無機材料熱工基礎

前言

材料是人類賴以生存的物質(zhì)基礎和科學技術發(fā)展的核心與先導，沒有先進的材料，就沒有先進的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科學技術。材料分為金屬材料、無機非金屬材料（簡稱無機材料）、有機高分子材料和復合材料四大類。無機材料產(chǎn)品因其應用范圍廣而成為材料領域研究和開發(fā)的重點。作為新世紀高科技的支撐，21世紀材料類專業(yè)人才在掌握基本理論的同時，必須掌握科學的研究方法，并具有一定的工程開發(fā)和研究能力、創(chuàng)新能力?！盁o機材料熱工基礎”是無機材料專業(yè)的主干課程之一，是從基礎課到專業(yè)課的過渡課程。本書既有理論性，又注重理論與實踐相結(jié)合，全書共分9章，包括緒論、氣體力學基礎、傳熱學、傳質(zhì)原理、燃料及其燃燒、干燥過程與設備、水泥工業(yè)窯爐、陶瓷工業(yè)窯爐、玻璃工業(yè)窯爐。本書整合了材料工程的共性基礎原理（流體力學原理、傳熱原理、傳質(zhì)原理和燃料燃燒理論）以及上述理論典型運用的單元過程（物料的干燥、燃料的燃燒以及熱工窯爐）。本書在編寫過程中既注意邏輯思維的嚴密性，又強調(diào)理論與工程實踐的有機結(jié)合，并試圖將最新的工程科技成果充實到教材之中。本書內(nèi)容主要包括兩大部分：（1）熱工基本理論部分：包括氣體力學原理、傳熱原理、傳質(zhì)原理和燃燒理論，學生通過學習可以掌握材料領域工程問題的基本規(guī)律，為解決工程實際問題打下堅實理論基礎。（2）工程應用部分：主要包括燃燒設備、干燥設備以及無機材料工業(yè)窯爐，重點闡述運用熱工基本理論知識分析各類熱工設備的構(gòu)造、熱工特性、操作原理，學生能在更高的認知層面上進一步綜合、靈活應用熱工基礎的知識去分析問題、解決問題。本書既可作為高等院校材料科學與工程、無機非金屬材料、粉末治金、建筑材料、礦物材料和相關專業(yè)教學用書或參考書；也可供科研設計院所、廠礦企業(yè)中從事無機材料、礦物材料及相關領域工作的廣大科研人員、工程技術人員、管理人員參考。

內(nèi)容概要

《無機材料熱工基礎》著重介紹了無機材料工業(yè)熱工基礎理論及其相關設備，主要內(nèi)容包括氣體力學基礎、傳熱學、傳質(zhì)原理、燃料及其燃燒、干燥過程與設備、水泥工業(yè)窯爐、陶瓷工業(yè)窯爐、玻璃工業(yè)窯爐?！稛o機材料熱工基礎》教材注重介紹熱工基礎理論的研究方法與解決問題的思路，既注意邏輯思維的嚴密性，又強調(diào)理論與工程實踐的有機結(jié)合，使學生能在更高的認知層面上進一步綜合、靈活應用熱工基礎的知識去分析問題、解決問題。
本教材既可作為高等院校材料科學與工程、無機非金屬材料、粉末冶金、建筑材料、礦物材料和相關專業(yè)教學用書或參考書；也可供科研設計院所、廠礦企業(yè)中從事無機材料、礦物材料及相關領域工作的廣大科研人員、工程技術人員、管理人員參考。

書籍目錄

0 緒論0.1 無機材料工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用0.2 無機材料工業(yè)熱工過程的共性0.3 無機材料工業(yè)熱工過程的個性0.4 無機材料熱工基礎的學習內(nèi)容1 氣體力學基礎1.1 研究對象與研究方法1.2 氣體的主要物理性質(zhì)1.2.1 壓縮性1.2.2 黏性1.3 氣體靜力學基本方程1.3.1 作用于氣體上的力1.3.2 靜止氣體基本方程1.4 氣體動力學基本方程1.4.1 基本概念1.4.2 連續(xù)性方程1.4.3 理想流體運動微分方程1.4.4 伯努利方程1.5 壓頭損失1.5.1 摩擦損失1.5.2 局部損失1.6 壓縮性氣體流動1.6.1 一維穩(wěn)定流動的伯努利方程1.6.2 壓縮性氣體流動的連續(xù)性方程1.6.3 壓縮性氣流中各參數(shù)的變化規(guī)律1.6.4 壓縮性氣體經(jīng)噴管的流動1.7 氣體噴射流1.7.1 自由射流1.7.2 沖擊射流1.7.3 限制射流習題與思考題2 傳熱學2.1 基本概念2.1.1 傳熱方式2.1.2 溫度場2.1.3 穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱2.2 導熱2.2.1 傅里葉定律2.2.2 穩(wěn)定導熱傳熱量的計算2.3 對流換熱2.3.1 對流換熱的機理2.3.2 牛頓冷卻定律2.3.3 對流換熱系數(shù)確定2.3.4 對流換熱系數(shù)的若干實驗公式及其應用2.4 輻射傳熱2.4.1 基本概念2.4.2 黑體輻射的基本定律2.4.3 實際固、液體的輻射與吸收特性2.4.4 物體表面間的輻射傳熱2.4.5 氣體與固體間的輻射傳熱2.4.6 火焰輻射2.5 綜合傳熱2.5.1 傳熱基本方程2.5.2 通過平壁的綜合傳熱2.5.3 妻過圓筒壁的綜合傳熱習題與思考題3 傳質(zhì)原理3.1 基本概念3.1.1 傳質(zhì)的基本方式3.1.2 良度3.1.3 速度3.1.4 質(zhì)量通量和摩爾通量3.2 傳質(zhì)微分方程3.2.1 傳質(zhì)微分方程的推導3.2.2 傳質(zhì)微分方程的簡化3.2.3 初始條件和邊界條件3.3分子傳質(zhì)3.3.1 菲克第一定律3.3.2 穩(wěn)態(tài)分子傳質(zhì)3.3.3 非穩(wěn)態(tài)分子傳質(zhì)3.4 對流傳質(zhì)3.4.1 對流傳質(zhì)的通量方程3.4.2 對流傳質(zhì)的濃度邊界層3.4.3 若干對流傳質(zhì)系數(shù)的實驗公式3.4.4 對流傳質(zhì)系數(shù)模型3.4.5 相間穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)和雙膜理論習題與思考題4 燃料及其燃燒4.1 燃料的種類和特性4.1.1 燃料的種類4.1.2 燃料的化學組成與換算4.1.3 燃料發(fā)熱量4.2 燃燒計算4.2.1 助燃空氣量計算4.2.2 燃燒產(chǎn)物量計算4.2.3 助燃空氣量和燃燒產(chǎn)物量計算的近似計算方法4.2.4 燃燒產(chǎn)物成分的計算4.2.5 燃燒溫度的計算4.3 燃料燃燒過程的基本原理4.3.1 燃燒的概念4.3.2 燃燒過程的基本階段4.3.3 燃燒過程的基本條件4.3.4 燃料燃燒反應機理4.4 燃燒方法與燃燒裝置4.4.1 氣體燃料的燃燒4.4.2 液體燃料的燃燒4.4.3 固體燃料的燃燒習題與思考題5 干燥過程與設備5.1 概述5.1.1 干燥的定義5.1.2 干燥方法5.1.3 干燥系統(tǒng)的組成5.1.4 干燥設備的分類5.2 濕空氣的性質(zhì)5.2.1 濕空氣的主要參數(shù)5.2.2 濕空氣的，I-X圖5.3 干燥計算5.3.1 物料平衡5.3.2 熱量平衡5.3.3 理論干燥過程和實際干燥過程5.4 干燥過程的基本原理5.4.1 物料中水分的結(jié)合方式5.4.2 物料干燥過程5.4.3 影響干燥速率的因素5.4.4 制品在于燥過程中的收縮和變形5.5 噴霧干燥5.5.1 噴霧干燥基本原理5.5.2 霧化器的分類及特點5.5.3 噴霧干燥的優(yōu)缺點5.6 冷凍干燥5.6.1 冷凍干燥原理5.6.2 冷凍干燥特點5.7 超臨界流體干燥5.7.1 超臨界流體干燥原理5.7.2 超臨界流體干燥工藝流程與實驗裝置5.7.3 超臨界流體干燥的優(yōu)缺點習題與思考題6 水泥工業(yè)窯爐6.1 概述6.1.1水泥工業(yè)窯爐的發(fā)展與演變6.1.2 水泥工業(yè)窯爐的分類6.2 預分解窯技術原理6.2.1 熟料形成的工藝特點6.2.2 回轉(zhuǎn)窯對工藝要求的適應性6.2.3 幾種回轉(zhuǎn)窯熱工布局的比較6.3 預分解窯的生產(chǎn)流程6.4 預分解窯的分類6.4.1 按制造廠命名分類6.4.2 按分解爐內(nèi)氣流、物料運動特征分類6.4.3 按分解爐特征及氣體流程綜合分類6.5 幾種典型的預分解窯6.5.1 旋流式預分解窯6.5.2 噴騰式預分解窯6.5.3 旋流.噴騰式預分解窯6.5.4 懸浮式預分解窯6.5.5 沸騰式預分解窯6.6 分解爐的熱工特性6.6.1 分解爐內(nèi)的燃燒6.6.2 分解爐內(nèi)的傳熱6.6.3 分解爐內(nèi)的氣體運動6.6.4 分解爐內(nèi)的旋風效應與噴騰效應6.6.5 分解爐內(nèi)的分解過程6.7 預分解窯系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)窯的熱工特性6.7.1 回轉(zhuǎn)窯的功能6.7.2 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的工藝帶及其熱效應6.7.3 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃料燃燒6.7.4 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料運動6.7.5 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的傳熱能力及發(fā)熱能力6.7.6 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熱負荷習題與思考題7 陶瓷工業(yè)窯爐7.1 概述7.1.1 陶瓷工業(yè)窯爐的發(fā)展概況7.1.2 陶瓷工業(yè)窯爐的分類7.2 隧道窯7.2.1 隧道窯的工作系統(tǒng)7.2.2 隧道窯的結(jié)構(gòu)7.2.3 隧道窯內(nèi)的氣體流動7.2.4 隧道窯內(nèi)的傳熱7.3 間歇窯7.3.1 倒焰窯7.3.2 新型間歇窯7.4 電熱窯爐7.4.1 概述7.4.2 電阻爐7.4.3 感應爐7.4.4 電弧爐7.4.5 等離子爐7.4.6 微波燒結(jié)爐習題與思考題8 玻璃工業(yè)窯爐8.1 概述8.1.1 玻璃的生產(chǎn)過程8.1.2 玻璃池窯的分類8.1.3 玻璃池窯的發(fā)展概況8.2 火焰池窯8.2.1 火焰池窯的結(jié)構(gòu)8.2.2 火焰池窯內(nèi)玻璃液的流動8.2.3 火焰池窯內(nèi)的傳熱8.3 電熔窯爐8.3.1 電熔窯爐的優(yōu)缺點8.3.2 電熔窯爐的分類8.3.3 幾種典型的玻璃電熔窯爐習題與思考題附錄附錄Ⅰ 干空氣的熱物理性質(zhì)附錄Ⅱ 在大氣壓力下煙氣的熱物理性質(zhì)附錄Ⅲ 工業(yè)管道粗糙度附錄Ⅳ 常用局部阻力系數(shù)附錄Ⅴ 常用固體材料的導熱系數(shù)λ0及溫度系數(shù)b的數(shù)值附錄Ⅵ 某些材料或物質(zhì)的輻射黑度ε附錄Ⅶ 常見氣體的黑度及其修正系數(shù)附錄Ⅷ 濕空氣的相對濕度參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：氣體沒有固定的形狀和體積，能自發(fā)充滿任何容器，具有很強的壓縮性，體積膨脹系數(shù)也很大。氣體力學是從宏觀角度研究氣體平衡和流動規(guī)律及其應用的一門工程科學。氣體力學理論在發(fā)展無機材料窯爐設計的技術指導和正確進行窯爐操作方面是不可缺少的基礎理論。無機材料窯爐中的氣體有多種，而主要的是空氣和燃料氣體及煙氣。它們起著霧化劑、助燃劑、反應劑、載熱體等作用?？v觀整個窯爐工作過程，從固體燃料的氣化，液體燃料的霧化，氣體燃料的入爐，氣態(tài)燃燒產(chǎn)物加熱物料，煙氣離爐經(jīng)煙道、余熱回收設備，再從煙囪排出，自始至終都與氣體流動相關聯(lián)。如氣流的分布狀況對窯爐內(nèi)壓力和溫度的分布以及控制有影響；氣流的流動狀態(tài)、速度和氣流的流動方向?qū)t內(nèi)熱交換過程有影響；氣體的壓強和流動阻力對排煙系統(tǒng)和裝置的設計有影響；氣流的混合對燃料燃燒過程有影響；同時窯爐中的氣體流動也常伴隨有燃燒、傳熱、傳質(zhì)以及某些化學反應，它們對氣體的流動又有一定的影響。可見，無機材料窯爐的某些特性和熱交換過程是與氣體的運動有著密切關系的，而窯爐中氣體流動對傳熱的影響又是熱工技術人員最感興趣的問題。本章研究的中心問題是氣體流動。

編輯推薦

《無機材料熱工基礎》：高等學校規(guī)劃教材。

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