 （5）熟练应用CAD软件制图 （6）撰写设计说明书 2.课程要求： 要求通过给定设计内容及原始数据，结合专业课《热工工程》的教学内容，掌握窑炉的工作原理，掌握窑炉的设计与计算的方法，并能熟练应用CAD软件制图，完成设计说明书和结构简图一份。
四、大纲说明 1、根据学生完成的课程设计说明书和图纸的质量和设计阶段的表现综合评定成绩，分优、良、中、及格、不及格五等。 2、按每天8小时计，总工作量不少于80小时。 五、参考书目及学习资料 1、《硅酸盐工业热工基础》；孙晋源主编；武汉工业出版社，1992年 2、《陶瓷工业热工设备》，刘根群主编；武汉工业出版社，1989年 3、《玻璃工业热工设备》，孙承绪主编；武汉工业大学出版社，1996年 4、《玻璃窑炉设计与计算》，孙承绪主编；中国建筑工业出版社，1983年 制定人：陈彩凤审定人：刘军批准人：杨娟 2013 年4 月10 日
第一部分发电厂热工设备介绍 热工设备（通常称热工仪表）遍布火力发电厂各个部位，用于测量各种介质的温度、压力、流量、物位、机械量等，它是保障机组安全启停、正常运行、防止误操作和处理故障等非常重要的技术装备，也是火力发电厂安全经济运行、文明生产、提高劳动生产率、减轻运行人员劳动强度必不可少的设施。 热工仪表包括检测仪表、显示仪表和控制仪表。下面我们对这些常用仪表原理、用途等进行简单介绍，便于新成员从事仪控专业工作有个大概的了解。 一、检测仪表 检测仪表是能够确定所感受的被测变量大小的仪表，根据被测变量的不同，分为温度、压力、流量、物位、机械量、成分分析仪表等。 1、温度测量仪表： 温度是表征物体冷热程度的物理量，常用仪表包括双金属温度计、热电偶、热电阻、 温度变送器。常用的产品见下图： 双金属温度计热电偶 铠装热电偶热电阻（Pt100）
端面热电阻（测量轴温）温度变送器 1）双金属温度计 原理：利用两种热膨胀不同的金属结合在一起制成的温度检测元件来测量温度的仪表。 常用规格型号：WSS-581，WSS-461；万向型抽芯式；φ100或150表盘；安装螺纹为可动外螺纹:M27×2 2）热电偶 原理：由一对不同材料的导电体组成，其一端（热端、测量端）相互连接并感受被测温度；另一端（冷端、参比端）则连接到测量装置中。根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势之间具有函数关系。参比端温度一定时热电偶的热电动势随着测量温度端温度升高而加大，其数值只与热电偶材料及两端温差有关。 根据结构不同，有普通型热电偶和铠装型热电偶。根据被被测介质温度高低不同，一般热电偶常选用K、E三种分度号。K分度用于高温，E分度用于中低温。 3）热电阻 原理：利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。 热电阻一般采购铂热电阻（WZP），常用规格型号：Pt100，双支，三线制，铠装元件?4，配不锈钢保护管，M27×2外螺纹。 4）温度变送器 原理：将变送器电路模块直接安装在就地温度传感器的接线盒内，将敏感元件感受温度后所产生的微小电压，经电路放大、线性校正处理后，变成恒定的电流输出信号（4～20mA）。 由于该产品未广泛普及，所以设计院一般很少选用。
高中化学知识点规律大全 ——硅和硅酸盐工业 1．碳族元素 [碳族元素] 包括碳(6C)、硅(14Si)、锗(32Ge)、锡(50Sn)和铅(82Pb)5种元素．碳族元素位于元素周期表中第ⅣA族。[碳族元素的原子结构] (1)相似性： ①最外层电子数均为4个； ②主要化合价：+2价、+4价．其中C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定；Pb的+2价的化合物稳定，但+4价的Pb的化合物却是不稳定的，如PbO2具有强氧化性。 (2)递变规律：按碳、硅、锗、锡、铅的顺序，随着核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，得电子能力减弱，非金属性减弱，金属性增强。由于碳族元素的最外层为4个电子，因此由非金属性向金属性递变的趋势很明显。在碳族元素的单质中，碳是非金属；硅虽然是非金属，但却貌似金属(为灰黑色固体)，且为半导体；锗具有两性，但金属性比非金属性强，为半导体；锡和铅为金属。 *[C60]C60与金刚石、石墨一样，都属于碳的同素异形体。C60是一种由60个碳原子构成的单质分 子，其形状如球状的多面体，在C60分子中有12个五边形和20个六边形。 [硅] (1)硅在自然界中的含量：硅在地壳中的含量居第二位(含量第一位的为氧元素)。 (2)硅在自然界中的存在形式：自然界中无单质硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等．化合态的硅是构成地壳的矿石和岩石的主要成分。 (3)单质硅的物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。其熔点、沸点很高，硬度很大(晶体硅的结构类似于金刚石)。晶体硅是半导体。 (4)单质硅的化学性质： ①在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应，但能与F2、HF和强碱反应。例如：Si + 2NaOH + H2O ＝Na2SiO3 + 2H2↑ ②在加热时，研细的硅能在氧气中燃烧：Si + O2SiO2 (5)用途： ①硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成太阳能电池。 ②利用硅的合金，可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等。 (6)工业制法．用焦炭在高温下还原SiO2可制得含有少量杂质的粗硅： SiO2 + 2C Si + 2CO↑ [二氧化硅] (1)二氧化硅在自然界中的存在：天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分为二氧化硅晶体，透明的石英晶体叫做水晶，含有有色杂质的石英晶体叫做玛瑙。二氧化硅是一种硬度很大、熔点很高的固体。 (2)化学性质： ①SiO2是酸性氧化物．例如：SiO2+CaO CaSiO3 SiO2还可与NaOH反应：SiO2 + 2NaOH(水溶液中或熔融态) ＝Na2SiO3 + H2O 注意a．由于SiO2与强碱溶液反应生成了粘性很强的Na2SiO3溶液，因此盛放碱性的试剂瓶不能用玻璃塞，以防止瓶塞和瓶子粘在一起． b．SiO2不溶于水，也不与水反应．因此，不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物——硅酸(H2SiO3)．制取H2SiO3的方法如下： Na2SiO3 + 2HCl ＝2NaCl + H2SiO3↓ 或Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝Na2CO3 + H2SiO3↓ 硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。 ②SiO2能与氢氟酸发生反应：4HF + SiO2＝SiF4 + 2H2O SiO2是玻璃的主要成分，因此盛氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃容器（可用塑料瓶）。 (3)用途： ①二氧化硅是制造高性能通讯材料——光导纤维的重要原料。 ②石英用来制造石英电子表、石英钟。较纯净的石英用来制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。 ③水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。 ④玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。
硅及其化合物硅酸盐工业 【学习目标】1、理解晶体硅的结构、性质和用途 2、掌握原硅酸、硅酸和硅酸盐的重要性质 3、了解工业上生产玻璃和水泥的原料、化学原理和产品的成分、性能 【学习重点】硅的结构、性质和用途；硅酸、硅酸和硅酸盐的重要性质。 【学习要点】 一、硅的结构及性质 二、硅的重要化合物 三、硅酸盐工业 【随堂练习】 1、下列关于硅和硅的化合物的叙述正确的是（） ①硅的晶体结构和金刚石相似，都是原子晶体②硅是地壳中含量最多的非金属③晶体硅是良好的半导体材料④ SiO2是制造光导纤维的重要材料⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的⑥SiO2是两性氧化物，它不溶于任何酸 A ①②⑥ B ①⑤⑥ C ③④⑤ D ②⑤⑥ 2、下列说法不正确的是（） ①石英、玛瑙、水晶、硅藻土、玻璃等主要成分都是SiO2。②含硅4%的钢具有良好导磁性，含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性③自然界中没有游离态的硅，化合态硅是构成矿物和岩石的主要成分。④以单质硅为原料，生产一系列含硅产品的工业叫硅酸盐工业。⑤普通玻璃的主要成分是3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3。⑥玻璃的成分是相同的，如石英玻璃、钢化玻璃、有机玻璃、水玻璃等，只是他们的加工工艺不同而已。⑦水泥的硬化过程是复杂的物理化学过程，水泥中加入的石膏是为了加速水泥的硬化速度。⑧因为高温是SiO2跟Na2CO3反应放出CO2，故硅酸比碳酸酸性强。 A 全不正确 B 除①②③④外 C 除②③外 D ④⑥⑦⑧ 3、工业上由粗硅制取纯硅有以下反应： ① Si（s）+ 3HCl == SiHCl3 + H2（g）+ 381kJ ② SiHCl3（g）+ H2 == Si（s）+ 3HCl（g） 对于上述反应说法正确的是（） A 均为置换反应和氧化还原反应 B 反应①、②实际上互为逆反应 C 由于反应①放热，则反应②一定吸热 D 提高SiHCl3产率，应采取加压和升温办法 4、下列说法正确的是（） A 在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中都需要的原料是生石灰 B 陶瓷、水泥、玻璃、单晶硅、普钙等都属于硅酸盐产品 C 普通玻璃是电的绝缘体，这种透明的固体不属于晶体 D 钢化玻璃的重要用途之一是制造汽车车窗，合成它的主要原料是四氟乙烯 5、下列元素的单质中，最易跟氢气反应生成氢化物的是（） A 硼 B 氮 C 氟 D 碳 6、固体融化时必须破坏非极性键的是（） A 冰 B 晶体硅 C 溴 D 二氧化硅 7、CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是（） A 氯化钙 B 石灰水 C 饱和碳酸钠溶液 D 硅酸钠 8、石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，制造输电线、电厂设备破坏。这是由于石墨（） A 有放射性 B 易燃、易爆 C 能导电 D 有剧毒
高一化学 硅和硅酸盐 【教学目标】1、了解硅及其化合物的应用。 2、了解硅的结构、性质、用途、存在及制备方法；了解二氧化硅的存在、性质和用途。 3、了解水泥、玻璃、陶瓷三种常见的硅酸盐工业。 【教学过程】 【重点知识归纳】 【例1】下列物质，不属于硅酸盐的是 （ ） ①正长石 ②高岭石 ③钢化玻璃 ④石英玻璃 ⑤水玻璃 ⑥单晶硅 A 、④⑥ B 、③④⑥ C 、①②③ D 、⑤⑥ 【例2】将下列硅酸盐改写成氧化物的形式： （1）镁橄榄石（Mg 2SiO 4 ） 。 （2）高岭石[Al 2Si 2O 5(OH)4] 。 【小结1】1、将硅酸盐的组成用氧化物的形式来表示一般原则：书写时，应将金属元素的氧 化物写在前面，若有多种金属元素，按活泼性依次减弱的顺序写出其氧化物，然后写二氧化硅，最后写水，且各氧化物之间要用“·”隔开。 2、硅酸钠的用途：粘合剂、防腐剂、耐火材料 硅酸可通过可溶性硅酸盐与酸反应得到，如： Na 2SiO 3 ＋ CO 2 ＋ H 2O === H 2SiO 3↓ ＋ Na 2CO 3 Na 2SiO 3＋HCl === H 2SiO 3↓＋NaCl 【提问】碳酸与硅酸的酸性谁强？硅酸钠能否敞口放置于空气中？ 【阅读】3、硅酸盐工业简介：以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称硅酸盐工业。主要包括陶瓷工业、水泥工业和玻璃工业，其反应包含复杂的物理、化学变化。 （2）玻璃： 结果收集到等体积的气体，此合金中铝、铁、硅的质量比为（ ） A 、27：56：28 B 、3：4：1 C 、1：2：1 D 、27：4：1 【例4】下列转化中，不能通过一步反应实现的是（ ） A 、SiO 2→Na 2SiO 3 B 、SiO 2→H 2SiO 3 C 、Na 2SiO 3→Si D 、Si →Na 2SiO 3 【小结2】（阅读）一、硅：以化合态存在于自然界，在地壳中的含量居第二位。 1、物理性质：熔沸点高，硬度大，半导体。 2、化学性质：(1)常温下性质稳定。 （2）Si+2F 2====SiF 4 ； Si+4HF====SiF 4+2H 2↑
【解】查表知硅砖的导热系数λ= 0.92 + 0.7×10-3 t W/（m.o C ） 硅砖的平均温度 o 121300300800C 22 av t t t ++=== 硅砖的平均导热系数 λ = 0.92 + 0.7×10-3 t av = 0.92 + 0.7×10-3 ×800 = 1.48 W/（m.o C ） 散热损失量 (1300300) 1.481032889W 0.45t t F Q F λδδλ??-?? ==== 习题【2-2】 【解】设硅藻土砖的厚度和导热系数分别为δ1，λ1 红砖的厚度和导热系数分别为δ2，λ2 如果不用硅藻土，红砖的厚度为δ2 用红砖替代硅藻土后，要保持炉墙的散热量不变，即保持炉墙的热阻不变 替换前，炉墙热阻12 112R δδλλ= +，替换后，炉墙热阻322 R δλ= 令R 1=R 2，得 3 12122 δδδλλλ+=，则 213210.390.04 0.250.37 m =370 mm 0.13 λδδδλ?=+ =+= 习题【2-3】 【解】该拱形窑顶的导热可以视为1/4单层圆筒壁的导热 查表知耐火粘土砖的导热系数λ= 0.835+ 0.58×10-3 t W/（m.o C ） 耐火粘土砖的平均温度 o 12700100400C 22av t t t ++=== 硅砖的平均导热系数 λ = 0.835 + 0.58×10-3 t av = 0.835 + 0.58×10-3 ×400 = 1.067 W/（m.o C ） 根据单层圆筒壁的传热量公式可得每米窑长拱顶散失热量 21 11700100 4197W/m 10.850.23 14 4 ln ln 2 1.06710.85 2t Q d l d ππλ?-= == +??
第二节硅酸盐工业简介、新型无机非金属材料 【同步教育信息】 一. 本周教学内容：第二节硅酸盐工业简介、新型无机非金属材料 二.知识目标： 初步了解“硅酸盐工业”；初步了解制水泥的主要原料和生产过程、水泥的主要成分和性质；了解制玻璃的主要原料和主要反应。 三. 能力目标：通过对水泥工业的教学，培养学生的自学能力和表达能力。 四. 德育目标： 使学生逐渐形成正确的科学社会观，即使学生认识到“科学技术是第一生产力”，关心环境、资源再生等与现代社会有关的化学问题，具有社会责任感。通过对玻璃、陶瓷工业现状及前景的介绍，激发学生学习兴趣。 五. 重点难点： 普通玻璃的化学反应原理作为知识目标中的重点，但更重要的是培养学生的能力及科学情感和科学思想。 六. 知识分析： （一）硅酸盐工业简介 1. 水泥普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaO·Si02)、硅酸二钙(2CaO·Si02)和铝酸三钙(3CaO·A1218)等。 2. 玻璃玻璃有普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没
有固定的熔、沸点。 3. 比较水泥和玻璃的生产方法（见下表）硅酸盐产品 4. 陶瓷（1）制造陶瓷的主要原料：粘土。 （2）制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、陶器 （3）陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分)：土器、陶器、瓷器、炻器等。硅酸盐的组成可以用氧化物形式来表示例高岭石：A12(Si218)(OH)4可表示为：A1218·2Si02·2H20 （二）新型无机非金属材料： 1. 无机非金属材料的分类 （1）传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 （2）新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等。
硅酸盐工业热工基础作业答案2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件tw1=1300C tw2=300Cδ=450mm F=10 m 2 胸墙的平均温度Tav＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav＝0.92＋0.7x0.001 x800＝1。48w/m.c Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=1.48X10X（1300－300）/0.48=3.29X104 W 2－2解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁 由Q=t?/R或q=t?/Rt知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才 行 单值条件δ1＝40mm δ2=250mm λ1=0.13W/m.C λ2=0.39W/m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=0.04/0.13+0.25/0.39+δ3/λ3 若仅有红砖（两层）Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/0.39+δ3/λ3 Rt1=Rt2?0.04/0.13+0.25/0.39=δ/0.39 得δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm。 2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件δ＝230mm R1=0.85m Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav=0.835X0.58X103- X(Tw1+Tw2)/2=0.835+0.58X400X10 3- =1.067W/m.C R2=R1+δ=1.08m 当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln21d d=2X3.14X1.067X1X600/4Ln1.08 0.85 =4200W/m 因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav＝（R1＋R2）/2求出。做法与2－1同。 2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁 单值条件λ1＝50W/m。C λ2＝0.1 W/m。C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量 Q=( Tw1-Tw2)X2π/(1213 1122 d d Ln Ln d d λλ +)= 2502 222.27 11851375 501750.1185 X W Ln Ln π = + 若仅考虑石棉的热阻，则
热能０２级《工厂热工设备》期末考试参考答案 一、解释下列概念和术语（每题２分，共２０分） １．火焰炉内热过程 火焰炉内气体流动、燃料燃烧和传热、传质过程的综合，是以传热为中心的物理和物理化学过程，以物理过程为主。 ２．火焰 具有一定的外形和长度、明亮轮廓的炽热的正在燃烧的气流 股。 ３．炉温 炉子测温热电偶所反映的温度，是某种意义上的综合温度。 ４．定向辐射传热 炉气对炉衬、炉料的的辐射换热量不同的炉内辐射传热现象，分直接定向辐射传热和间接定向辐射传热两种。 ５．炉子热平衡 根据热力学第一定律建立起来的、表示在一定时间内炉子热 量收入和热量支出在数量上的平衡关系。 ６．热量有效利用系数 有效热／总供热量 ７．热量利用系数 留在炉膛的热量／总供热量 ８．炉底强度，有效炉底强度（钢压炉底强度）
单位炉底面积单位时间内的产量叫做炉底强度；如果只 考虑钢坯覆盖的那部分炉底面积，就叫做有效炉底强度（钢压炉底强度）。 ９． 钢的加热速度 金属表面升温速度；加热单位厚度金属所需要的时间；单位时间加热金属厚度。 １０． 钢的加热温度，钢的加热均匀性 加热完后钢的表面温度，钢的外部和中心温度的一致程度。 二、填空（每题２分，共３０分） １．火焰炉内的气体运动大致可以分为（气体射流运动）〔１分〕及（主要由它引起的气体回流运动）〔１分〕两大部分。 ２．炉内气体再循环率r 的定义式为（ ），再循环倍率的定义式为（ ）。 a o r m m m r h kg h kg h kg ＋＝） ／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／流率（从喷嘴流出气体的质量）／再循环气体流率（再循环率＝ r a o r m m m m r h kg h kg h kg h kg ＋＋＝｝）／再循环气体流率（）＋／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）／／再循环气体流率（再循环率＝‘ （１分） a o r a o m m m m m R h kg h kg h kg h kg h kg ＋＋＋＝｝）／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）｝／ ／）＋再循环气体流率（／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气） ／量流率（｛从喷嘴流出气体的质再循环倍率＝ （１分）
热工设备 第三章隧道窑 烧成过程 1、20-200℃预热排除残余水分 2、200-500℃排除结构水 3、500-600℃石英晶型转化：β-SiO2→α-SiO2，体积膨胀控制不当（温度不均）导致开裂 4、600-1050 ℃氧化阶段： 硫化铁、有机物中碳的氧化，碳酸盐分解等 5、1050-1200 ℃还原阶段： 氧化铁还原为氧化亚铁 6、1200-1300 ℃烧结阶段： 7、冷却阶段：①1300-700 ℃急冷段 ②700-400 ℃缓冷段石英晶型转化 ③400-80 ℃ 烧成制度的确定原则 包括：温度制度气氛制度压力制度 1、合理的温度变化速率：考虑制品内部温度均匀及物理-化学变化所需时间 2、适宜的保温时间 3、气氛控制： 4、合理的压力制度： 烧成制度举例P5 耐火材料的主要性能 1、耐火度：高温下抵抗熔化的能力（三角锥试样软化） 2、荷重软化点：在一定压强下加热，发生变形和坍塌时的温度 3、热稳定性（温度急变抵抗性、抗热震性）：热震试验 4、抗氧化腐蚀性 5高温体积稳定性：在高温下长期使用，抵抗体积不可逆变化的能力（用残余收缩/膨胀表示） 1、粘土砖：弱酸性耐火材料，热稳定性较好，荷重软化开始温度1250-1300℃，使用温度1300 ℃以下。 2、半硅砖：半酸性耐火材料，荷重软化开始温度高于粘土砖，但热稳定性比粘土砖稍差。 3、高铝砖：耐火度及荷重软化温度高于粘土砖，抗化学腐蚀性较好，但热稳定性稍差，使用温度1400-1600 ℃。 4、硅砖：酸性耐火材料，荷重软化开始温度高，热稳定性差，不适于间歇式窑炉。 5、镁砖：碱性耐火材料，耐火度很高，荷重软化温度低，热稳定性差。
第二节硅酸盐工业简介 Ⅰ学习重点 1.从原料、反应条件、原理、主要设备，主要成份及其表示方法等方面比较普通玻璃和普通水泥的生产方法 2.硅酸盐的表示方法，玻璃态物质的特点 一、选择题 1.下列不属于硅酸盐工业产品的是( ) A.水泥 B.陶瓷 C.砖瓦 D.石英玻璃 2.下列物质不属于硅酸盐的是( ) A.粘土 B.硅藻土 C.Al2(Si2O5)(OH)4 D.Mg2SiO4 3.生产水泥的主要设备是( ) A.熔炉 B.回转窑 C.沸腾炉 D.合成塔 4.某硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为n ZnO·SiO2，则n值等于( ) A.0.5 B.1 C.2 D.3 5.在天然环境中用自然界中的物质，且在常温下必须在空气中才能硬化的是( ) A.石灰抹墙后变硬不再溶于水 B.熟石膏调水后灌入模中变硬 C.水玻璃抹在蛋皮上不久变硬呈玻璃状 D.水泥砂浆浇灌后变硬 6.在水泥中加石膏的目的是( ) A.调节水泥的机械强度 B.调节水泥的硬化速度 C.降低水泥的成本 D.扩大水泥的使用范围 7.关于水泥的下列说法，错误的是( ) A.水泥遇水就会发生硬化 B.水泥是化合物 C.水泥砂浆和混疑土必定要有水泥 D.水泥回转窑中生料和空气、煤粉是逆向操作的 8.用1 L 1.0mol/LNaOH溶液吸收标准状态下17.92 L CO2，所得溶液中CO2-3和 HCO-3的摩尔浓度之比约是( ) A.1∶3 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2 9.下列物质中，制取时不需用石灰石作原料的是( ) A.硅酸 B.水泥 C.玻璃 D.生石灰 10.过量的泥沙、纯碱和生石灰共熔后可生成 ①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品( ) A.①和④ B.②和⑤ C.③ D.② 11.根据水泥和玻璃的生产，总结出硅酸盐工业的一般特点是 ①生成物是硅酸盐；②反应条件是高温；③含有硅的物质作原料；④反应原理是一系列复杂的物理-化学变化( ) A.①③ B.①②③ C.①②③④ D.①③④ 12.与普通玻璃主要成分一样的是( ) A.钢化玻璃 B.玻璃纸 C.有机玻璃 D.水玻璃 13.欲观察氢气燃烧的焰色，燃气导管口的材料最好的是( )
《硅酸盐工业热工设备(陶瓷)》课程教学大纲 一、基本信息 课程编号：01A32205 课程名称：硅酸盐工业热工设备（陶瓷） 英文名称：Thermal Equipment for Silicate Industry (Ceramic) 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（陶瓷方向）本科生 先修课程：热工基础、流体力学、工程制图、材料机械、材料力学等课程。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。 课程负责人：刘永杰 二、课程的性质与作用 《硅酸盐工业热工设备（陶瓷）》课是材料科学与工程专业（陶瓷方向）的一门专业必修程，其主要任务是阐明陶瓷工业生产中所用的热工设备—窑炉的结构、作用、工作原理等知识，并及时的介绍一些陶瓷热工设备方面的有关新技术的新成果。使学生对陶瓷工业生产所用热工设备的类型、构造、工作原理、工作参数及性能、用途有全面、系统和深入的理解，熟悉陶瓷工业热工设备设计和使用的知识，了解陶瓷工业热工设备的现状及发展趋势，为后续生产实践和科学实验过程中进行设备选型、使用和维护奠定理论和技术基础。 三、教学目标 通过该课程的学习，使学生掌握陶瓷工业热工设备的用途及作用；热工设备的结构、工作原理与操作方法；陶瓷工业热工设备的设计；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；了解热工设备的热工测量技术和自动调节知识。使学生具备使用、改进和设计热工设备的初步能力。认识陶瓷工业热工设备对于环境保护、行业发展以及企业效益的重要性，并关注其发展动态和环保理念，能够在以后的生产实践和科学实验过程中正确地进行设备选型、使用、维护和更新。 课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系
m l h m mm l m kg cm g 1.05.02.030sin 2.0200/800/8.033=?======ρ已知： 烟气的真空度为： Pa h g p v 8.78430sin 2.081.9800=??=??=ρ ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2O O mmH Pa p v 2027.808.784== 烟气的绝对压力为： kPa Pa p p p v b 540.98388.985408.7843224.133745==-?=-= 2.2填空缺数据（兰色）： 2.9 题略 已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量 解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/m kJ D D k dD kD W dD kD D d kD pdV dW D D 27.2) (8 22 )6 (41423332 1 =-= == ?==? π π π π 答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ
解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有： Pa p p T V p T V p T V p 5121 1 2222111100.23 1 3?== == △U =△H = 0 3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数： ωCO 2 = 5.6 %， ωO 2 =16.32 %， ωH 2O =2 %， ωN 2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数： φCO 2 = 3.67 %， φO 2 =14.72 %， φH 2 O =3.21 %， φN 2 =78.42 % （5）各组分气体分压力： p CO 2 = 0.01101 MPa ， p O 2 =0.04416 MPa ， p H 2O =0.00963 MPa ， p N 2 =0.2353 MPa 下面是附加的一些例题，供参考： 一、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？ 解：∵ 定压过程总加热量为： q =c p △T 其中用来改变热力学能的部分为：△u= c v △T 而 c p = c v +R g K J K kJ p p mR V V mR s m S g g /1426.1/101426.13ln 208.0005.0ln ln 31 212=?=??=-==?=?-
玻璃工业热工设备课程 论文题目： 玻璃行业节能降耗的现实意义 院系建筑与材料工程系 专业工程管理 班级 学生姓名 学号 任课教师 2012 年 06 月 08 日
玻璃行业节能降耗的现实意义 专业工程管理学生XXX学号XXXXXXXX 摘要：本文介绍了玻璃工业节能技术的发展现状以及目前主要采取的节能措施，着重讲述了玻璃熔窑保温和全氧燃烧技术，并给与具体事例分析，用数据说明了采取这些节能措施所带来的经济效益。 关键词：玻璃熔窑；窑体保温；全氧燃烧；节能降耗 Abstract:This article describes the current development of the glass industry energy-saving technologies , as well as the main energy-saving measures taken , highlighted the plight of the glass melting furnace insulation and full oxygen combustion technology , and give specific examples of analysis , and data used to take these energy-saving measures brought to economic benefits . Key words：glass melting furnace ; kiln insulation ; oxy-fuel ; energy saving
硅酸盐工业热工基础作业答案 2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件 tw1=1300C tw2=300C δ=450mm F=10 m 2 胸墙的平均温度 Tav ＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav ＝＋ x800＝1。48w/ Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=（1300－300）/=4 2－2 解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁 由Q=t ?/R 或q=t ?/Rt 知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才行 单值条件 δ1＝40mm δ2=250mm λ1= λ2=m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=++δ3/λ3 若仅有红砖（两层） Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/+δ3/λ3 Rt1=?+=δ/ 得 δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm 。 2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件 δ＝230mm R1= Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav= 3-3 - R2=R1+δ= 当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln 21d d =1.080.85 因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁
当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav ＝（R1＋R2）/2求出。做法与2－1同。 2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁 单值条件 λ1＝50W/m 。C λ2＝ W/m 。C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量 Q=( Tw1-Tw2)X2π/(12131122d d Ln Ln d d λλ+)=2502222.2711851375 501750.1185 X W Ln Ln π =+ 若仅考虑石棉的热阻，则 Q ’= (12)22502222.31131375220.1185 Tw Tw X X W d Ln Ln d ππ λ-== 可见Q ≈Q ’，因而在计算中可略去钢管的热阻。 2—5解：本题属于稳定的无内热源的多层圆筒壁 若忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量Q1与通过红砖热量Q2相同 单值条件 d1=2m d2= d3= Tw1=1100C Tw2=80C 先假设交界处温度为600C ，则粘土转与红砖的平均导热系数 1100600 10.000580.835 1.328/.260080 2X0.000510.470.6434/.2 21(1100600)2 1.328500114076/20.29641 av X W m C av W m C av X X Q W m d Ln d λλλ+= +=-===∏∏＋＝＋＝
第二节硅酸盐工业简介 1.从原料、反应条件、原理、主要设备，主要成份及其表示方法等方面比较普通玻璃和普通 2. 1.下列不属于硅酸盐工业产品的是( ) A.水泥 B.陶瓷 C.砖瓦 D. 2.下列物质不属于硅酸盐的是( ) A.粘土 B.硅藻土 C.Al2(Si2O5)(OH)4 D.Mg2SiO4 3.生产水泥的主要设备是( ) A.熔炉 B.回转窑 C.沸腾炉 D. 4.某硅酸盐样品中锌的质量分数为58.6%，其化学组成用氧化物形式可表示为n ZnO·SiO2，则n值等于( ) A.0.5 B.1 C.2 D.3 5.在天然环境中用自然界中的物质，且在常温下必须在空气中才能硬化的是( ) A.石灰抹墙后变硬不再溶于水 B. C.水玻璃抹在蛋皮上不久变硬呈玻璃状 D. 6.在水泥中加石膏的目的是( ) A.调节水泥的机械强度 B. C.降低水泥的成本 D. 7.关于水泥的下列说法，错误的是( ) A. B. C. D. 8.用1 L 1.0mol/LNaOH溶液吸收标准状态下17.92 L CO2，所得溶液中CO2-3和 HCO-3的摩尔浓度之比约是( ) A.1∶3 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2 9.下列物质中，制取时不需用石灰石作原料的是( ) A.硅酸 B.水泥 C.玻璃 D.生石灰 10.过量的泥沙、纯碱和生石灰共熔后可生成 ①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品( ) A.①和④ B.②和⑤ C.③ D. 11. ①生成物是硅酸盐；②反应条件是高温；③含有硅的物质作原料；④反应原理是一系列复杂的物理-化学变化( ) A.①③ B.①②③ C.①②③④ D. 12.与普通玻璃主要成分一样的是( ) A.钢化玻璃 B.玻璃纸 C.有机玻璃 D. 13.欲观察氢气燃烧的焰色，燃气导管口的材料最好的是( )
硅酸盐工业热工基础作业答案 2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件tw1=1300C tw2=300Cδ=450mm F=10 m 2 胸墙的平均温度Tav＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav＝0.92＋0.7x0.001 x800＝1。48w/m.c Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=1.48X10X（1300－300）/0.48=3.29X104 W 2－2解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁 由Q=t?/R或q=t?/Rt知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才 行 单值条件δ1＝40mm δ2=250mm λ1=0.13W/m.C λ2=0.39W/m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=0.04/0.13+0.25/0.39+δ3/λ3 若仅有红砖（两层）Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/0.39+δ3/λ3 Rt1=Rt2?0.04/0.13+0.25/0.39=δ/0.39 得δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm。 2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件δ＝230mm R1=0.85m Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav=0.835X0.58X103- X(Tw1+Tw2)/2=0.835+0.58X400X10 3- =1.067W/m.C R2=R1+δ=1.08m 当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln21d d=2X3.14X1.067X1X600/4Ln1.08 0.85 =4200W/m 因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav＝（R1＋R2）/2求出。做法与2－1同。 2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁 单值条件λ1＝50W/m。C λ2＝0.1 W/m。C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量 Q=( Tw1-Tw2)X2π/(1213 1122 d d Ln Ln d d λλ +)= 2502 222.27 11851375 501750.1185 X W Ln Ln π = + 若仅考虑石棉的热阻，则
玻璃专业熔制车间毕业设计指导书 一、说明书 1．总论： 内容：生产方法概况、特点、设计指导思想以及设计原则。 2．玻璃的成分设计 内容：设计原则、成分确定及性质计算（熔化温度、温度-粘度曲线、退火温度和密度）3．总工艺计算 内容：（1）主要技术经济指标的确定； ①年工作日：冷修年，310~320天；非冷修年365天。 ③玻璃原板宽度：2.5~4.5m。 ④机组利用率：96~98%。 ⑤总成品率：72~75%。可达90~95%。 ⑥碎玻璃损失率：0.5%。 （2）工艺平衡计算； ①玻璃成品产量的计算： 计算出各种规格产品的产量；各种规格产品的全年平均生产天数。 ②玻璃液熔化量： ③配合料需要量： 4．熔窑设计 内容：（1）熔窑种类的确定； （2）熔窑结构设计； ①熔化部设计： 熔化率的初步确定： 平板池窑：熔化率K=2.0~3.0（t/m2d）； 500吨窑，K=2.35（t/m2d）；700吨窑，K=2.78（t/m2d）；
熔化部面积的初步确定： 熔化面积：F m = Q k（m 2） 式中：Q —熔窑的产量（t/d） 熔化部窑池的长度和宽度的确定： 熔化区宽度的确定： 平板池窑：B m = 0.75Х10-2Q + 6.75 （m） TOLETO公司的经验公式： B m = 95002.5 Q/400 （m） 熔化区长度的确定：l m = K1ХB m （m）式中：K1—熔化区的长宽比，一般为1.8~2.4。 l m = d1 + d2（n-1）+ 1.0 式中：d1—1#小炉中心线到前脸墙的距离，一般为3~4m， 900吨窑达6.8mm。 d2—小炉中心线间距，一般为2.8~3.5m。 n—小炉对数。 澄清区长度的确定：一般在8.3~19m。 熔化部窑池深度的确定：熔化部窑池深度为1.2m。 熔化部面积的调整和复核： 熔化率的复核： 熔化部窑池大碹股跨比的确定：大型窑为1 7.5~ 1 8，中小型窑为 1 8~ 1 9。 大碹的厚度确定： 熔化部胸墙的高度和厚度的确定： 熔化部胸墙的高度：由燃料的种类、喷嘴的安装方式确定。平板池窑：烧煤气时，为0.8 ~ 0.9m； 烧油时，为1.5 ~ 2.0m。 熔化部胸墙的厚度：450 ~ 500mm； 熔化部火焰空间的高度和宽度的确定： 火焰空间的宽度：比窑池宽400 ~ 500mm；