冶金设备

第一章散料输送设备

散料：指各种堆积在一起的块状物料，颗粒物料和粉末物料。

散料性质：粒度、堆积密度及堆积重度、堆积角、磨琢性、含水率、粘性和温度。

粒度(块度):表示散料颗粒的大小，以颗粒的最大线长度表示。

堆积密度（简称堆密度）:是指散料在松散的堆积状态下所占据的单位体积的质量，其单位为t/m3。

堆积重度（简称堆重度）:是指散料在松散的堆积状态下所占据的单位体积的重量，其单位是kN/m3。

堆积角:散料在平面上自然形成的散料堆的表面与水平面的最大夹角。散料的流动性与堆积角有关。

磨琢性 :是指散料在输送和转运过程中，与输送设备接触表面磨损的性质、程度。与散料品种、粒度、硬度、表面形状有关。

含水率 :散料中除本身的结晶水之外，还有自空气中吸入的收湿水和充满散料颗粒间的表面水。收湿水和表面水的质量之和与干燥散料质量之比称为含水率（湿度）。

粘性 :散料与相接触的物体表面粘附的性质，与含水率有关。有色金属精矿，含水率达6%~8%时，都表现出较强的粘性。

温度:凡未说明温度的散料，其温度等于环境温度。高于150~200℃的散料称为高温散料。

有色金属工厂散料的特点：

粒度大小不一，要么大块，要么粉料。

含水范围广，要么是浓泥浆，要么不含水。

粘度大，如烟尘或浓泥。

温度较高，如烧结块高于400℃。

有色金属工厂散料输送的特点：

输送、给料设备的类型多，输送线路复杂。

高温热料及时输送。

必须避免环境污染和保证操作人员的身体健康。

一般情况下，有色金属冶金块状散料采用机械输送，而粉状散料则采用皮带输送和气力输送。

机械输送设备包括链式输送机、槽式输送机和带式输送机。

气力输送

按气源的动力学特点分类分为：吸气输送和压气输送

按气流中固体颗粒的浓度分为：稀相输送、浓相输送和超浓相输送

作业题：

1.有色金属工厂的散料有哪些特点？

⑴粒度大小不一，要么大块，要么粉料。⑵含水范围广，要么是浓泥浆，要么不含水。

⑶粘度大，如烟尘或浓泥。⑷温度较高，如烧结块高于400℃。

2.试述浓相输送和超浓相输送的原理和特点？

浓相输送原理：浓相输送系统是由特殊结构的系统产生的静压力推动料栓输送物料。其特点：（1）固气比高，输送能耗低；（2）对管道的磨损小，维修费用低；（3）输送距：

离远，可达2000米；（4）输送线路灵活，可以垂直上升，也可水平。

超浓相输送原理：是利用物料流态化后转变成一种固气两相流体，再根据流体动压能的转化原理，使物料在封闭的流槽内流动。其特点：（1）体系为水平或倾角很小的

输送，输送距离长时需要中继站；（2）低的物流速度，设备磨损小，寿命长，维

修费低；（3）固气比高，输送相同固体所需的压缩气体少，动力消耗低；（4）系

统排风自成体系，独立完成粉体输送，无机械运动；（5）输送的粉体摩擦破碎少，

粉尘率低。

3.有色冶金工厂散料输送设备的类型及工作原理

第二章流体输送设备

流体的流动性

流体的密度与相对密度

流体的压缩性和膨胀性

流体的粘性(牛顿型流体)

流体的流动形态(雷诺准数)：雷诺准数意义:反映流体惯性力与粘滞力之间对比关系。即Re 为惯性力与粘性力之比。

1.若流体流速大，或粘度小时，Re数值较大，表明流动时惯性力占主导地位，易促使扰动的发展和扩大，使流动湍动程度增大而呈现紊流状态，惯性力是加速滞动的。

2.若流体流动速度较小或粘度较大时，Re值较小，表明粘性力占主导地位，能够削弱甚至消除因干扰造成的流体扰动，使流体保持在层流状态，粘性力是抑制湍动的。

伯努利方程：

流体阻力计算：直管阻力（因次分析法）和局部阻力（当量长度法、局部阻力系数法）

流体输送设备：液体输送设备（离心泵、往复泵、隔膜泵、高压油泵、旋转泵)和气体输送设备（通风机、鼓风机、压缩机、真空泵）

气体输送设备的主要特点：

1.气体密度小，体积流量大，因此气体输送设备的体积大。

2.流速大。在相同直径的管道内转送同样质量的流体，气体的阻力损失比液体的阻力

损失要大得多。

3.由于气体的可压缩性，当气体压力变化时，体积和温度同时发生变化，这对气体输

送设备的结构形状有很大的影响。

作业题：

1.为什么要了解管路特性，怎样表达管路特性？

离心泵总是安装在特定的管路中运行的，泵在实际工作中的流量和压头等不仅取决于离心泵的特性，而且还与管路特性有关。两者必须统一，并使泵在高效下运行，完成流体输送任务。管路的特性可用管路特性方程(管路中流量(或流速)与压头的关系)和管路特性曲线来表达。

2.离心泵工作时，什么是气蚀现象和气缚现象？

离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也

很小在叶轮中心中只能产生很小的低压，形不成所需要的压差，虽启动离心泵，但液体仍不能上升到叶轮中心，不能完成输送液体的目的，该现象称为“气缚”现象。

当叶轮旋转时，液体在叶轮上流动的速度和压力是变化的。通常在叶轮入口处最低，当此处压力等于或低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体将部分气化，生成大量的蒸气泡。含气泡的液体进入叶轮而流至高压区时，由于气泡周围的静压大于气泡内的蒸气压力，而使气泡急剧凝结而破裂。气泡的消失产生了局部真空，使周围的液体以极高的速度涌向原气泡中心，产生很大的压力(几万kPa)，造成对叶轮和泵壳的冲击，叶轮很快就被冲蚀成蜂窝状或海绵状，使其震动并发出噪音。这种声音作气蚀现象

2.液体输送主要有哪些设备，简述一种设备的工作原理？

第三章冶金传热设备

传热的基本方式：传导、对流和辐射三种；

冶金过程基本的换热方式主要有三种：

间壁式换热：高温流体与低温流体各在间壁的一侧，通过流体的对流、器壁的传导综合传热。直接接触换热:热流体和冷流体直接混合，传质、传热同时进行，不需要传热面。

蓄热式换热：将高温气体通过热容量大的蓄热室，再使冷气体进入该蓄热室吸收热量，冷气体逐渐被加热。

根据结构形状，换热设备分为以下类型:

（1）蛇管式换热器

（2）套管式换热器特点：设备结构简单、紧凑，可按需要增加和减少传热面积，灵活性大。

（3）列管式换热器特点：结构简单、制造容易、检修方便，应用很广泛。更为重要的是结构紧凑，单位体积设备具有比较多的传热面积，传热效果好，可采用多种材料制造，工艺上范围广。

（4）板式换热器特点：结构简单，成本低；但可能产生较大的热应力，同时壳程不易机械清洗。适用于壳程流体不易结垢或化学清洗容易的情况；壳体与传热管壁温度差小于50℃，否则需加膨胀剂。

（5）夹套式换热器特点：结构简单，但传热面受容器壁面限制，传热系数小。

（6）特殊形式换热器

热风炉的结构有三种形式：内燃式热风炉、外燃式热风炉和顶燃式热风炉

蓄热式热风炉的工作原理：是在燃烧过程中热风炉内的格子砖将热量储存起来，当转入送风阶段后，格子砖又将热量传给冷风，把冷风加热后送至高炉炼铁。其实质是将煤气燃烧产生的热量以格子砖为媒介传给高炉鼓风的过程。

内燃式热风炉（考贝蓄热式热风炉）：包括燃烧室、蓄热室两大部分。并由炉基、炉底、炉衬、炉箅子、支柱等构成。