冶金炉热工基础

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出版者:冶金工业出版社
作者:刘人达 编
出品人:
页数:528
译者:
出版时间:1995-01
价格:50.00元
装帧:平装
isbn号码:9787502401061
丛书系列:
图书标签:
  • 冶金
  • 热工
  • 炉窑
  • 冶金工程
  • 热力学
  • 传热学
  • 燃烧学
  • 工业炉
  • 高温技术
  • 材料科学
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具体描述

《冶金炉热工基础》着重阐述炉子热工的基本理论和计算原理,内容包括气体力学及相似原理、传热及性质、燃料及燃烧和耐火材料等四部分。

好的,以下是一份《冶金炉热工基础》的图书简介,内容详实,不包含该书的具体内容,力求自然流畅: --- 《冶金炉热工基础》内容深度探析与相关学科领域巡览 本书旨在为读者构建一个广阔的视角,审视与冶金炉运行紧密相关的热力学、传热学以及燃烧学等基础科学原理,并深入探讨这些原理在工业过程中的实际应用。虽然我们不在此赘述《冶金炉热工基础》的具体章节内容,但可以通过对周边领域的细致梳理,来勾勒出该领域知识体系的宏观轮廓及其重要性。 一、热力学核心原理在工业过程中的体现 理解任何热力学系统,都离不开对能量转化和平衡的深刻把握。在冶金生产环境的考量中,这涉及对化学热力学的关注。例如,相平衡、反应热力学计算(如吉布斯自由能的计算)是预测炉内物质状态和反应方向的基石。一个高效的冶金过程,必然建立在对物料热力学性质的精确量化之上。我们知道,温度、压力以及组分变化如何影响反应的自发性,这对于优化冶金原料的选择和反应条件设定至关重要。 此外,工程热力学的知识体系,特别是第一和第二定律的严格应用,构成了评估能源利用效率的理论框架。对于高耗能的冶金行业而言,如何通过热力学分析来界定理论上的最大可能效率(卡诺效率的概念延伸),并据此指导实际操作的改进,是核心议题。 二、传热理论在系统设计中的关键作用 在冶金操作中,热量在固体、液体、气体三相间的传递效率直接决定了炉体的结构设计和运行成本。这要求对传热学的三大基本方式——热传导、热对流和热辐射——有全面的认识。 热传导是理解炉衬材料选择和厚度确定的基础。不同耐火材料的热导率差异巨大,直接影响了热量向外损失的程度以及炉内温度梯度的分布。对稳态与非稳态传导问题的求解能力,是工程师进行设备维护和温度控制策略制定的必要前提。 热对流,尤其是在气固或气液界面间的复杂流动,涉及流体力学原理的交叉应用。在涉及气体介质(如鼓风、烟气)的系统中,湍流与层流状态对换热系数的影响不容忽视。如何设计合理的炉内流道以增强有效对流传热,同时避免局部过热或积灰,是工程上的难点。 而对于高温冶金过程,热辐射往往成为主要的传热模式。对黑体辐射、灰体辐射的理解,以及如何运用斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩位移定律等,来精确计算炉内热流密度和辐射传热系数,是实现精确温度控制的关键所在。 三、燃烧过程的化学动力学与工程实现 冶金炉的主要热源往往来源于燃料的燃烧。因此,燃烧学的知识体系,特别是燃料的化学动力学和反应机理,是热源控制的基础。这包括对燃料性质(如挥发分、固定碳、水分)的分析,以及在不同氧气配比下火焰的形态和温度分布预测。 火焰结构与稳定性的研究,是确保燃烧过程平稳进行的关键。不完全燃烧导致的能源浪费和污染物排放,直接受到燃烧速率和混合效率的影响。因此,设计高效的燃料喷嘴和燃烧器,以实现燃料与氧化剂的充分混合,是热工设计的重要一环。 同时,燃烧过程中产生的烟气特性,如CO、CO2、N2以及其他有害气体的组分,也直接关系到后续的余热回收和环保处理系统的设计。对烟气热容、比热容等参数的掌握,是进行炉内热平衡计算不可或缺的输入。 四、过程控制与优化理论的集成 所有热工原理的最终目标,都是实现对冶金过程的有效控制和优化。这要求将前述的热力学、传热学和燃烧学知识,与过程控制理论相结合。 这涉及到对系统进行建模,识别关键的被控变量(如炉温、压力、气体成分)和控制变量(如燃料供给量、风量、炉体阻力)。PID控制或其他先进控制策略的应用,旨在使炉内热状态稳定在最优区间。 优化理论则指导工程师如何在满足产品质量和设备安全的前提下,寻求最低能耗或最高产率的最佳操作点。这通常需要对整个系统的热损失、物料平衡进行综合迭代计算。 五、材料科学与热工的交叉影响 虽然本书的核心在于“热工”,但不能脱离材料科学的约束。炉衬、换热器表面、燃烧器材料的选择,必须充分考虑其在高温、高腐蚀环境下的长期稳定性。材料的热物理性能(如导热系数、热膨胀系数)与系统热工设计是相互耦合的。例如,耐火材料的抗热震性能直接影响了炉体可以承受的升温和降温速率,这反过来制约了生产的灵活性和效率。 综上所述,一个成功的冶金热工系统设计与操作,是建立在一系列跨学科基础知识的扎实掌握之上的。它要求设计者不仅要精通能量转换的规律,还要深刻理解物质在极端条件下的行为,并具备将理论转化为可靠工程实践的能力。本书的背景,正是围绕这些核心基础原理的深入阐述与应用展开,旨在为相关领域的学习者和从业者提供坚实的理论支撑。 ---

作者简介

目录信息

目录
序言
第一篇 气体力学及相似原理
第一章 气体的基本参数
第一节 气体的重度和密度
第二节 气体体积与温度的关系
第三节 气体体积与压力的关系
第四节 气体的状态方程
第五节 气体的粘度
第二章 气体静力学基础
第一节 作用在气体上的力
第二节 静止气体具有的能量
第三节 气体平衡方程式
第四节 在大气作用下热气体表压力沿高度的变化
第三章 气体运动的基本方程
第一节 基本概念
第二节 连续性方程式
第三节 理想气体的流动方程式
第四节 粘性气体的流动方程式
第五节 柏奴里方程式
第六节 欧拉冲量方程式
第四章 气体流动的性质及压头损失
第一节 层流和紊流
第二节 管道内的速度分布
第三节 边界层
第四节 摩擦阻力引起的压头损失
第五节 局部阻力引起的压头损失
第六节 特殊阻力引起的压头损失
第七节 供气管道和排烟烟道内的压头损失
第五章 气体的流出
第一节 非压缩性气体的流出
第二节 压缩性气体的流出
一、绝热条件下的气体参数
二、气体的音速
三、气体的马赫数
四、压缩性气体流出的能量方程
五、压缩性气体从容器中流出时的速度
六、亚音速流与超音速流的差异
七、超音速气流的临界参数
八、压缩性气体流出的参数比
九、压缩性气体流出的有效断面比
十、压缩性气体流出的流量计算
十一、压缩性气体喷管的设计计算
十二、激波和膨胀波
十三、喷管的工作特性
第六章 风机
第一节 离心式通风机
第二节 离心式鼓风机
第三节 回转式鼓风机
第七章 烟囱
第一节 烟囱的工作原理
第二节 烟囱计算
第八章 喷射器
第一节 喷射器的基本原理
第二节 喷射器效率分析及合理尺寸确定
第三节 喷射器的应用及计算
第九章 射流
第一节 自由,射流的基本规律
第二节 两自由射流相遇
第三节 同心射流的混合
第四节 射流与平壁相遇
第五节 弯曲管道中射出的射流
第六节 限制射流的特点
第七节 超音速紊流自由射流的特点
第十章 炉内的气体流动
第一节 火焰熔炼炉内的气体流动
第二节 转炉内的气体流动
第三节 竖炉内的气体流动
第四节 流化炉内的气体流动
第十一章 气力输送
第一节 球形颗粒的极限下落速度
第二节 水平管道内的气力输送
第三节 垂直管道内的气力输送
第四节 气力输送中的压力阵
第十二章 相似原理
第一节 相似的概念
第二节 单值条件
第三节 相似准数
第四节 相似三定理
第五节 模型实验
习 题
附录
第二篇 传热与传质
第十三章 传热概论及稳定态传导传热
第一节 传热概论
第二节 稳定态传导传热
一、导热的基本定律
二、导热系数及不同物质的导热机理
三、平壁导热
四、圆筒壁导热
五、球壁导热
六、空心六面体的导热
七 接触热阻
第十四章 对流给热
第一节 对流给热的类型与机理
第二节 牛顿公式与对流给热系数
第三节 对流给热过程的微分方程及热相似准数
第四节 对流给热的准数方程
第五节 自然对流给热
第六节 紊流下强制对流给热
第七节 紊流时热量传递与动量传递的类似
第八节 层流及过渡流中的强制对流给热
第九节 液态金属给热
第十节 沸腾及冷凝过程的给热
第十五章 辐射传热
第一节 热辐射的基本概念
第二节 黑体、白体和透热体
第三节 黑体辐射的基本定律
第四节 灰体及实际物体的辐射与吸收
第五节 辐射能在空间的分布
第六节 两表面构成封闭体系时的辐射热交换
第七节 通过孔口的辐射
第八节 气体的辐射与吸收
第九节 气体及火焰黑度
第十节 气体与通道壁间的辐射热交换
第十六章 稳定态综合传热
第一节 气体与表面间的热交换
第二节 火焰炉内的综合传热
第三节 通过间壁的传热
第四节 换热器的传热计算及换热器工作的强化
第五节 散料层内的热交换
第六节 流化床内的热交换
第十七章 不稳定态导热计算
第一节 不稳定态导热过程的特点及其求解方法
第二节 分析解法及单值条件
第三节 表面温度为常数时半无限厚平板的加热
第四节 表面温度为常数时有限厚物体的加热
第五节 通过表面传热速率为常数时物体的加热
第六节 周围介质温度为常数时的加热与冷却
第七节 周围介质温度为常数时薄材的加热与冷却
第八节 蓄热室传热计算
第九节 凝固或熔化过程的导热
第十八章 传质
第一节 传质的基本概念
第二节 传导传质――分子扩散过程
第三节 对流传质
第四节 通过相界面的传质
习 题
附录
第三篇 燃料及燃烧
第十九章 概述
第二十章 燃料的特性
第一节 燃料的化学组成
第二节 燃料的发热量及计算
第三节 冶金生产中常用燃料的特性和用途
第四节 燃料选用的一般原则
第二十一章 燃烧计算
第一节 燃料燃烧的分析计算法
第二节 空气消耗系数
第三节 燃烧温度
第二十二章 燃料的燃烧及燃烧装置
第一节 气体燃料的燃烧
一、气体燃料的燃烧过程
二、气体燃料的燃烧方法
三 气体燃料的燃烧装置――烧嘴
第二节 液体燃料的燃烧
一、重油燃烧过程的基本原理
二、重油燃烧方法与重油燃烧装置
三、油渗水乳化燃烧方法简介
四 重油喷嘴的计算
第三节 固体燃料的燃烧
一、块煤的燃烧
二、粉煤的燃烧
第四节 燃料的合理使用
习 题
第四篇 耐火材料
第二十三章 概述
第二十四章 耐火材料的一般性质
第一节 耐火材料的化学矿物组成
第二节 耐火材料的物理性质
第三节 耐火材料的工作性质
第二十五章 常用块状耐火制品
第一节 硅酸铝质耐火制品
第二节 氧化硅质耐火制品
第三节 氧化镁质耐火制品
第四节 白云石质耐火制品
第五节 含碳耐火制品
第二十六章 耐火混凝士和不定型耐火材料
第一节 耐火混凝土
第二节 不定型耐火材料
第二十七章 绝热材料
第一节 绝热材料的分类
第二节 几种常用绝热材料
附录
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的深度和广度都令人印象深刻,它不仅仅停留在描述“是什么”,更深入挖掘了“为什么”和“怎么样才能更好”。我特别欣赏作者在材料热物理性质这一块的处理,详细列举了多种常用耐火材料在不同温度下的导热系数和热容变化规律,并且强调了服役条件下材料性能退化的影响。这种对细节的关注,使得全书的结论更贴近真实工业环境。相比于其他同类书籍的宏观叙述,这本《冶金炉热工基础》展现了一种对细节的偏执,比如对炉体密封泄漏热损失的量化评估,以及由此引申出的维护策略。读罢全书,我感觉自己对“炉体热工设计”这一概念的理解得到了质的飞跃,从一个仅关注宏观效率的管理者,转变为一个能够理解微观传热机理的专业人士。

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对于我这种需要经常处理高温设备维护和技术改造的技术人员来说,这本书简直就是一本“救命稻草”。书中关于炉内气氛控制与热应力分析的章节,简直是教科书级别的指导。我曾遇到过一个关于连铸保护渣流动与温度分布的棘手问题,书中对界面热阻的描述和计算方法,直接点亮了我的思路,让我找到了问题的关键所在——原来是局部区域的辐射热流密度分布不均导致的。作者在处理炉内复杂的对流、导热和辐射耦合问题时,所采用的数学模型非常严谨,步骤清晰,即便是非热力学专业出身的工程师也能大致跟上思路。书中对不同炉型(比如熔炼炉与精炼炉)在不同操作条件下的热损失特性对比分析,也极具参考价值,帮我明确了节能改造的优先方向。

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我是一位刚进入高温工业领域的年轻研究者,这本书为我搭建了一个非常坚实且全面的知识框架。作者的叙事逻辑非常流畅,从基础的能量守恒原理出发,逐步过渡到复杂的炉内流热耦合分析,层次分明,逻辑严谨。我最喜欢的是其中关于“热点”与“冷点”形成的机理分析,这对于优化炉内材料的寿命和产品质量至关重要。书中对非均匀加热条件下热应力的产生与预测模型进行了详尽的论述,并配以图表说明,极大地帮助了我理解材料的疲劳失效机制。如果说有什么可以建议改进的地方,或许是在介绍最新的计算流体力学(CFD)在冶金炉模拟中的应用案例时,可以增加一些最新的开源工具的使用经验分享,以适应当前技术快速迭代的趋势。但总体而言,这是一部内容扎实、观点深刻的优秀著作。

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坦率地说,我原本以为这本专业书籍会是枯燥乏味的公式堆砌,没想到作者在讲解热力学基础原理时,结合了大量生动的冶金过程案例。这种“理论联系实际”的叙事方式,极大地降低了学习门槛。例如,在讨论烟气余热回收的章节,作者不仅详细分析了不同换热器结构的热力学性能差异,还引入了经济性评估模型,这对于我们工程技术人员来说,无疑是至关重要的补充信息。书中对高温炉内传热机制的深入剖析,如辐射换热的复杂性处理,已经达到了目前行业内研究的前沿水平。唯一让我略感遗憾的是,关于先进诊断技术在炉内温度实时监测方面的应用案例可以再多一些,但这或许是受限于现有技术的成熟度。总的来说,这本书是冶金热工领域不可多得的参考手册。

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这本《冶金炉热工基础》真是让人大开眼界,尤其是在深入研究不同类型冶金炉的燃烧过程和热量传递机制方面。作者对炉内温度场的精确模拟和分析,以及对各种耐火材料热性能的详尽阐述,都体现了深厚的专业功底。我特别欣赏书中对于复杂热工现象的系统性梳理,比如在还原性气氛下,如何精确控制炉衬材料的烧损速率,以及如何通过优化炉气流场分布来提高热效率。书中涉及的数值模拟方法和实验验证数据,为实际工程中的问题解决提供了坚实的理论支撑。读完后,我感觉自己对如何设计和操作高效、环保的冶金炉有了全新的认识,那些以往模糊不清的理论概念,现在都变得清晰明了。特别是对于高炉、转炉等关键设备的传热强化技术,书中给出的建议非常具有实操性。

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