冶金炉热工基础资料
冶金工业炉窑热工基础理论
烟气流速<1.0m/s，阻力小，对流换热少 空气流速15~30m/s，阻力大，对流换热系数大 导向肋片(内筒外壁)、风室、膨胀节等 外筒绝热措施：
内绝热：外筒温度低，保证强度 外绝热：结构及加工方便，但需外用支架支 撑，筒壁可向下自由膨胀
3
5.3 辐射式空气预热器
5.3.1 结构型式
低温段，能够承载 高温段，采用外支架支撑， 下部可自由膨胀
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5.3 辐射式空气预热器
5.3.3 应用举例
均热炉用 板坯加热炉用 锻造炉用：(如图)
直肋片 顺流
加肋片的意义？
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5.3 辐射式空气预热器
5.3.3 应用举例
均热炉用 板坯加热炉用 锻造炉用 玻璃窑炉用
Δ BQ dw > Q yu
Δ BQ dw >1 Q yu Δ BQ dw 1 = = Δ B (Q dw − V n C y t y ) ηT,li 1 = V C yt y 烟气带走热量 1 − nQ dw 的份额
解释：余热回收节约的燃料的发热量大于回收余热本身的热量。 燃料转换率：
假设t y = t ′ y 则：
Q yu = BL n C k t k Q yu = Δ B (Q dw − V n C y t y )
Δ B = B0 − B
Ln C k t k = Q dw −V n C y t y + Ln C k t k
影响因素：
Q dw , t y , t k ,
(－) (＋) (＋)
n ( Ln , V n )
5.2 预热器的型式与分类
按材质分：
金属(常用)
冶金炉热工基础-冶金炉热工基础-气体力学
提高燃烧效率与降低污染排放
优化燃料配比
01
根据不同燃料的特点和燃烧需求，合理配比燃料和空气的比例，
实现高效燃烧和低排放。
采用高效燃烧器
02
选用具有高效燃烧性能的燃烧器，提高燃料的燃烧速度和燃烧
效率，降低未燃尽气体和有害物质的排放。
烟气处理与净化
03
采用适当的烟气处理技术和净化设备，如脱硫、脱硝、除尘等
通过气体力学的研究，可以进一步揭示冶金炉内的流动规律和传热机制，为新型高 效、环保的冶金炉的开发提供科学依据。
未来发展方向与挑战
随着科技的不断发展，气体力学在冶金炉热工基础领域的 应用将更加广泛和深入，需要进一步研究新型的数学模型 和计算方法，以提高模拟精度和计算效率。
未来发展中，需要加强气体力学与其他学科的交叉融合， 如化学反应动力学、传热学和计算流体动力学等，以推动 冶金炉热工基础领域的创新发展。
装置，对排放的烟气进行净化处理，减少对环境的影响。
新型冶金炉的开发与应用
新型燃烧技术的研究与应用
研究开发新型的燃烧技术，如富氧燃烧、催化燃烧等，提高燃烧 效率和降低污染排放。
智能化控制技术的引入
将先进的智能化控制技术引入冶金炉中，实现炉内参数的实时监测、 控制和优化，提高冶金炉的自动化和智能化水平。
流动速度的影响
气体流动速度越快，越有利于燃料与氧气混合，提高燃烧效率。但 过高的流速可能导致氧气供应不足，影响燃烧效率。
流动状态的影响
湍流流动有利于增强燃料与氧气的混合程度，提高燃烧效率；层流流 动则有利于形成稳定的燃烧区域，减少燃烧产物的波动。
05
气体力学在冶金炉优化中的应用
优化炉内气流组织
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合理设计炉膛结构
冶金热工基础-PPT精品文档
四、参考书目
《冶金炉热工基础》 刘人达主编 冶金工业出版社 《冶金炉热工与构造》 陈鸿复主编 冶金工业出版社 《动量、热量、质量传输原理》 高家锐主编 重庆大学出版社 期刊：《冶金能源》、《工业炉》、《工业加热》、《节能》
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第一章 动量传输
精品课程资源：重庆科技学院精品课程网站 jpkc.cqust课程概况
一、课程性质
专业基础课，是基础课和专业课之间的桥梁。基础课：高等数学、大学物理。
二、课程内容
第一篇：传输原理(动量、热量、质量传输) (1~3章) 传输是指流体的(输送、转移、传递)
动量 热量 质量 的传递与输送
动量传输 热量传输 质量传输
类似统一性
动力过程 传热过程 物质传递过程
⒈ 《加热炉》蔡乔方主编 冶金工业出版社 ⒉ 《冶金炉热工与构造》陈鸿复主编 冶金工业出版社
四、 教材
《冶金热工基础》 朱光俊、曾红、阮开军、殷利编著 冶金工业出版社
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一次精炼
第一章 动量传输 0 绪论
0.1 冶金及其分类
冶 金： 冶金炉：
由矿石原料至金属产品的冶炼和加工过程。 冶金生产中各种冶炼和加热设备的统称。
⒉ 加热炉：完成物料的加热。 特点：不发生物态变化,只改变其机械性能或物理化学性能。 冶金企业的加热炉有： ① 均热炉：钢锭开坯前加热。 ② 轧钢加热炉：热轧前钢坯加热。 ③ 室状炉、台车式加热炉等：锻造前加热。 加热目的：提高可塑性，减少压力加工时的变形抗力。 ④ 热处理(淬火、回火、退火、渗碳等)炉. 加热目的：改变其结晶组织，获得所需的物理机械性能。
分 类：
熔炼炉和加热炉两大类。
固液态
⒈ 熔炼炉：完成物料的加热和熔炼。 特点： 发生物态变化
冶金炉热工基础
1-1 某炉气的30/3.1m kg =ρ，求大气压下，t=1000℃时的密度与重度；30/7.12m N r =若，求相同条件下的密度与重度。
解：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====+=+=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=⨯===+=+=330330/2776.081.97236.2/7236.2)27310001/(7.12)1/(/7350.281.92788.0/2788.0)27310001/(3.1)1/(m kg g r m N t r r m N g r m kg t ρβρβρρ 注意：① 式中t 的单位是℃，不是K 。
②⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+=)1/()1/(00t r r t ββρρ，不是⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+=)1()1(00t r r t ββρρ ③单位是33//米或千克m kg ，不是33//米或千克kg m 。
1-2 500ml 汞的质量为6.80kg ，求其密度与重度。
解： 353336/10334.181.9106.12/106.131050080.6m N g r m kg v m ⨯=⨯⨯==⨯=⨯==-ρρ 注意：国际单位γρ 33//m N m kg 不是⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧3///m kgf N kg 升升1-3 空气绝对压力由Pa Pa 5510079.6100132.1⨯⨯压缩到，温度由20℃升高到79℃，其体积被压缩了多少。
解： 因为 222111T V P T V P =，所以2.02027379273100792.610032.155122112=++⨯⨯⨯=⨯=T T P P V V 111128.02.0V V V V V V -=-=-=∆体积被压缩了0.8倍注意：表述⎭⎬⎫⎩⎨⎧倍压缩了倍压缩到原来的8.02.0 以1为基础1-4 拉萨气压为65.1kPa ，气温为20℃，重庆气压为99.2kPa ，温度为37℃，求两地空气的密度。
解: 因为 P v =RT 所以RTP =ρ 拉萨: 33/7741.0)20273(03.287101.65m kg =+⨯⨯=ρ 重庆: 33/1149.1)37273(03.287102.99m kg =+⨯⨯=ρ 注意：①式中R 的单位：Km K s m K kg m N K K /27.29)/(/03.287/31.8/082.022=⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅摩尔焦耳摩尔升大气压②ρ不仅与温度有关，与压力也有关系。
冶金炉热工基础期末复习.doc
《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。
2.雷诺准数的物理意义是流体的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 = L 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。
6.普朗克定律说明绝对黑体的辐射强度与波长和温度的关系。
7.对任意两个表面而言FrQu = FgCPii，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1/11+1 Q9.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如、吸收和透过三种作用。
10.平壁厚度越莲，平壁材料的导热系数越去，则通过平壁的导热量越大。
11 .物体各处温度不随时间变化的传热状态称为争史态昱愁。
12.物体内温度相同的所有点连成的面称为室星鱼。
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。
14.耐火材料按耐火度的不同可分为普通耐火材料、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愁星和愁厦的具体内容和数值，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o20.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°C的屋氏料度来确定的。
《冶金热工基础》课件
高效低耗冶炼技术包括熔融还原、直接还原、连铸连轧等工艺和设备，可以缩短生产流程、提高金属收得率、降 低能耗和成本，同时减少对环境的负面影响。
06 案例分析
某钢铁企业高炉节能改造案例
总结词
高炉是钢铁企业的主要能耗设备，通过节能改造可降低生产成本。
详细描述
该钢铁企业通过对高炉进行节能改造，采用了先进的燃烧控制技术，优化了高炉的送风制度，并加强 了余热回收利用，实现了高炉的高效、低耗、绿色生产。
余热回收利用技术
总结词
余热回收利用技术是冶金热工节能的重要手段，通过回收高 温废气、熔渣等余热，可以降低能耗、提高能源利用效率。
详细描述
余热回收利用技术包括余热锅炉、换热器和热力系统优化等 ，可以将冶金过程中产生的余热转化为蒸汽、热水或电能， 用于生产或辅助生产过程，降低对一次能源的依赖。
减少污染物排放技术
总结词
减少污染物排放技术是冶金热工环保的重要措施，通过控制烟气、粉尘等污染 物的排放，可以降低对环境的影响。
详细描述
减少污染物排放技术包括除尘器、脱硫脱硝装置和废气处理装置等，可以将冶 金过程中产生的污染物进行收集、处理和再利用，降低对环境的污染。
高效低耗冶炼技术
总结词
高效低耗冶炼技术是冶金热工技术进步的体现，通过采用先进的工艺和设备，可以提高生产效率、降低能耗和成 本。
铜、铝等有色金属的熔炼、凝固、连 铸、轧制等过程也涉及到冶金热工知 识。
冶金热工的发展历程
早期发展
古代冶金技术中，人们通过经验 积累和尝试，逐渐形成了对热量
传递和物质相变的基本认识。
近代发展
随着工业革命的兴起，人们对冶金 热工的理论和实践要求越来越高， 逐渐形成了系统的学科体系。
《冶金热工基础》复习提纲湖工大解析
《冶金热工基础》复习提纲Ⅰ、基本概念一、动量传输1、流体；连续介质模型；流体模型；动力粘度、运动粘度、恩式粘度；压缩性、膨胀性2、表面力、质量力；静压力特性；压强（相对压强、绝对压强、真空度）；等压面3、Lagrange 法、Euler法，迹线、流线4、稳定流、非稳定流，急变流、缓变流，均匀流、非均匀流5、运动要素：流速、流量，水力要素：过流断面、湿周、水力半径、当量直径6、动压、静压、位压；速度能头、位置能头、测压管能头、总能头；动能、动量修正系数7、层流、湍流；自然对流、强制对流8、沿程阻力、局部阻力；沿程损失、局部损失9、速度场；速度梯度；速度边界层二、热量传输1、温度场、温度梯度、温度边界层；热流量、热流密度2、导热、对流、辐射3、导热系数、对流换热系数、辐射换热系数、热量传输系数4、相似准数Fo、Bi、Re、Gr、Pr、Nu5、黑体、白体、透热体；灰体；吸收率、反射率、透过率、黑度6、单色辐射力、全辐射力、方位辐射力；角系数；有效辐射；表面网络热阻、空间网络热阻7、解析法、数值分析法、有限差分法、集总参数法、网络元法三、质量传输1、质量传输；扩散传质、对流传质、相间传质2、浓度、速度、传质通量；浓度场、浓度梯度、浓度边界层3、扩散系数、对流传质系数4、Ar、Sc、Sh准数四、燃料与燃烧1、燃料；标准燃料；发热量（高发热量、低发热量）2、燃料组成成分及其换算（应用、干燥、可燃、有机成分；湿、干成分）3、空气消耗系数；燃烧温度（绝热燃烧温度、量热燃烧温度、理论燃烧温度、实际燃烧温度）4、闪点、燃点、着火点；着火；有焰燃烧、无焰燃烧Ⅱ、基本理论与定律一、动量传输1、Newton粘性定律2、N-S方程3、连续方程、能量方程、动量方程、静力学基本方程二、热量传输1、F-K方程2、Fourier定律3、Newton冷却（加热）公式4、Planck定律、Wien定律、Stefen-Boltzman定律、Kirchhoff定律、Beer定律、余弦定律5、相似原理及其应用三、质量传输1、传质微分方程、Fick第一、二定律2、薄膜理论、双膜理论、渗透理论、更新理论四、燃料与燃烧1、空气需要量、燃烧产物的计算2、空气消耗系数的确定3、燃烧温度的计算Ⅲ、基本理论与定律在工程中的应用一、动量传输1、连通容器2、连续方程、能量方程、动量方程的应用、烟囱计算3、流体阻力损失计算二、热量传输1、平壁、圆筒壁导热计算2、相似原理在对流换热中的应用3、网络单元法在表面辐射换热中的应用4、通过炉墙的综合传热、火焰炉炉膛热交换、换热器5、不稳态温度场计算：解析法；有限差分法三、质量传输1、平壁、圆筒壁扩散计算2、相似原理在对流传质中的应用3、炭粒、油粒的燃烧过程4、相间传质（气—固、气—液、多孔材料）四、燃料与燃烧1、固体燃料燃烧、液体燃料燃烧、气体燃料燃烧2、水煤浆燃烧、重油掺水乳化燃烧、HTACⅣ、主要参考题型一、填空1、当体系中存在着（、、）时，则发生动量、热量和质量传输，既可由分子（原子、粒子）的微观运动引起，也可以由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起。
冶金热工基础——第4章 燃料燃烧及计算
CO H2 热值低 0.171-0.214
2．液体燃料 重油 CnHm 热值高 1.358-1.429
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第四章
燃料及燃料计算
3．固体燃料 煤： 年龄 ， 水分、 挥发分 ， 固定碳 ， 热值 ， 强度
泥煤 褐煤 烟煤（0.929-1.072） 无烟煤(1.115-1.143)
2
100 (CO) (CO) 100 0.124 g g H 2O
y g
100 (H 2 ) (H 2 ) 100 0.124 g g H 2O ……………………………
y g
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第四章
g ( H 2 O) y 0.124 g H O
2
燃料及燃料计算
换算系数
100 100 0.124 g g H 2O
C H S
可燃组成
O N A W
不可燃组成
C H
有益组成
S O N A W 燃料质量好
有害组成
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第四章
燃料及燃料计算
成分分析方法： 工业分析法：测定燃料中的水分W、灰分A、挥发 分产率V及固定碳F的含量及性质，作为评价燃料的 指标。 测定使用组成 元素分析法：测定燃料中C、H、O、N、S的质量 百分含量，不能说明燃料由那些化合物组成以及这些 化合物的形式，只能进行燃料的近似评价。 燃料燃 烧计算的重要原始数据 成分表示方法及成分换算： 质量分数 wX 或wX % 表示
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第四章
燃料及燃烧计算
雾化剂雾化：用空气或高压蒸汽作雾化剂。 机械雾化： 高压重油自小孔喷入气体空间（旋转）。 4.2.3 固体燃料的燃烧
燃烧过程：准备（干燥、预热、挥发分逸出、C形成）、 燃烧（挥发分燃烧、固定碳燃烧）、燃尽 （灰分烧成灰渣） 关键性阶段，影响燃烧速度。 块煤： 层状燃烧 粉煤：悬浮燃烧