硅酸盐工业热工基础课程设计 (2)
课设
摘要本设计主要介绍了f 2.4 × 18m规格的烘干机的设计计算过程以及相关设备的选型，采用顺流式的烘干方式用来烘干矿渣。
通过对主要数据的计算，选择出符合要求的设备型号，达到节能环保的国际要求。
通过给定的原始资料，主要进行了回转烘干机产量和水分蒸发量计算，烘干机的热效率；在燃烧室热平衡计算中，计算了空气量、烟气量、烟气组成以及收入热量和支出热量，因热量收支平衡从而计算出混合用冷空气量；燃烧室设计计算，计算了燃烧室的耗煤量及炉膛容积，喷嘴直径；除尘系统中说明了除尘分管的直径计算和废气的排放浓度和排放量计算，通过废气的排放量、温度和含尘浓度进行除尘系统及排风机实务选型以达到符合废气排放标准的要求。
关键词：烘干机；燃烧室；收尘器；风机。
目录前言 (4)第一章原始数据及设计条件 (5)第二章回转烘干机的设计计算 (6)2.1回转烘干机规格的选取 (6)2.2回转烘干机产量及水分蒸发量计算 (6)2.2.1回转烘干机的矿渣计算 (7)2.2.2回转烘干机的水分蒸发量 (7)2.3 回转烘干机的操作方式选择及功率、停留时间 (7)2.3.1回转烘干机的操作方式选择 (8)2.3.2回转烘干机的功率计算 (8)2.3.3物料在烘干机内的停留时间 (9)第三章燃烧室热平衡计算 (9)3.1干燥无灰基转化为收到基的计算 (10)3.2空气量、烟气量及烟气组成计算 (11)3.3热平衡计算 (11)3.3.1收到热量 (12)3.3.2支出热量 (12)第四章烘干机热平衡计算 (13)4.1收入热量 (14)4.2支出热量 (15)4.3烘干机的热耗和热效率 (16)第五章燃烧室设计计算 (17)5.1耗煤量计算 (16)5.2 燃烧室炉篦面积 (17)5.3燃烧室炉膛容积 (17)5.4空气用量及一、二次空气比例 (18)5.4.1空气用量 (18)5.4.2 一次风量及风速 (19)5.3.3喷煤嘴直径的计算 (19)5.5燃烧室鼓风机选型 (20)5.5.1 要求鼓风量 (20)5.5.2鼓风机选型 (21)第六章烘干机除尘系统选型计算 (22)6.1 环保要求 (21)6.2 烘干机废气的性质 (21)6.3 烘干机废气量 (21)6.4 除尘设施选型计算 (22)6.4.1旋风除尘器选型及阻力计算 (23)6.4.2电收尘器选型及阻力计算 (24)6.4.3除尘风管直径 (25)6.5 排风机选型 (26)6.5.1 进排风机风量 (26)6.5.2 除尘系统总阻力 (26)6.5.3 排风机选型 (27)6.6 废气排放浓度和排放量 (27)6.6.1 废气排放浓度 (28)6.6.2 废气的排放量 (29)后序 (29)参考文献 (30)前言烘干机有悬浮式烘干机和回转式烘干机，悬浮式烘干机热效率高，结构简单。
硅酸盐工业热工基础-流体力学在硅酸盐工业中的应用
2.1窑炉系统内的气体流动一、教学要求【掌握内容】（1）气体从小孔中流出和吸入窑炉时流量的计算（2）气体通过炉门的流出和吸入窑炉时流量的计算（3）分散垂直气流法则的内容【理解内容】利用伯努力方程分析小孔或炉门溢气【了解内容】利用伯努力方程验证分散垂直气流法则二、教学重点与难点【教学重点】小孔、炉门溢气计算【教学难点】伯努方程的分析应用三、教学方法分析硅酸盐工业生产的实例，强调基础理论的应用，讲解计算方法。
四、教学时数【建议学时】2学时五、教学内容2.1.1不可压缩气体的流动2.1.1.1气体流出和吸入窑炉1、气体通过小孔的流出和流入如图，容器中的低压气体的压强为P，密度为，容器壁上有一个出口面积为F的小孔或喷嘴，外界大气压为Pa，在压差P-Pa的推动下，气体从小孔流出。
气体流出时，静压能转变为动压头，在流出气体的惯性作用下，气流发生收缩，在Ⅱ截面处形成一个最小截面，这种现象称为缩流。
缩流系数：列出容器内任一截面Ⅰ及小孔外流股最小截面Ⅱ的伯努力方程：因Z1=Z2.，，所以；因F1>>F2，w1<<w2，所以可忽略；又因P2=Pa，所以，气体伯努力方程简化为：即：令速度系数则；通过小孔截面流出的气体体积流量为：通过小孔截面吸入的气体体积流量为：缩流系数、速度系数和流量系数的值由实验确定，可查表。
2、气体通过炉门的流出和吸入分析：气体通过炉门流出和吸入量的计算原理与孔口相似，但孔口的直径较小，在计算时认为沿小孔整个高度上气体的静压强不变，而炉门有一定的高度，在计算时要考虑炉门高度上静压强变化对气体流出和吸入量的影响。
流入、流出炉门的气体量及流速：或利用下面公式计算：式中F—炉门截面积，m2，z0—炉门中心线至零压面的距离，m、【例题】耐火材料倒焰窑的炉门高为1.8m，宽为0.9m，炉内热烟气平均温度为1400℃，烟气的标况密度为1.32kg/m3，外界空气密度为1.22kg/m3。
《硅酸盐工业热工基础》教学大纲
《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。
1-2 窑炉系统内的气体流动
基准面
2 1
2 zg ( a )
2g ( a )
z dz
17
1 2
单位时间内通过微 元面积dF 的流量
dV zB
2g ( a )
z dz
1 2
对于整个炉门的气体溢出量用积分可求：
7
w1 p1 ρ1 F1 此时Ⅰ、Ⅱ截面间的伯努利 方程为：
Ⅰ
w2 Ⅱ p2 ρ2 F2 F
Ⅰ
Ⅱ
hs1 hg1 hK1 hs 2 hg 2 hK 2 hl
8
w1 p1 ρ1 取小孔中心线所在的水平面为 F1 基准面。则：hge1=hge2; F1 F2，w1 w2， 所以hk1可以忽略； 因p2=pa，所以hs2=0。
dF Bdz
零压面
无论是哪种形状的炉门，单位时间内通过微元面积dF 的流量，可用气体通过小孔的流量公式来计算：
V F 2( p1 pa)
dV zdF
15
2( pz pa)
dV zdF
2( pz pa )
要考虑炉门高度上的几何压头变化对气体流出和吸
入量的影响，式中就要引入变量z，即用几何压头来 表示静压头。
hg 2, a hl , a hg 2, b hl , b hg 2, a hl , a hg 2, b hl , b
g
h 时，即几何压头 h
l
对于气流温度分布的影
响可以忽略时，温度在a、b通道内的分布将与气流方向 无关，主要决定于两通道内的阻力损失；温度在a、b通 道内的分布将按
硅酸盐工业热工基础
P7
1. 绪论
❖ 新石器时代—1万年前，人类对石头进行加工 ❖ 金坛三星村新石器时代遗址
❖ 孟津妯娌新石器时代聚落遗址
P8
P9
P10
P11
1. 绪论
❖(三) 青铜器时代 Bronze Age：人类大量制造和使用第二 种人造材料——“红铜”和“青铜”。
❖ 烧制陶器过程中还原出金属铜和锡，创造了炼铜技术， 生产出各种青铜器物，进入了青铜器时代。
P13
1. 绪论
❖(三) 铁器时代 Iron Age：人们开始使用铁来制造工具和 武器的时代。
❖ 人类制造和使用的第三种人造材料——铸铁，此后是钢 铁工业的迅猛发展，成为18世纪产业革命的重要内容和 物质基础。冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术 之后，铁器时代就到来了。
❖ 世界上最早使用铁器是小亚细亚的赫梯人在公元前1400 年左右，古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000年。 中国最早在春秋战国－晋国(大致公元前700年)，铁器的 广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域， 生产力得到极大的提高。
P23
1. 绪论
❖ 硅酸盐材料主要是指由SiO2及其硅酸盐化合物为主要成 分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
❖ 1、陶瓷
❖ 中国是世界著名的陶瓷古国，早在八千年前的新石器时 代，我国的先民就已经会制造和使用陶瓷了。陶瓷一般 是由黏土、长石、石英或其他原料经粉碎、混合、成型、 干燥、烧制而成的制品的统称。
❖ 人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。纵观 人类发展和材料发展的历史，可以清楚地看到，每一种 重要新材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的 能力提高到一个新 古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用，极大 地改变了人们的生活和生产方式，对社会进步起到了关 键性的推动作用，这些具体的材料(石器、青铜器、铁 器)被历史学家作为划分某一个时代的重要标志，即石 器时代、青铜器时代、铁器时代等。
硅酸盐热工基础第二章PPT讲解
等温段中， const(该段气体平均温度下的密度)
Z1g
p1
1 2
w12
Z 2 g
p2
1 2
w22
39
上式的应用条件：
（1）理想气体，无粘性，无能量损失； （2）气体在渐变流截面管中作稳定流动，沿流线，
无旋涡，其参数不受时间影响；
（3）不可压缩气体，p0.2atm，分段等温, =const；
则，浮力：F = V·流体·g 重力：P = V·物体·g
F(浮力) • P(重力)
30
讨论：
重力：P = V·物体·g 浮力：F = V·流体·g
(1) 假设1m3流体（液体）在空气中
则：P=9810N（ H2O 1000kg / m3） F=11.77N（ a 1.2kg / m3 ）
1 2
w12
Z 2 g
p2
1 2
w22
hL(1,2)
hL(1,2) ——表示气体从1-1截面流至2-2截面
的总能量损失
41
（3）适用于两流体的伯努利方程
管内热气体由1-1至2-2的伯氏方程：
Z1g
p1Biblioteka 1 2w12
Z 2 g
p2
1 2
w22
hL(1,2)
管外相同高度上空气由1-1至2-2的伯氏方程 ： （假设空气是静止的）
硅酸盐工业热工基础
第一章 气体力学在窑炉中的应用
§1-1 气体力学基础 §1-2 窑炉系统内的气体流动 §1-3 烟囱和喷射器
2
§1-1 气体力学基础
第2讲 湿空气的I-x图
§6-2 湿空气的I-x图
湿度-温度图：以温度作横
坐标，湿度作纵坐标所绘制 的图，（x-t图或H-t图）。 热含量I作纵坐标所绘制的图， （I-x图）。
I A A I 等x线1 等x线2 B C B 等I线1 C x1 x2 x1 A A B C B
焓-湿图：以湿度x作横坐标，
一、I-x图的组成
0 a
(6-19)
式中，Qgr为燃料收到基高位发热量，kJ/kg； 为考虑炉体散热等因素的燃烧热效率；一般为0.75-0.85; cf、tf为燃料的比热容和温度。
(2) 燃料为气体时
0.09y 1.293V x 0 Cx H y 12x y x fl 0.09y 1.293Va0 1 Cx H y 12x y
A
A
B
C
B
O
2、等热含量线(等I线)
C x1 x2
x
等热含量线是一簇平行于斜横轴Ox、与水平横轴成45夹角 的直线。
令Ri代表纵轴的比例尺(kJ/kg干空气)/mm，则通过A点的等热 含量线的值I= Ri|OA| (kJ/kg干空气)。
在作图时应标明比例尺Rx和Ri，通常Rx/Ri=2000。
I(kJ/kg干空气)Fra bibliotek(2)空气经加热器加热后其湿含量不变， =5% 即x1=x0，加热后的温度为t1=95C，B点 t1=95C B 为等x线x1=0.009 kg水汽/kg干空气与等t 线t1=95C的交点，即B点的参数就是加 热后气体的状态参数。过B点的等热含 t0=20C =60% 量线I1120kJ/kg干空气，1<5%。 A 1kg干空气即(1+x)kg湿空气从加热器中获 得的热量为I1-I0=120-42=78kJ/kg干空气
热工课程设计讲义
热工课程设计讲义硅酸盐工业窑炉热平衡一、硅酸盐工业窑炉热平衡的目的意义硅酸盐工业窑炉是硅酸盐工厂的“心脏”，产品产量的高低、质量的好坏主要取决于这一设备的正常与否。
同时，窑炉在生产过程中需要消耗大量的热量，硅酸盐工厂能耗的高低也取决于窑炉及其与之密切配合的整个热工、工艺系统运行的正常与否。
因此，对窑炉开展热平衡测量工作是企业实行科学管理的重要环节。
通过对窑炉系统的热平衡测量可达到下列目的：（1）热工过程的工艺技术指标、操作参数和窑炉的热效率进行全面的检查和衡量，准确掌握窑炉内热能分布、热能利用和热工状况，并找出窑炉系统的薄弱环节，为改进热工、工艺过程，确定最佳操作方案，调节操作参数提供科学依据，使产品的技术经济指标提高到一个新的水平。
（2）评价采用新工艺、新技术的实际效果，为新工艺、新技术实际应用后的改进和新型窑炉系统的设计提供依据。
（3）根据综合分析测定结果，比较同类窑型的技术经济指标，了解存在的差距，制定改进措施，也为生产过程自动化监测控制提供依据。
（4）为全面、系统掌握窑炉及其配套设备的生产、使用状况而建立的技术档案提供可靠技术资料，也对工厂的改造、发展等提供必要的参考数据等。
因此，对窑炉进行热平衡测量，是企业一项必不可少的工作。
作为从事硅酸盐材料生产和管理的工程技术人员，应当熟悉并掌握热平衡测量技术。
二、硅酸盐工业窑炉热平衡测量的要求硅酸盐工业窑炉热平衡测量要求，应按国家标准进行，在国家标准允许范围内根据各工厂的实际情况选用测量仪器、测量方法和计算方法。
根据各工厂生产工艺特点和具体情况，一般在下列情况下可确定对窑炉的相关热工环节进行综合或单项热平衡测定：（1）新窑投产后技术经济指标达不到设计要求；（2）窑炉系统采用新技术、新工艺、新设备及新材料前后；（3）窑炉长期工作不正常，热工制度不稳定；（4）窑炉长期工作正常，高产、优质、低消耗成效突出。
三、硅酸盐窑炉热平衡测量的主要内容根据不同窑型和烧成工艺特点，在确定的热平衡范围内对下列热工参数或其它必须确定的工艺参数进行测定和计算。
硅酸盐工业热工基础-流体力学基础
1.3流体动力学基础一、教学要求【掌握内容】（1）流量、流速的概念及流量、流速与温度和压力的关系（2）稳定流动与非稳定流动的概念（3）均匀流与非均匀流的概念（4）流动状态流态及判断（5）流态及判断（6）流体能量的种类（7）连续性方程的含义及应用（8）伯努力方程的含义及应用【理解内容】（1）管道截面上的速度分布（2）流体能量间的相互转化【了解内容】（1）伯努力方程的工程应用实例①流体流量的测定—文丘里流量计②流体流速的测定—皮托管（2）动量方程二、教学重点与难点【教学重点】（1）流体动力学的一些基本概念（2）流体流动的连续性方程（3）流体的伯努力方程【教学难点】（1）伯努力方程（2）伯努利方程在工程上的应用（3）动量方程三、教学方法讲解基本概念，分解难点，掌握好理论深度，以实用和够用为原则，强调基础理论的应用，教学中应讲、练结合，并借助于一些实验加深对基础理论的掌握。
四、教学时数【建议学时】6～8学时五、教学内容1.3.1基本概念1.3.1.1流量与流速1、流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。
①体积流量：单位时间内流过管道任一截面的流体体积，用“”表示，单位为m3/s②质量流量：单位时间内流过管道任一截面的流体质量，用“”表示，单位为kg/s2、流速：单位时间内流体的质点沿流管流过的距离称为流速，用“u”表示，单位是m/s。
3、流量和真实流速u之间的关系及平均流速的关系流体在截面为dF流管的体积流量和质量流量分别为：截面积为F的管道的流量应为：理想流体没有内摩擦力，在管道截面上各点速度都相同；但实际流体有一定的粘性力，在管道中流动时，截面上各点的速度都不相同，在工程上使用u很不方便。
平均流速：单位面积上的体积流量。
用w表示。
即：4、质量流量与体积流量和平均流速间的关系（m3/s）5、流速、流量与温度和压强的关系（1）液体：膨胀性、压缩性很小，V，W与P、T无关。
（2）气体：膨胀性、压缩性很大，V，W与P、T有关。
《硅酸盐热工工程》教案
山东理工大学教案第一章 气体力学及其在窑炉中的应用气体力学是从宏观角度研究气体平衡及其流动规律的一门科学。
硅酸盐窑炉中的气体有多执而主要的是烟气和空气。
它们起着载热体、反应剂、雾化剂等的作用。
纵观整个窑炉工作过程，从燃料的气化、雾化、燃烧加热制品，余热回收直到烟气排出，自始至终都离不开气体流动。
本章研究的中心问题就是气体流动。
气体流动与窑炉的操作和设计有密切关系。
如气流的流动形态、速度和方向对热交换 过程有影响， 气流的混合对燃料燃烧过程有影响， 气流的分布对炉温、炉压的控制有影 响，气流的压强和流动阻力对排烟系统和装置构设计有影响等等。
窑炉中的气体流动过程常伴随有燃烧、传热、传质以及某些化学反应。
它们对气体流 动有一定的影响。
本章的叙述暂不考虑这种影响，只讨论气体流动本身的规律。
本章应掌握重点内容：1、 流体力学的基本概念（理想气体、滞止状态、临界状态、马赫数、音速等等）2、 流体稳定流动时的计算（连续性方程、能量方程、动量方程）3、 牛顿内摩擦定律，雷诺准数4、 阻力计算5、 渐缩管、拉法尔管的流动特性6、 烟道与喷射器的计算与设计第一节 气体力学基础气体力学是流体力学的一个分支，流体力学的一些基本定理同样适用于气体力学。
在流体力学中讨论液体居多，而在硅酸盐窑炉内流动的主要是热气体。
它的某些性质与液体不同，甚至与常温气体亦有别。
所队在研究气体力学之机必须先熟悉气体的性质。
本节从最简单的理想气体入手，虽然真正意义的理想气体并不存在，但对理想气体的研究对解决实际问题有着重要的指导意义。
一、气体的物理属性气体的物理属性对其流动规律有很大影响，主要了解它的力学和热学性质。
(一)理想气体状态方程 PV=mRT 或 P=ρRT式中 P ——气体的绝对压强，N ／m 3或Pa ； V ——气体体积，m 3；P ——气体的密度，kg ／m 3; T ——气体的绝对温度，K ；R ——气体常数，J ／kg ·K,注意：此处R 气体常数，R=8314.3/M,（M 为气体分子量），8314.3称为通用气体常数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。