4.3_硅酸盐工业热工基础_对流换热

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 m2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.cQ=λF(Tw1-Tw2)/δ=1.48X10X（1300－300）/0.48=3.29X104W2－2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/λ3Rt1=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+0.58X400X103-=1.067W/m.CR2=R1+δ=1.08m当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln21d d=2X3.14X1.067X1X600/4Ln1.080.85=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。

《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。

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。

【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 22av 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 Fλδδλ∆∆-⨯⨯ ====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12112R δδλλ=+，替换后，炉墙热阻322R δλ= 令R 1=R 2，得312122δδδλλλ+=，则 213210.390.040.250.37 m =370 mm 0.13λδδδλ⨯=+=+=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21117001004197W/m 10.850.23144lnln 2 1.06710.852t Q d ld ππλ∆-=== +⨯⨯【解】该管道的导热为双层圆筒壁的导热，可用公式1111()21ln n ni i ii t t lQ r r πλ++=-⨯=∑进行计算，其中t 1=300o C ，t 3=50o C ；λ1=50 W/（m.o C ），λ2=0.1 W/（m.o C ）； r1=0.0825 m ，r 2=0.0875 m ，r 3=0.1825 m 。

硅酸盐热工基础
硅酸盐热工基础是指与硅酸盐材料相关的热工学基本知识和技术应用。

硅酸盐是一类由硅氧化合物和金属氧化物组成的化合物，常用于陶瓷、建筑材料、搪瓷等工业领域。

硅酸盐热工基础涉及的内容包括：
1. 硅酸盐的物理性质和热力学性质：硅酸盐材料的物理性质，如密度、热导率、热膨胀系数等，以及热力学性质，如热容、热吸收等。

2. 硅酸盐的热工过程：硅酸盐在加热和冷却过程中的热力学和热传导过程，包括传热和传质。

3. 硅酸盐材料的热工性能：硅酸盐材料在不同温度下的热膨胀性能、热稳定性能、高温抗氧化性能等。

4. 硅酸盐材料的加工和应用：硅酸盐材料的加工技术和应用领域，如烧结技术、陶瓷制造、建筑材料的应用等。

硅酸盐热工基础在陶瓷工程、矿业工程、建筑材料工程等领域具有重要的应用价值，在材料的制备、改性和性能优化等方面发挥着关键的作用。