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序言10

绪论11

第一部分炉子热工15

第一篇 炉子热工理论基础15

第一章 热气动力学基础15

1 热气能量(压头)——热气的静压头;位压头;动压头17

2 基本定律——白奴利方程式;稳定流动的连续性方程式18

第二章 流股及喷射器原理19

1 自由流股——自由流股中心线上的流速变化;自由流股各截面的气体流量;弯曲管道中射出的流股20

2 半限制流股与限制流股——流股与表面相遇;两个流股相交;限制流股21

3 喷射原理及喷射器——喷射作用的基本原理;喷射器23

第三章 相似原理基础26

1 概述26

2 现象相似的特点——几何相似;流动相似26

3 相似规范数的讨论30

4 相似原理三大定理30

5 相似模型实验的实际应用31

第二篇 炉子供热33

1 基本概念——燃料类型;燃料的组成;燃料的发热量34

第一章 冶金燃料34

2 常用冶金燃料的特性——煤;粉煤;焦;其他固体燃料;液体燃料;气体燃料的一般特性36

3 发生炉煤气的制备——概述;气化过程;影响气化过程的因素及气化指标的提高;煤气的使用42

第二章 燃烧技术42

1 基本概念——燃烧过程;燃烧的理论空气量及过剩空气系数;燃烧温度;对组织工业燃烧的一般要求及燃烧技术分类42

2 固体燃料的层式燃烧——层式燃烧过程;一段燃烧和两段燃烧的技术操作特点;燃烧室的结构类型及计算;合理组织层式燃烧的原则及强化的途径45

3 粉状燃料的火炬式燃烧——粉煤燃烧特点;粉煤燃烧火炬的结构及建立稳定火炬的原则;粉煤燃烧火炬温度的调整;粉煤燃烧器;使用粉煤的安全知识48

4 碎屑燃料的旋风式燃烧52

5 气体燃料的燃烧——煤气燃烧的基本概念,工业上组织煤气燃烧的条件及方式;合理组织煤气燃烧的基本原则;火炬式燃烧及火炬燃烧器;表面式燃烧及表面燃烧器56

6 液体燃料的燃烧——液体燃料燃烧过程的特点;低压喷嘴;高压喷嘴;低压喷嘴与高压喷嘴的比较59

2 炉子能源的合理选择62

第三章 冶金炉热能的合理利用62

1 概述62

3 炉内热能的节约——减少燃料的不完全燃烧热损失;减少炉子向周围的散热损失;减少、离炉废气、冷却水及炉渣带走的热损失;强化炉子操作、提高炉子生产率63

4 二次能源的充分利用——离炉废气的余热回收;冷却介质带走热的利用;炉渣带走热的利用;产品出炉带走热的利用64

第二篇 主要参考文献66

第三篇 炉内热工过程67

第一章 对流式炉内热工过程67

1 对流给热过程——对流传热的机理;影响对流传热的因素;确定对流给热系数απ的ал的途径69

2 对流给热系数的确定——相似原理在对流传热中的应用——流体导热微分方程;边界给热微分方程;热相似规范数;对流传热的规范数方程的原则形式;规范数方程式的确定69

3 炉内对流给热系数——自然对流传热的给热系数;强制对流传热的给热系数74

4 对流式炉内热工过程的合理组织——二合理组织对流式炉子热工过程的要求;炉内气流的合理组织;炉子供热方式及燃烧装置的合理选择76

第二章 辐射式炉内热工过程80

1 辐射传热的基本概念和定律——基本概念;辐射传热的基本定律80

2 表面式辐射热交换——角度系数,两个平面间的辐射热交换;强化表面式辐射热交换之途径83

3 均匀式辐射热交换——气体的辐射与吸收;均匀辐射式炉内的热交换过程;均匀辐射式炉内热工作的强化87

4 定向辐射式炉内热工过程——直接定向式辐射炉内热工过程,间接定向式辐射炉内热工特点98

第三章 竖炉(固定散料层)内热工过程101

1 竖炉内物料运动规律及气流对物料运动的影响——竖炉中料层的自由下降运动;上升气流对物料运动的影响;提高料层稳定性、增加极限鼓风量的途径102

2 竖炉内气流的合理组织——料层阻力及透气性、进风条件对气流分布的影响;炉型对气流分布的影响;组织竖炉内气体合理流动的原则105

3 竖炉内热交换——基本概念;竖炉内温度的分布;几点结论109

4 竖炉供热112

第四章 沸腾层内热工过程113

1 沸腾层气体动力学——流化过程机理;操作速度及极限速度的确定113

2 沸腾层结构及建立稳定沸腾的条件——粒度组成之影响;物料及气流重度的影响;分布栅板结构的影响;沸腾层高度的影响;物理化学作用的影响117

3 沸腾层内的传热——沸腾层内传热的特点;颗粒表面与气流之间的热交换;沸腾层与围壁表面(或层内热交换器表面)间之热交换;沸腾层内部之传热119

4 沸腾层的供热(或排热)123

第五章 旋浮料层内热工过程123

1 概述123

2 旋风室的气体动力学特征——旋风室内的压力及速度分布;旋风炉气流入口速度的确定;旋风室的气流阻力;关于气流引入方式的讨论125

3 旋风室内的物料运动——一般概念;临界直径;旋风室的结构及加料方式对物料运动的影响129

4 旋风室内热交换129

5 燃料及燃烧方法的合理选择130

第三篇 主要参考文献131

第四篇 炉墙热工作及金属加热或冷却132

第一章 炉墙传热及隔热132

1 概述——通过炉墙的传热过程;传导传热机理;稳定与不稳定传导传热;付立叶公式及导热系数132

2 通过固体墙壁的传导传热——通过平壁的导热;通过圆筒壁的导热134

3 通过炉墙传热的计算——通过平壁的传热;通过圆壁的传热;其他形状物体的综合传热139

4 通过炉壁传热的强化及隔热143

第二章 金属加热或冷却144

1 概述144

2 厚材与薄材的区别——厚材与薄材、换热微分方程与毕欧规范数145

3 炉温不变为常数时薄材的加热计算147

4 付立叶导热微分方程式的解法——一般解法;特殊解法148

5 炉温不变时厚材的加热计算——板材的加热;圆柱形物体的加热149

6 通过材料表面热流不变时金属的加热计算——透热深度为S的板材的加热;半径为R的圆柱体的加热(热流沿半径方向传入)154

7 金属材料表面温度保持不变时的加热计算——第一种情况;第二种情况156

8 物料熔化时间的计算159

9 类似实验研究法——水类似研究法;电类似法159

第四篇 主要参考文献162

1 耐火材料的基本概念——耐火材料的定义及重要性;耐火材料应具备的条件;耐火材料的分类165

第一章 概论165

第五篇 筑炉材料165

第二部分炉子及其附属设备的结构与设计165

2 耐火材料生产过程的一般特点167

3 耐火材料的一般性质——真比重和体积密度(重度);气孔率与透气性;导热性;导电性;耐火度;耐火材料的结构强度;耐急冷急热性(温度急变抵抗性);抗渣性;耐火材料的残存胀缩;耐火材料的尺寸与外型168

第二章 常用筑炉材料的特性与用途172

1 硅酸铝质耐火材料的特性与用途——粘土砖;半酸性耐火砖;高铝砖172

2 氧化硅质耐火材料的特性与用途——二氧化硅的结晶转变;硅砖173

3 氧化镁质和铬质耐火材料的特性与用途——镁石质耐火材料;镁橄榄石砖和滑石砖;白云石质耐火材料;铬质耐火材料176

4 碳质及碳化硅质耐火材料的特性与用途——碳质耐火材料;碳化硅质耐火制品178

5 特高级耐火材料的特性与用途——氧化物制品;氮化物制品;碳化物制品;金属陶瓷180

6 隔热耐火材料的特性与用途181

7 其他筑炉材料的特性与用途——耐热混凝土;耐火胶泥、耐火涂科和耐火填料;耐热合金;建筑砖;冶金炉炉基材料182

第三章 耐火材料在有色冶金中的应用185

1 耐火材料的破损情况——耐火材料破损的因素;粘土砖的破损机理;镁砖的破损机理;镁砖和铬镁砖的破损机理185

2 耐火材料的选用原则和实例——选用原则;耐火材料的选用实例187

第五篇 主要参考文献188

第六篇 炉子附属设备及构件189

第一章 炉子废热利用设备189

1 废热利用的意义和方法189

2 换热器——换热器的工作原理;金属换热器的构造;耐火材料换热器的构造191

3 蓄热室——蓄热室的工作原理;蓄热室的构造;蓄热室的计算;换向装置;换热器与蓄热室的比较201

4 废热锅炉207

5 汽化冷却概念——概述;汽化冷却的基本特点;汽化冷却装置及布置;设计冷却零件的几点原则207

6 炉渣热利用的概念209

第二章 炉子供风排气设备210

1 气体流动时的压头损失——摩擦压头损失(或摩擦阻力);局部阻力引起的压头损失;负位压头所引起压头损失210

2 烟囱——烟囱的工作原理;烟囱尺寸的确定原则及方法;烟囱材料216

3 烟道219

4 鼓风机——鼓风机的选择方法;鼓风机的使用219

1 电热体——电热体材料及对电热体的要求;电热体结构型式;电热体的安装原则;电热体尺寸的计算222

第三章 炉子构件222

2 炉门、烟道闸门及金属构架——炉门;烟道闸门;金属构架227

第六篇 主要参考文献231

第七篇 有色冶金炉构造及设计232

第一章 干燥炉及焙烧炉232

1 概述232

2 回转窑——回转窑的结构特点及应用;回转窑的生产率及其影响因素;回转窑主要尺寸的确定;回转窑结构及操作的改进235

3 沸腾炉——沸腾炉的构造;沸腾炉的生产率及影响因素;沸腾炉主要尺寸的确定;沸腾炉的改进方向241

第二章 有色冶金熔炼炉与精炼炉251

1 鼓风炉——鼓风炉的构造特点;鼓风炉的工作特点;鼓风炉尺寸的确定;鼓风炉的结构及操作的改进251

2 反射炉——反射炉的构造特点;反射炉的工作特点;反射炉主要尺寸的确定;反射炉的结构及操作的改进255

3 旋涡熔炼炉——发展概况;旋涡熔炼炉的结构及操作特点;硫化精矿旋涡熔炼的优点及其在有色冶金中的应用262

4 熔炼矿石和炉渣的电炉——炉子的构造特点;炉子的工作特点;炉子尺寸的确定;炉子的结构及操作的改进265

5 吹炉——吹炉的构造特点;吹炉的工作特点;吹炉主要尺寸的确定;吹炉的改进269

6 锌蒸馏炉——锌蒸馏炉构造的发展;炼锌竖罐的构造特点272

第三章 有色金属加热炉273

1 有色金属加热概述——金属加热应防止的几个问题;金属的加热温度和加热速度;金属加热制度273

2 加热炉构造原则和炉膛尺寸的确定——炉子构造原则;炉膛尺寸的确定275

3 连续加热炉——铜线锭连续加热炉;铝锭连续加热炉;薄板连续加热炉276

4 室状加热炉、环形加热炉和电阻加热炉——室状加热炉;环状加热炉;链带式硬铝电阻加热炉278

2 直接加热热处理炉——火焰热处理炉;电阻热处理炉;热空气循环热处理炉281

1 概述——热处理炉的特点;热处理炉的分类281

第四章 有色金属热处理炉281

3 间接加热热处理炉——马沸式热处理炉;罩式热处理炉;辐射管式热处理炉;盐浴热处理炉286

第五章 有色金属及其合金的熔化炉291

1 对熔化炉的要求291

2 坩埚熔化炉292

3 反射式火焰熔化炉——固定式反射火焰熔化炉;转动式反射火焰熔化炉;辐射管式熔化炉293

4 电阻熔化炉297

5 铁心感应电炉299

6 无铁心感应电炉301

7 电弧熔化炉303

第六章 稀有金属冶金及粉末冶金用电炉304

1 电阻炉——管状电炉;氯化炉304

2 感应电炉308

3 电弧炉309

第七章 炉子设计的一般原则和步骤310

1 热源的选择和燃烧计算——热源选择;燃烧计算310

2 炉子方案的确定314

3 加热和熔化时间的确定315

4 炉子尺寸的确定315

5 炉子热平衡和燃料消耗量的确定316

6 其他构件的确定——燃烧装置的选择及其主要尺寸的确定;金属构架;废热利用设备;烟道和管道;鼓风设备及排气设备的计算321

7 经济核算322

8 绘图注意事项322

第八章 冶金炉砌筑与?修的一般常识322

1 对炉子砌砖的要求和一般原则——对炉子砌砖的要求;炉子砌砖的一般原则322

2 炉体各部分砌砖特点——炉基;炉底;炉墙;炉顶323

3 炉子的验收及开炉前的准备工作;炉子的验收;开炉前的准备工作326

4 冶金炉的维护与修理;冶金炉及附属设备的维护;冶金炉的修理;329

第七篇 主要参考文献331

附录332