西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准

课程名称: 锅炉原理 A 课时: 56 考试时间: 08 年 6 月27日 一、判断题(每题1分) (对者划√, 错者划×) 1. × 2. × 3. × 4. √ 6. √ 7. × 8. × 9. × 11. √ 12. × 13. √ 14. × 16. × 17. √ 18. √ 19. √ 21. × 22. × 23. × 24. × 26. × 27. × 28. × 29. × 二、名词解释(每题1分) 5. 10. 15. 20. 25. 30. × × × × √ × 1.锅炉本体——主要指由锅筒、集箱、受热面及其间的连接管道、燃烧设备、炉墙和构架等所组成的整体,锅炉本体也称锅炉的主要部件。 2.酸露点——烟气中硫酸蒸汽凝结的烟气温度。 3.理论燃烧温度——在热平衡方程式中不考虑因CO2和H2O的离解吸热而损失的热量,全部热量用来加热烟气(即绝热)后所获得的烟气温度或在给定燃料和空气组合条件下,燃烧产物所能达到的最高温度。 4.平衡通风——在锅炉烟风道中同时布置送风机和引风机,利用送风机克服锅炉燃烧设备及风道系统的各种阻力,利用引风机克服全部烟气行程的阻力,并使炉膛出口处保持20~30Pa的负压的通风方式。 5.自补偿效应——当K大于某一界限循环倍率Kjx时,循环回路具有因上升管吸热量q增加而使循环流量G0随之增加的能力。 6.锅炉净效率——指考虑到锅炉机组运行时的自用能耗(热耗和电耗)以后的锅炉效率。 7.计算燃料消耗量——扣除q4实际参加燃烧的燃料量。 8.经济煤粉细度 ——使得锅炉不完全燃烧损失、磨煤电耗及金属磨损的总和最小的煤粉细度。 9.热偏差——由于实际运行条件差异很大,并联管组中各管焓增不均匀的现象。 10.四角切圆燃烧锅炉——一种采用直流燃烧器四角布置的切圆燃烧煤粉锅炉。 第 1页

三、计算和简述题(共60分) 1. (1) 收到基(as-received basis)——以收到状态的燃料为基准计算燃料中全部成分的组合。 (2) 空气干燥基(air-dried basis)——以与空气温度达到平衡状态,自然干燥的燃料为基准。 (3) 干燥基(dry basis)——以假想的无水状态的燃料为基准。 (4) 干燥无灰基(dry and ash-free basis)——以假想的无水无灰状态的煤为基准。(回答出四种燃料构成基准的物理意义也可得分,以上4分) Car+Har+Nar+Sar+Oar+Aar+Mar=100 ==> Car+Har+Nar+Sar+Oar=100-Aar-Mar,两边同乘以f=100/(100-Aar-Mar)得Carf+Harf+Narf+Sarf+Oarf=100 结合:Cdaf+Hdaf+Ndaf+Sdaf+Odaf=100,对应项相等可得Hdaf= Har×f 即Hdaf= Har×100/(100-Aar-Mar)。 这个不同基准的转换系数可用于对应两种基准高位发热量的换算。(以上4分) 2. 链条炉中,习惯上将从炉排下送入的空气称为一次风,二次风是指从火床上方送入炉膛的一股强烈气流。二次风的主要作用是扰乱炉内气流,使之自相混合,从而使气体不完全燃烧损失和炉膛内的过量空气系数都得以降低。与炉拱相比,二次风的优点是布置灵活,调节方便,而且炉膛结构也不会因之复杂化。但二次风要消耗一定能量。一般情况下,二次风配合炉拱使用,以取得最佳效果。除搅乱和混合烟气外,二次风若布置恰当,它还能起多种其它的良好作用,二次风的工质可以是空气,也可以是蒸汽,甚至是烟气。这是因为二次风的作用主要不在于增补空气,而是扰乱烟气。煤粉炉中,携带煤粉送入燃烧器的空气称为一次风,其主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要,一次风数量一般较少。煤粉气流着火后再送入的空气称为二次风。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气,并主要起扰动、混合作用。(5分) 3. 省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量来加热给水的一种热交换器。省煤器的作用主要为: (1)降低排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料。 (2)充当部分加热受热面或蒸发受热面。 空气预热器的作用包括: (1)降低排烟温度提高锅炉效率。 (2)改善燃料的着火条件和燃烧过程,降低燃烧不完全损失,进一步提高锅炉效率。 对于着火困难的燃料,如无烟煤,常把空气加热到400℃左右。 (3)热空气进入炉膛,提高理论燃烧温度,强化炉膛辐射传热,进一步提高锅炉热效率。 (4)热空气还作为煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。 有些锅炉对于效率要求不高,可不设置这两种受热面。对于大型锅炉,一般需要同时布置。烟气的热容量高于空气热容量,因此为了提高经济性,减小受热面面积,可将省煤器和空预器交叉布置,以满足空气预热器的温压要求。(8分) 4. 确定炉膛出口烟温应遵循原则: (a)保证锅炉辐射受热面和对流受热面工作的可靠。 燃用固体燃料时,以受热面不结渣为为限,,一般应小于DT。液体和气体燃料时,无结渣问题,主要受经济性的限制。但是炉膛出口烟温也不宜过低,否则炉内平均温度水平降低,影响着火的稳定和燃尽。 (b) 技术经济性的要求。使炉辐射受热面和对流受热面之和为最省。 第 2 页

运行一台锅炉时,分析燃烧器摆动、过量空气系数变化、锅炉负荷变化以及积灰结渣等因素对炉膛出口烟温的影响: 燃烧器向上摆动,火焰中心上移,炉膛出口烟温升高; 过量空气系数增大,火焰中心上移,炉膛出口温度会升高;如过量空气系数过大,炉膛出口温度也会降低; 锅炉负荷增大,火焰平均温度增加超过辐射换热量增加,炉膛出口温度升高; 锅炉炉膛积灰结渣将会导致炉膛内辐射换热减小,导致炉膛内温度升高,炉膛出口烟温升高。 (8分) 5. 由核态沸腾的工况因水不能进入壁面而转变为膜态沸腾的传热恶化,称为第一类传热恶化。 在热负荷q较低,含汽率x较高的液滴环状流阶段的后期,由于管子四周贴壁处的液膜已经很薄,液膜因蒸发或中心汽流的卷吸撕破使液膜部分或全部消失,该处的壁面就直接与蒸汽接触而得不到液体的冷却,也使放热系数α2明显下降,壁温升高,这类传热恶化通常称为第二类传热恶化。 共同点:管壁得不到液体的冷却,α2↓,Δtb↑。 不同点:流型,恶化位置,恶化机理和后果不同,具体如下: 第一类传热恶化:泡状流,核态沸腾区和膜态沸腾,q大,x小,α2↓↓, Δtb↑↑(1000~2000℃)。 第二类传热恶化:液滴环状流,两相强制对流区,蒸干, q小,x大,α2↓, Δtb↑(250~300℃ )。(8分) 6. (1)对于对流式过热器 当锅炉的负荷D增加时,燃料消耗量Bj增大,燃烧产物增多,受热面中烟气流速增加,使烟气侧放热系数α1增大,传热系数K增大,同时由于炉膛出口温度的提高,进入对流过热器的烟温增大,使总的传热温压Δt增加.当负荷D增加与Bj的增加保持一致时,对流过热器的吸热量随负荷增加而提高,出口汽温将会增加。因此,对流式过热器总的汽温变化是随D的增加而增加。 (2)对于辐射式过热器 随着锅炉负荷的增加,辐射式过热器中工质的流量D和锅炉的燃料消耗量Bj按比例增大,但由于每kg燃料的辐射放热量Qf减小,因而,工质的焓增却降低,即辐射式过热器的出口汽温下降。 由此可见,锅炉负荷对辐射式过热器的汽温影响和对对流式过热器的汽温影响是相反的。如果锅炉同时布置这两种过热器,若设计得当的话,就可能使得过热蒸汽的温度变化与锅炉负荷无关,或者得到较为平稳的过热汽温随负荷变化的特性。这就是许多大型锅炉同时布置屏式过热器和对流过热器的原因之一。(6分) 第 3 页

7. (7分) ①算绘制各管组Si; ②串联迭加得S1+3-5和S2+4-6; ③S1+3-5和S2+4-6并联迭加得Sss; ④Sss与Sxj交点为回路总工作点A; ⑤从A点反推得各管组的工作点。 8. 认为漏煤、飞灰、灰渣仅有灰分和部分碳组成,而水分和挥发分均已析出, 则Ahz?Chz?100,Alm?Clm?100,Afh?Cfh?100 (3分) 根据ahz、afh、alm的定义, ahz?GhzG?Ahz?hz?(100?Chz)==>Ghz?ahzBAar/(100?Chz) BAarBAarafh?GhzG?Afh?hz?(100?Cfh)==>Gfh?afhBAar/(100?Cfh) BAarBAarGhzG?Alm?hz?(100?Clm)==>Glm?almBAar/(100?Clm)(3分) BAarBAaralm?444+Qfh+Qlm=(GhzChz+GfhCfh+GlmClm)×32866/B/100 Q4?Qhz=BAar(ahzChz/Ahz+afhCfh/Afh+almClm/Alm)×32866/B/100 =32866Aar[ahzChz/(100?Chz)+afhCfh/(100?Cfh)+almClm/(100?Clm)]/100(2分) q4?ChzClmCfh?32866Aar, %(2分) Q4?alm?afh?100=?ahz?100?Chz100?Clm100?Cfh?QrQr 第 4 页

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