热工讲座作业-热致变材料解读

第一篇：热工讲座作业-热致变材料解读

南京理工大学

热工专题讲座课程论文

题目: 热致变材料 作者: 学号: 任课教师: 课程时间:

摘要：热致变色(Thermochromism)是指一些化合物和混合物在受热或冷却时可见吸收光谱发生变化的性质。具有热致变色特性的物质称为热致变色材料(Thermochromism materials)。热致变色材料是由变色物质加上其他辅助成分组成的功能材料，它具有颜色随温度改变的特性。其主要按组成材料的物质种类分为热致变色无机材料和热致变色有机材料或按变色方式分为可逆热致变色材料和不可逆热致变色材料。后一分类方法比较常见。

关键词： 热致变色 材料 应用 发展

1.热致变色原理

1.1 金属中的原子振动和电子跃迁

当黑色铁块加热时, 随着温度的升高, 发射光逐渐地变化, 其颜色会由黑至微红至红至黄至白。这是由于温度的升高, 导致原子振动的加剧，从而使吸收波向长波方向移动, 使颜色发生变化。

1.2 晶格点阵扩张, 原子间距离改变, 晶体结构的变化

三价铬离子是有颜色的 , 一种三价Cr 与A l、Ga、M g-A l、L a-Ga 等的混合氧化物研究表明, 当加热时这些物质的颜色变化是由于离子晶格膨胀的结果。在化合物中, 铬子占据八面体或似八面体格点阵, 温度变化时, 它与中心离子的距离发生变化而导致颜色变化。Ag2HgI4 和Cu2HgI4 的晶型在低温下是β型式的正四方体构型, 当加热时它们转变成立方体构型(即 α型), β—α是同素异型体, 这种同素异型晶格的相互转变使颜色发生变化。

1.3 络合物配位数、配位场、构型的变化(CH3)2CHNH3CuCl3 低温时含有一对称的桥二聚体的双桥型链, 其构型是一平面锥型, 升温时,则成为一个三桥链构型, 其构型为平面双锥型。由于温度的上升配位数由5增至6。乙酰乙酸乙脂与N,N,N′ ,N″ ,N″-五甲基二乙基三胺的Ni(Ⅱ)络合物在DMF或DMSO中低温时配位数为5, 加热时配位数为6, 颜色随之发生变化。

由水杨醛、8-氨基喹啉和氯化铜反应制得的Schiff 碱的金属络合物, 当在45℃以下时为绿色, 而加热到 45℃以上时, 成为褐色。这是由于两个氯原子组成的四元环在加热时其构象的变化和分子振动导致配位场强的变化。

六水合钴在有氯离子存在时是一个绿色的八面体构型, 加热时成为蓝色的四面体构型。

Co(H2O)2+6(绿)+ 4Cl-=CoCl2-4(蓝)+ 6H2O [NiL2](NO3)·2H2O(L = N-异丙基-2-甲基丙烷-1, 2-二氨)在加热时先去水然后由黄变绿, 是发生了四方平面型到八面体构型的构型互变。

此外络合物的构型互变中还有八面体到平面型等其他情况。

1.4 有机化合物中的烯醇酮式互变, 氢迁移

水杨醛席夫碱一般认为邻羟基基团的存在对于热致变色的产生是必要的和关键的。在热色性物质的两个互变异构中存在一个对温度敏感的平衡。一个是烯醇式结构, 其中键合的氢是与氧相连的, 另一个是顺式酮的结构, 其中的氢是与氮相连的。用IR、14N NQR（核四极共振）的测试方法都证实发生了分子内的氢迁移,平衡式如下:

trans-[P t(NH3)2(Etd)Cl ]2+(反式3, 8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶铂氨络合物)在丙酮盐中发生的氢迁移平衡式如下:

1.5 双键位置的移动, 开环和闭环

对氨基苯基汞双硫腙盐热致变色过程的红外光谱和动力学研究表明, 发生颜色变化的主要原因是分子内双键位置的移动。

吲哚啉螺苯并吡喃类化合物如A , 加热时A 由反式苯乙烯型结构向螺环式结构转变过程如下图:

1.6 有机分子中的电子转移平衡反应

有机分子中的电子转移反应由电子给予体, 电子接受体及溶剂化合物等三部分组成的可逆热变色有机材料, 通过其电子的转移而吸收或辐射一定波长的光, 表观上便有了颜色的变化。一个典型的电子转移可逆热变色反应如:

2.热致变色材料的运用

2.1 可逆示温涂料

由于可逆热致变色化合物或混合物组分例如Ag2HgI4和Cu2HgI4分别在50℃和 68℃有明显的颜色变化, 很早就被用于机器部件过热温度的检测。可逆示温热致变色涂料涂于被监视物表面,可长期显示其温度变化, 适宜于危险温度的监察报警或适当温度的指示。2.2 防伪作用

用可逆热致变色材料制作的商标, 当用手触摸时, 手温即可使商标图案发生可逆变化, 显色或消色。

制作化学防伪标记的关键在于制备防伪印刷油墨。用无机配合物制备的热致变色印刷油墨可以获得良好的印刷效果, 但因耐久性差。以胆甾醇液晶为主变色材料经过微胶囊化后的液晶油墨研究较多。其特点是变色温度低(23-42℃), 连续多层次可逆变色, 但成本高, 印刷条件严格, 耐久性差。

近年来对于由电子给予体的无色(或浅色)染料和作为电子接受体如酚类等为主变色材料的应用十分活跃。这类热致变色材料突出特点是变色温度及颜色可以选择, 应用于防伪最有可能。

2.3 日常生活

将以热可逆变色化合物为主制成的可逆变色材料涂布在纸张、木材、塑料、金属、陶瓷玻璃、衣革等底材上, 可以获得装饰性趣味性高的底材和制品。也可以应用可逆热变色化合物制作可重复使用的变色纸张、可印刷保密文件的变色墨水、变色玻璃、变色衣料、变色塑料等。

热致变色材料已有不少商品问世。有些国家的军装使用了变色的迷彩服。美国的Del Sol姐妹公司在二十世纪80年代将热致变色染料用于生产衬衣；对日本松井色素化学工业珠式会社研究的TC变色涂料以及英国默克化学化司与赫尔大学合作研究的变色染料Licritherm等进行微胶囊化后，将其涂布在织物上可以做成变色服装，这种衣服穿在身上，随着季节不同，地区不同，早、中、晚、室内室外温度不同而呈现多变的色彩。同样也可以运用于桌布、窗帘等各种变色纺织品的生产。

美国Nature Works 公司将其用于陶瓷杯上, 室温时呈夜幕景象图案, 倒入热水黑夜景象消失, 显出白天景象, 一看图案就知道水的凉热, 给人以赏心悦目之感。

可以预测, 将热致变色材料用于日常用品, 是今后热变材料应用的主要方向。

2.4 作显象材料

目前这仅是一种设想t其思路是 用可逆散致变色材料作成类似显象臂荧光屏的装置t用类似记录仪的热笔代著显象管中发射电子的阴龊t把外来信号转换成红外线类的热辐射线t照射到用可逆热致变色材料制成的荧光屏上，使屏幕显色。这种装置可用来制作运动场上的大型记分板t公共场所的大型广告显示牌等。鞋现在使用的电子显示牌t制作成本低、使用寿命和维修保养都有明显的优越性。2.5 医疗保健及诊断

液晶体温计在国外已苦遍喵用于医疗保健和婴幼儿监护的方面。最简单的是制成“正常”和“发烧”两种显示膜。更精细一些可制成刻度或数字排列的温度显示计，液晶热敏膜即使馓小的温差(例如0．1～0．5c)也能由彩色图象鲜明地显示出来t选用一定温度范围的热敏膜紧贴皮肤，乳腺癌肿瘤部位温度为38．6℃左右，周围皮肤温度约为37 2“C，二者温差1．4”C即可由显示的不同色彩反映出来，医护人员再结合其他临床检查进行诊断。采用医用热敏膜简单易行，检查费用低，患者元任何痛苦和副作用，因此已广泛应用于乳腺癌和甲状腺癌等早期诊断，以及对肿物的动态观察等。

3.热致变材料的发展趋势

根据国内外科技发展动态，可逆热致变色材料的发展趋势如下：(1)研制更多品种的无机型可逆热致变色材料。无机类可逆热致变色材料的化学稳定性好，寿命长，较易实用化，可望在较高的温度领域内(200℃左右)占有一席之地；

(2)采用更多的技术手段使胆甾型液晶及有机类可逆热致变色材料实用化，其中微胶囊化技术是研究的重点；

(3)开发色相丰富、综合性能优异的热敏染料，并以之为变色物质，研制出相应的可逆热致变色材料；

(4)研制和开发多变色可逆热致变色材料。在以上基础上，拓宽可逆热致变色材料的应用领域，并使之商品化。

4.结语 可逆热致变色材料是一种能够记忆颜色变化的新型功能材料，具有广阔的应用开发前景，涉足此领域的研究，具有深远的社会意义和经济效益 目前，人们对这种材料的认识还有一定的局限性，同时材料本身的不足之处如化学情性不够理想，易受外界因素影响以及与此相关的理论和实用化技术尚未得到完全解决，致使此类材料的应用性在一定的程度上受到限翩。因此，在保证材料可逆变色记忆功能的前提下t充分运用分子设计和材料的各种改性技术，努力改善和提高变色材料的综合性能，以获取更为实用的可逆热致变色材料将是此领域今后重点研究的课题。

参考文献：

[1] Jesse.H.Day,Themoehromism of inorganic ccompounds[J]．Chem．Rev．，1968，68：649-657．

[2] Jesse．H．Day，Kirk—Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology [J]．Wiley-Interscience，1979，(6)：129-131．

[3] 李文戈，朱昌中，王文芬．等．可逆热致变色材料[J]．功能材料，1997,28(4)：337-341．

[4] Ahmed M Doni,El—Zeiny M Ebid．Thermochromlsm in Ni(II)complexes with Sehilf base．derivatives of 4—aminoantipyrine [J]．Thermoehimica Aeta．．1988．13l：1-6．

[5] 徐汉红，朱传方．席夫碱及其络合物的可逆热致变色材料[J]．化学通报，2000,63(8)：15—20．

[6] Keiichiro Ogawa,Jun harada．Aggregation controlled proton tautomerkation in Salicylidene anilines[J]．Journal of Molecular Structure，2003，647：21 1-216．

[7] Bloomquist D R,Willen R D,Therrnochromic phase transitions in transition metal salts[J]．Ccont．Chem．Rev．，1982，47：125一164． [8] Jesee H Day Chemical Review，1968，69(1)I65～8O [9] 甘肃油穰厂涂科研究所．涂料工业·1978，1：5 [10] 陈秀云．涂料工业，1986，2·41～42 [11] Castellano J A，et al.Mol Cryst＆ Lig Crystt19 2，27：417 [12] Gray G W.et al.Mol Cryst ＆ Lig Cryst，1976，37.189 [13] Fergason.J L M0l Cryst 1966，1：2 [14] 王良御·廖橙生编著．《液晶化学，．科学出版杜t1985．17～ 25 [15] 涂科工业，№2l(1998)[16] 涂科工业，№23(1999)[17] 李文戈．北京航空航天大学硬士学位论文。

[18] 李文戈．中国化学学会第五届特种应用化学学术讨论台论文集，1994·10·62～ 64

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

第二篇：热工复习

玻璃热工设备

基本概念

1.玻璃池窑熔化率K

窑池每平方米面积上每天熔制的玻璃液量。t /(m2 ·24h)。

2.吨玻璃消耗的燃料量

熔化一吨玻璃液消耗的燃料重量（或体积）。kg燃料/ t玻璃或m3 / t玻璃液。

3.有效热效率

（用于玻璃熔制的耗热量 / 单位耗热量）%

4.横火焰窑

窑内火焰作横向流动,与玻璃液流动方向垂直，有2对以上小炉

5.马蹄焰窑

窑内火焰呈马蹄形流动

6.纵火焰窑

窑内火焰作纵向流动，与玻璃液流向一致

7.三传理论

动量传递，动力：压强差，如池内玻璃液流动、火焰空间、蓄热室、管道内的气体流动或液体流动

热量传递，动力：温度差，如窑内热传递、玻璃液内热交换、配合料内热交换、气—固间、气-液间、液-固间的热交换

质量传递，动力：浓度差，如玻璃液内物质扩散、气体空间内同组分间扩散

8.火焰空间热负荷值

火焰空间热负荷值：每单位空间容积每小时燃料燃烧所发出的热量。也叫热强度。(Q火/V火)

9.流液洞流量负荷

每小时通过流液洞每单位断面积的玻璃液量称为流液洞的流量负荷，kg/cm2.h

10.格子体的比受热面积A

比受热面积：每平方米熔化面积所需的格子体的受热表面。A=F蓄/F熔

11.格子体通道的横截面积

12.格子体的填充系数

填充系数：每1m3 格子体内砖材的体积

13.小炉口热负荷

小炉口单位面积单位时间的燃料消耗量

14.玻璃形成过程的耗热量

配合料在熔制过程中生成1kg玻璃液理论上所需要消耗的热量。

15.烧煤气小炉的形式

格子体通道截面积：1㎡格子体横向上气体通道的截面积。

“小交角”特点：空、煤气交角小，预燃室长，舌头探出（长舌）。小炉火焰平稳、较长，火根与火梢温差较小，易控制，自然通风，检修方便；但体积较大，散热损失大，占地多。“大交角”特点：空、煤气交角大，预燃室短，舌头不探出（短舌）。小炉空、煤气混合良好，火焰较短，出口附近火焰温度高，结构紧凑，但火焰难控制，火根与火梢温差大，用机械鼓风，检修不方便，操作水平要求高。

16.坩埚窑

窑内放置坩埚，坩埚内将配合料熔化成玻璃的热工设备。或玻璃液在坩埚内熔化

17．窑龄和周期熔化率

窑龄，连续生产的时间，以年为单位。周期熔化率=窑龄×熔化率（t/ m2）

问答题

1.蓄热室马蹄焰窑炉的优缺点？

答：优点：火焰行程长，燃烧完全。一对小炉，占地小，投资省，燃耗较低，操作维护简便，适应产品多。

缺点：火焰覆盖面小，窑宽温度分布不均匀，有周期性温度波动和热点的移动。

2.换热室双悬池窑的优缺点?

答：优点：与单碹池窑相比，窑顶散热小，炉温较高，窑内温度分布均匀且稳定。

缺点：砌筑费时，内碹易被高温和粉料蚀损，与蓄热式比热效率低，换热室易堵，易漏气。

3.窑池的作业制度有哪些？怎么操作？

温度制度、压力制度、泡界线制度、液面制度和气氛制度。

通过温度、气氛的控制满足工艺要求。要稳定，又要适时调整。

“窑温”指胸墙挂钩砖温度。依靠燃料消耗比例调节。

压力制度指的是压强或静压头，沿气体流程。要求是：玻璃液面处静压微正压（+5Pa），微冒火。测点在澄清带处大碹或胸墙。用烟道的开度调节抽力压强。

人为确定玻璃液热点位置。马蹄焰池窑稳定性不很强

液面：要求稳定，依靠控制加料机的加料速率来进行。

气氛：改变空气过剩系数来调节（空气口大小和鼓风用量）。

4.提高流液洞寿命的策失有哪些？ 提高流液洞寿命措施：采用上倾式流液洞；扩大冷却表面；减少砖厚度，采用有效冷却结构；采用优质耐火材料。

5.提高蓄热室格子体换热效率的策失有哪些？

A、增大F蓄。B、合理配置格子体砖材材质。C、加强保温，减少散热。D、缩短换热时间。E、采用机械鼓风

6.提高熔化池熔化率的能力有哪些？

提高玻璃窑炉的熔化能力：

1)正确地选择燃料。火焰亮度:油>天然气>发生炉煤气2)不同燃料采用不同的火焰黑度和尺寸。净化煤气加大火焰尺寸，质量差燃料增大火焰黑度。3)调整火焰喷出角度及长度。贴近玻璃液面。长度要燃烧完全及覆盖面大。4)角系数小。提高墙体面积。5)薄层加料。6)提高空气预热温度。7)提高窑炉耐火材料质量。

7.为什么熔化池中自然流动是整体的，永久的？强制对流是暂时的，局部的？

自然流动:整体的、永久的。原因：玻璃液的粘度（μ）和密度（ρ）与温度（t）有关。μ—t曲线，t↓，μ↑，流动速度ν↓。ρ—t曲线，t↓，ρ↑，△t引起△ρ。密度差△ρ产生自然流动。

8.池窑的热分析可以反映哪些工况?

热分析内容

①玻璃熔化；②热能利用；③余热回收；④燃烧；⑤漏气；⑥气流阻力；⑦换向；⑧窑两侧对称；⑨窑压；⑩窑体蚀损。

9.坩埚窑窑体构造包括哪些部分？

坩埚窑由窑膛、坩埚、燃烧设备（火箱）、换热器、漏料坑、烟道及烟囱组成。

10.玻璃电熔窑有哪些优点？

（1）热效率高（2）适合熔制高质量玻璃：（3）适宜熔制含高挥发物组分（F、Pb、B、P等）玻璃和极深色颜色玻璃（4）电熔窑构造简单，管理方便（5）无污染，无噪音，作业环境好，没有碹顶和上部结构散热，环境温度不高及没有废气和配合料粉尘，是污染环境最小的熔制方法。

11.池窑发生池底漂砖的原因是什么？采取的策失？

池底采用多层池底结构，表面层采用抗侵蚀性强的优质耐火材料；

12.应用三通道蓄热室的优点？

答：（1）可以在不增加厂房高度的情况下扩大换热面积，同时可以根据各通道气体进出温度、侵蚀情况以及通道内的主要传热方式来考虑各通道格子体的结构和砖的材质，使蓄热室的设计更合理，蓄热室的利用率和余热回收率都有所提高，蓄热室整体寿命延长。（2）烟气流程长，气流分布均匀，助燃空气预热温度高。（3)可根据不同温度的传热方式特点，确定各通道内合适的烟气流速，以提高热交换能力。（4）较普通箱式蓄热室不易发生堵塞或倒塌，减轻工人劳动强度，增加经济效益。

13.窑压偏大的故障原因？

（1）窑炉使用时间较长时，由于堵塞和漏气，窑压会相应增大；（2）气流阻力过大和烟囱抽力不够

14.简述常用热电偶的类型?

铂铑30-铂铑6热电偶;铂铑10-铂热电偶 分度号为S;镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶 分度号为K;镍铬-考铜热电偶 分度号为XK；

15.玻璃熔窑钢结构的作用？

玻璃熔窑钢结构的作用？

答：承受各个砖结构部分和玻璃液共同作用的推力和压力

16.玻璃电熔窑采用的是什么电？原因？

玻璃具有电解特性，直流电使电极表面产生沉积物和形成气泡。电熔用交流电，由隔离变压器供电。

17.玻璃熔窑的热工控制的意义？

玻璃熔窑的热工控制包括对玻璃熔窑各热工参数（如温度、压力、液面、气氛、流量和流速等）的测量与自动控制。

热工测量是检查热工过程的基本手段，自动控制是保证热工设备维持最佳状态的重要措施。正确地安装与使用热工测量与自动控制仪表，可以正确、及时地了解与控制热工设备的工作状态，保证设备的安全运转，提高玻璃的产量和质量，降低燃耗，提高劳动生产率。

18.池窑冷却部的作用？

作用：对玻璃液冷却、均化和分配。A、冷却玻璃液；与流液洞起一半降温作用B、稳定玻璃液温度和成分；C、玻璃液继续澄清和均化；D、可吸收一部分再生气泡；E、改善熔化池的循环对流；F、稳定玻璃液面，并均匀分配给供料道。

19.熔化率的选择依据？

1）玻璃品种与原料组成；2）熔化温度；3）燃料种类与质量；4）制品质量要求；5）窑型结构，熔化面积；6）加料方式和新技术的采用；7）燃料消耗水平；8）窑炉寿命和管理水平。

流液洞的作用：撇渣器和冷却器的作用。

1）对玻璃液的选择作用。

2）玻璃液的冷却作用好。

3）减少玻璃液的循环对流，减少热损失。

4）提高玻璃液的均匀性

1）热负荷值——每小时每m2熔化面积上消耗热量，W/ m2；

2）单位耗热量——熔化每千克玻璃液所耗总热量，kJ/kg玻璃；

3）耗煤量或耗油量——熔化每千克玻璃液耗用的标准煤量或油量，kg煤/kg玻璃或kg油/kg玻璃。

第三篇：热工计算（范文模版）

热工计算：

以C40为例，水168，温度80；水泥410，温度5；砂520，温度计-3；石1338，温度-3；砂含水率3%，石含水率1%，搅拌棚内温度10，混凝土采用封闭式泵车运输，运输和成型共历时1小时，当时气温-5。

1、普通混凝土

（1）混凝土拌和物的理论温度：

TO=［0.9（GcTc+GsTs+GgTg）+4.2Tw（Gw-PsGs-PgGg）+b（PsGsTs+ PgGgTg）-B（PsGs+ PgGg）］/[4.2Gw+0.9（Gc+ Gs+Gg）]

TO混凝土拌和物的理论温度；GwGsGgGc每立方米水、砂、石、水泥的用量；T温度PsPg含水率b水的比热B水的溶解热。当骨料温度大于0时，b=4.2B=0当骨料温度不大于0时，b=2.1B=335

TO=[0.9*（410*5-3*520-3*1338）+4.2*80*（168-0.03*520-0.01*1338）+2.1*（0.03*520*-3+0.01*1338*-3）-335*（0.03*520+0.01*1338）]/[4.2*168+0.9*（410+520+1338）]=12.3

（2）混凝土从搅拌机中倾出时的温度：T1=T0-0.16（TO-Td）

第四篇：热工2010工作总结

热工2011工作总结

在公司以及设备部的领导下，在热工班组成员的支持下，2010年以来我主要结合两台机组日常维护检修、机组停机临修、专项治理、不合理整改以及春、秋检等方面开展各项工作，在不断的自身完善以及交流学习过程中，本职工作较之过去逐渐步入了规范化，在安全生产、设备管理、计量检测、人员培训等方面得到了不同程度的提高，基本适应了我公司目前的的生产状况，但是在工作过程中也存在大量的不足，以期待下一步继续努力工作不断完善。现将2011年工作情况总结如下：

一、安全管理方面

（一）、履行职责，严格管理，确保公司安全生产目标

在2011年，热工专业定期认真学习各项专业知识，不断提高班组成员专业技术水平，通过认真学习《安规》，不断加强安全思想教育，牢记“安全第一，预防为主，综合治理”方针，将安全生产始终放在工作的第一位，进一步加强对维护单位的安全管理，切实保证公司安全生产目标。本热工专业未发生特大、重大事故、重大火灾、人身死亡和误操作事故。

（二）、加强学习，强化水平，努力提高职业素质修养。

1、加强思想教育，强化职业道德修养。根据公司要求制订详细的学习计划，并指定专人抓好落实，积极参与学习济源《公民道德规范》活动，并组织开展向先进人物事迹学习活动等形式，不断提高班组成员的政治素质。班组成员积极响应公司党组织号召，积极向党组织靠拢，参加济源市党校的各项培训学习，对当前的国际政治环境、经济环境以及此次全球金融危机造成一系列影响有了进一步的认识，对国家努力构建和谐社会，节约型社会的一系列措施有了进一步的了解，牢固了企业“主人翁”意识。

2、加强理论学习，提高业务水平。班组制定编制了完善的培训制度和培训计划，通过厂家培训、自身学习，以及积极学习各项反事故演习活动，不断提高班组成员的操作技能和业务水平。班组努力学习各类管理及技术理论，增强学习管理理论的意识，提高自身的管理水平，在学习中拓宽视野，丰富内涵，开拓思路。做到了学习工作化，工作学习化。

3、加强安全教育，做好安全文明生产。定期开展安全日活动，学习安全，重视安全，认真学习《安全工作规定》，并定期进行安规考试，严格两票操作，认真组织各项安全排查工作，管理落实到人，责任落实到人，整改落实到人。以公司无违章班组建设为重点，结合公司规章制度和设备部管理要求，积极进行无违章班组的创建工作，强化班组安全管理，规范班组安全生产，结合公司安全网络机构，确立了班组专业安全员，全方面开展班组安全管理和安全学习，严格执行工作票、操作票制度，严格执行文明生产管理制度，确保现场的文明生产质量。

二、在设备消缺和改造方面

热工专业本着“应修必修，修必修好”的原则，把检修消缺项目层层分解落实到人，做到凡事有专人负责，较好地完成了两台机组的日常维护工作以及两台机组的停机检修消缺工作，在今年10月份#2机组中修过程中，主动承担了#2机组汽缸揭缸的所有热工缸温测点以及保护测点的拆除回装工作，以及所有压力、温度元件的校验标定工作，在使热工整个班组的技术力量得到了锻炼同时，也受到了公司的一致好评。严格按照公司管理要求加强闭环管理以及异

动申请，并且在消缺和设备改造过程加强人员的技术锻炼。通过不断地努力和学习，使班组成员更加熟悉了热工专业的各项管理标准以及事故预防措施，促使热工专业工作规范化、制度化，使设备管理工作得到进一步的提升。举一反三，杜绝隐患，努力加强热控设备本质安全。在做好定期工作的同时且利用停机检修过程积极实施各项技术改造工作。2010年以来共计实施了共计10余项技改项目，尤其是今年根据以往汽轮机主保护误动情况，提出了汽轮机轴瓦主保护逻辑修改方案并实施，大大降低了我公司两台机组汽轮机的保护误动率，提高了机组运行的可靠性。针对脱硫数据垮大周期使用，重新设计并建立专用数据库对脱硫一系列数据进行采集，大大提高了脱硫数据提取工作的工作效率。

1、在#2机组B级检修过程中，对#

1、3床下混合风量超力巴流量计进行了恢复工作

2、对#2机组一次风机、二次风机变频进行逻辑改造以及画面修改工作，提高风机运行经济性。

3、对#2机组锅炉床压测点防堵装置进行位置改造，远离锅炉排渣口，既防止防堵装置烫坏，又方便了日常维护检修。并对床压测点补偿风进行管路改造，保证锅炉床压测点补偿风流量。

4、对#2机组远程柜进行位置改造，使远程柜所在位置扩大面积，构建大的房间便于防尘恒温工作，进而降低远程柜卡件在使用过程的故障率。

5、完成#2机组 B级检修汽轮机本体元件测点的拆除以及恢复工作。

6、完成#2机组B级检修热工温度、压力元件的拆回校验工作。

7、完成#

1、2机组石灰石布袋除尘器的恢复投入工作。

8、完成脱硫系统的正常维护以及检修工作，实施多项技术措施保证烟气监测系统的正常准确使用。

9、完成DCS系统、各PLC系统的逻辑备份以及DCS历史的备份工作。

三、修旧利废方面

2010热工专业积极响应公司精细化管理要求，在完成日常消缺以及检修工作的同时，利用自身专业技术优势对所属设备进行修旧利废，为公司节约了检修费用，修复压力表 43 块次，修复变送器 37 台次，修复程控机以及 dcs 计算机 20 余台次，修复烟气监测蠕动泵 3 台次，采样泵 4 台次，修复执行机构 10 余台次，修复 vc 卡 1 块，修复闭路监控系统摄像头 6 台次，修复电接点水位计 3 台次，修复实验室校验台 6 台次，修复石灰石系统电除尘系统 2 台次，修复点火系统高能点火器 4 台次，修复工业废水PLC监控系统等。在修旧利废的同时提高了班组成员的技术能力，在今后我们仍将继续本着认真负责的态度大力实施修旧利废，严格控制各项设备成本。

四、下一步重点工作：

1、进一步加大设备治理力度，发现和整改热控系统设计上的薄弱环节和隐患，提高热控系统的整体可靠性，保证机组的安全稳定经济运行。

2、进一步提高个人业务技术水平，积极开展业务培训，利用热工专业自身技术优势，提高创新能力，使热工工作更上一个台阶。

3、进一步抓好定期工作的开展，包括平时的检修和维护工作，定期工作是热工工作的基础，只有抓好了定期工作，才能保障机组的安全稳定经济运行。具体主要有以下几个方面：（1）重要的经济类参数定期校验（电子皮带秤、电子汽车衡、称重给煤机、对外供热流量等）。（2）对程控系统以及DCS系统的工作，包括程控、DCS系统定期卫生整理，历史数据的定期备份，逻辑组态的定期备

份以及各种冗余切换试验保证系统运行的稳定。（3）实验室标准仪表的定检工作，制定月度计划，定期定时进行校验。

4、设备的定期巡视检查工作，尤其进入冬季以来加强对伴热、保温方面的系统日常检查，发现问题及时整改，保证机组设备的安全稳定运行。

5、做好设备定期抽检工作，制订抽检计划，定期进行重要参数的抽检计划。进一步加强安全学习，定期开展安全活动，学习安全，重视安全，认真学习《安全工作规定》，并定期进行安规考试，6、继续严格两票操作，认真组织各项安全排查工作，管理落实到人，责任落实到人，整改落实到人。

7、进一步完善热工技术监督工作，使热工技术监督工作更上一个台阶。

热工专业技术更新快，设备更新快，只有认真正视和对待在目前存在的技术水平不足问题，努力强化自身专业的业务技术水平以及不断提升班组成员的业务技能素质，才能在工作中取得发展、获得成绩。在依靠自身的不断努力外，也需要公司对热工专业的进一步重视，加强对热工专业的理论培训以及职业技能培训，使热工专业能胜任公司的不断发展要求。

第五篇：材料热工基础

流体力学基础

流体物理性质 流体静力学基础 流体动力学基础 流体阻力及管路计算

1.4流体的阻力及管路计算

一、教学要求 【掌握内容】

（1）摩擦阻力和局部阻力的概念（2）摩擦阻力和局部阻力的计算方法（3）经济流速的概念 【理解内容】（1）简单管路的计算

（2）串联管路、并联管路计算 【了解内容】（1）摩阻系数的确定

（2）常用的几种局部阻力系数

二、教学重点与难点 【教学重点】 阻力计算 【教学难点】 管路计算

三、教学方法 讲述概念、分析实例、讲解计算方法。

四、教学时数 【建议学时】2～4学时

五、教学内容 1.4.1摩擦阻力

定义：摩擦阻力存在于整个流动路程上，是流体在直管中流动时，由于流体的粘性产生内摩擦而产生的能量损失。用表示。

1、摩擦阻力计算

(Pa)说明：a、hf是单位管道截面积上的摩擦力，在数值上等于管道两端的压差（仅有摩擦阻力），方向与流体流动方向相反。l↑，de↓，w↑，hf↑

b、hf与流体的流态及管壁粗糙度有关，这些因素包含在摩擦阻力系数中。要确定hf的大小，关健在求λ。

2、摩擦阻力系数

A、摩擦阻力系数λ由实验确定。它与雷诺数及管内擘粗糙度有关。

①层流区（Re≤2300）

代入阻力公式得：

②临界区（Re=2300～4000）

此区域流态不稳定，若仍保持层流，则Re↑、λ↓；若已为湍流，则Re↑、λ↑。

③湍流光滑区：

④湍流过渡区：

⑤湍流粗糙区：

B、硅酸盐工业通常按经验公式计算，即：

①光滑金属管道：

粗略计算时：λ=0.02～0.025 ②粗糙管道：

粗略计算时：λ=0.035～0.45 ③砖砌烟道：粗略计算时：λ=0.05

【例题】热烟气以7.5Bm3/s的流量通过截面尺寸为1.5×2.0m的砖砌烟道，烟气的平均温度为420℃，标态密度为1.32kg/Bm3,求烟气通过25m长烟道的摩擦阻力损失（烟道内烟气的绝对压力接近大气压）。【解】烟气的标态流速：2.5m/s 烟气的工况流速：6.34m/s 烟气的工况密度：0.52kg/m3 烟道当量直径：1.71(m)烟气粘度：

=(Pa•s)

雷诺数：

摩擦阻力系数：

摩擦阻力损失：1.4.2局部阻力

(Pa)定义：局部阻力是流体通过管路中的管件、阀门、突然扩大，突然缩小等局部障碍，引起边界层的分离，产生漩涡而造成的能量损失。用

1、局部阻力计算公式

表示。(Pa)

2、局部阻力系数ξ

局部阻力系数一般由实验确定。

①流体是层流时，局部阻力系数可用下式表示

是随管件而定的常数，对球心阀(全开)，90º弯头，=16.3三通，=32.5

＝48.8；角阀(全开)，=21.7；

②流体是湍流时，局部阻力系数由管件性质而定的常数

如： ①突然扩大

②突然缩小

其余的局部阻力系数查附录。

【例题】密度为1.2kg/m3的气体，流过如图1.33所示的突然扩大管段。已知:m2,通过管段的气体流量为7m/s。求其局部阻力损失。【解】查表得突然扩大管段局部阻力系数公式为：

m2,局部阻力为： 在计算局部阻力损失时，上式中的代入扩大前速度较大的数值

由已知条件得：（m/s）

29.4(Pa)1.4.3流动的总阻力

流体流动的总阻力，为摩擦阻力与局部阻力之和，即：

(Pa)1.4.4管路计算 1.4.4.1经济流速

(m)分析：1）w↓，d↑，管材费↑，施工费↑

2）w↑，d↓，一次投资↓，阻力损失↑，动力消耗↑，日常管理费↑ 经济流速:使一次性投资与日常管理费用之和为最小值的速度。影响经济流速的因素:

①管材价格；②施工费用；③能源价格；④管网结构；⑤流体性质；⑥生产工艺要求

1.4.4.2简单管路的计算

管路：由管材、管件、阀件等按一定方式联接而成的供流体流动或输送的设施。

简单管路：从进口到出口，没有分支管径不变。对简单管路两端写出伯努力方程：

上式表明：静压头和几何压头的变化用于克服管道中的摩擦阻力及局部阻力之总和。

简单管路计算内容包括：

①已知管径、管长、流体输送量和管路阻力系数，求流体通过管路的阻力损失。

②已知管长，流量，允许的阻力损失，求管径。

③已知管径，管长,允许的阻力损失，求流体的流速或流量。

【例题】20℃的低压空气流过内径420mm，长60m的光滑金属管道，空气流量为4.0m3/s，局部阻力系数=2.5 求（1）管道的阻力损失。

（2）若要将流量增达到5.0m3/s，而保持阻力不便，应选用多大的管径。

【解】（1）对于光滑金属管选取

根据公式：

将 代入上式得：

(Pa)==3397.27(Pa)（2）当m3/s，3397.27(Pa)Pa时，即：

3397.27 整理后得：

用试凑发求得：

注:②③类问题较为复杂，由于管径未知，因而无法求算流速情况下，工程计算中常采用试差法求解。1.4.4.3管路的串联与并联

1、串联管路

由不同管径的管道首尾相连构成的管路。如图所示。、雷诺数和摩擦系数。在这种

特点：

①串联管路中流体流动的总阻力为各管段阻力之和。

(Pa)②串联管道中无流体加入或排出，各管段流量相等。

(m3/s)

由上述特点可知：

结论：串联管路的总比阻抗等于各段管路分比阻抗之和。

2、并联管路

两根或两根以上的管道进口与进口相连，出口与出口相连，构成并联管道。

特点：

①并联管路各支管的总阻力相等。

②并联管路总管流量等于各支管流量之和。

(m3/s)

s↑，V↓。

由上述特点可知：

即：

结论：并联管路总比阻抗平方根倒数和等于各支管比阻抗平方根倒数之和。

四、管道计算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息发布于2008年07月23日，共有3222人浏览)[字体：大 中 小]

4.管道直径的选择 在要求达到的流量之下，流体在管道中的流速因所选用的管道直径的大小而异。随着流速的变化，压头损失也不同。在一定的流量之下，选用小直径的管道时，流速较高，阻力也跟着升高。从阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流体流经管道时的压头损失随着管道直径的5次方成反比。由于阻力的升高，输送流体的电耗亦随着增加。因此，为了节省输送流体时的电能，宜尽可能选用直径较大的管道。

另一方面，选用较大直径的管道时，由于管道的重量增加，势必增加管道的购置费用和安装费用。

因此，在选择管道直径时，必须权衡这两方面的得失，解决管道的操作费用和投资费用之间的矛盾，选出比较合理的管径。

另外，选择管道直径时，还要注意到流体的物理性质。对于粘度大、密度大，比较难以输送的流体，当输送量不要求很大的时候，例如润滑油、燃料油等，流速不宜过大，甚至宜在层流流态下输送。反之，对于粘度小、密度小，比较容易输送的流体，而输送量又比较大时，例如空气等流体，则流速不妨大一些。对于含有固体颗粒的流体，例如含尘气体，以及容易析出固体渣滓的流体，例如重油等，流速不能选得过低，以免固体在管道中沉积。实际上，各种流体都有各自的比较经济的流速。表1-11中的数据可供参考。根据要求达到的流量和经济流速,就可选出管道的直径。

常 用 流 速

表1-11 情

况

常用流速(米／秒)情

况

常用流速(米／秒)

压强大于5千帕的净空气管道

压强小于5千帕的冷空气管道

压强大于5千帕的热空气管道

压强小于5千帕的热空气管道

压缩空气管道

高压常温净煤气管道

低压常温净煤气管道

压强小于10大气压的氧气管道

压强为10～20大气压的氧气管道

过热蒸汽管道

9～12 6～8 5～7 3～5 30～60 8～12 5～8 70～80 30～50 35～60

饱和蒸汽管道 烟

道 高压水管 低压水管

一般生产用冷却水管 润滑油、燃料油管

液压油料管（管道内径4～100毫米，直径小宜取较低流速）泥浆管 收尘管道

20～40 2～4 5～7 2～4 1．5～2.5 0.1～1.0 0.85～4.5

0.5～1.5 18～20

【习题1-18】厂房地面的标高为±0米(见图1-58)，水塔地面的标高为＋5米。水塔至厂房的输水总管是4″管，最大流量是40米3／小时。从水塔至点A处，装有闸阀2个，90°标准弯头3个，管线共长310米。从点A处至厂房顶部装设输水支管，用2″管。支管长度为22米，装有闸阀2个，90°标准弯头4个。支管末端用水处距地面的高度为15米，要求供水量不少于8米3／小时，并要求用水时水压不低于0.25大气压(表压强)。问水塔多高才能正常供水?

【习题1-19】20℃的空气从图l-59所示的焊接管道中流过，流量是5335米3／小时。总风管直径为435毫米，支风管直径为250毫米。试求在风机出口截面与管道出口截面之间的压头损失。

【习题1-20】振动喂料机的抽风装置如图1-60所示。通风机1经过旋风收尘器2将振动喂料机3中的空气抽出，在振动喂料机内维持比大气压稍低的压强(比大气压低50帕),以避免粉尘逸出。抽出的空气量是30米3／分钟，温度是20℃,含尘浓度是20克／标米3。管道直径都是300毫米。旋风收尘器筒身直径是400毫米，相对于筒身净空截面流速的局部阻力系数ζ=105。在振动喂料机与旋风收尘器之间的管道有两个90°弯头，管道长14米。收尘器与通风机之间有一个90°弯头，管道长6米。排风管长10米，排风口帽罩的局部阻力系数ζ=1．3。如果通风机的效率是75％，求通风机的功率。

【习题1-21】图1-61所示为内径等于200毫米的铸铁管道，全长1000米，输送20℃的清

水，流量为4米3／分钟。如果要将流量增加到原来的150％，而可用压头不能增加。今欲加一平行支管，管径仍为200毫米，问支管的长度应为若干? 【习题1-22】为了改善相距3千米的A、B两处的供水情况，提出了两种方案。其一是，将现有的内径150毫米的整条管道全部换用内径为200毫米的新管；另一是，将整条管道的前半段换用内径为200毫米的新管，将拆下来的旧管装在后半段，与原有的管道并联使用。在两种情况下，在最大流量之下容许的总压头损失均为15米。问哪一种方案可以得到较好的供水情况。局部阻力可以忽略。旧管的摩擦系数λ=0．04，新管的摩擦系数λ=0．032。【习题1-23】在图1-62中，水池A、B、C水面距水平基准面的垂直高度分别为60、45、55米。连接各水池的管道的直径分别为400、240、320毫米，长度分别为600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流点J处的压头。

【习题1-24】水平环形管道如图1-63所示。从B、C处向外排出的水均为57升／秒。管段AB、AC、BC的长度均为600米，管段AB内径为203毫米(8″铸铁管)，管段AC的内径为155毫米

(6″铸铁管)，管段BC的内径为254毫米(10″铸铁管)。求各支管的流量。

【习题1-25】需要在水平管道中将煤气输送100千米的距离，输气量为5000米3／小时。煤气的平均温度为18℃，在标准状态下的密度为0．62千克／米3。管道内径为300毫米。如果管道末端的压强为1．5大气压(表压强)，试求管道起点的煤气压强。

四、管道计算

（二）------------------

(作者：佚名 本信息发布于2008年07月23日，共有3222人浏览)[字体：大 中 小]

4.管道直径的选择 在要求达到的流量之下，流体在管道中的流速因所选用的管道直径的大小而异。随着流速的变化，压头损失也不同。在一定的流量之下，选用小直径的管道时，流速较高，阻力也跟着升高。从阻力公式可以知道；

在既定的流量之下，流体流经管道时的压头损失随着管道直径的5次方成反比。由于阻力的升高，输送流体的电耗亦随着增加。因此，为了节省输送流体时的电能，宜尽可能选用直径较大的管道。

另一方面，选用较大直径的管道时，由于管道的重量增加，势必增加管道的购置费用和安装费用。

因此，在选择管道直径时，必须权衡这两方面的得失，解决管道的操作费用和投资费用之间的矛盾，选出比较合理的管径。

另外，选择管道直径时，还要注意到流体的物理性质。对于粘度大、密度大，比较难以输送的流体，当输送量不要求很大的时候，例如润滑油、燃料油等，流速不宜过大，甚至宜在层流流态下输送。反之，对于粘度小、密度小，比较容易输送的流体，而输送量又比较大时，例如空气等流体，则流速不妨大一些。对于含有固体颗粒的流体，例如含尘气体，以及容易析出固体渣滓的流体，例如重油等，流速不能选得过低，以免固体在管道中沉积。实际上，各种流体都有各自的比较经济的流速。表1-11中的数据可供参考。根据要求达到的流量和经济流速,就可选出管道的直径。

常 用 流 速

表1-11 情

况

常用流速(米／秒)情

况

常用流速(米／秒)

压强大于5千帕的净空气管道

压强小于5千帕的冷空气管道

压强大于5千帕的热空气管道

压强小于5千帕的热空气管道

压缩空气管道

高压常温净煤气管道

低压常温净煤气管道

压强小于10大气压的氧气管道

压强为10～20大气压的氧气管道

过热蒸汽管道

9～12 6～8 5～7 3～5 30～60 8～12 5～8 70～80 30～50 35～60

饱和蒸汽管道 烟

道 高压水管 低压水管

一般生产用冷却水管 润滑油、燃料油管

液压油料管（管道内径4～100毫米，直径小宜取较低流速）泥浆管 收尘管道

20～40 2～4 5～7 2～4 1．5～2.5 0.1～1.0 0.85～4.5

0.5～1.5 18～20

【习题1-18】厂房地面的标高为±0米(见图1-58)，水塔地面的标高为＋5米。水塔至厂房的输水总管是4″管，最大流量是40米3／小时。从水塔至点A处，装有闸阀2个，90°标准弯头3个，管线共长310米。从点A处至厂房顶部装设输水支管，用2″管。支管长度为22米，装有闸阀2个，90°标准弯头4个。支管末端用水处距地面的高度为15米，要求供水量不少于8米3／小时，并要求用水时水压不低于0.25大气压(表压强)。问水塔多高才能正常供水?

【习题1-19】20℃的空气从图l-59所示的焊接管道中流过，流量是5335米3／小时。总风管直径为435毫米，支风管直径为250毫米。试求在风机出口截面与管道出口截面之间的压头损失。

【习题1-20】振动喂料机的抽风装置如图1-60所示。通风机1经过旋风收尘器2将振动喂料机3中的空气抽出，在振动喂料机内维持比大气压稍低的压强(比大气压低50帕),以避免粉尘逸出。抽出的空气量是30米3／分钟，温度是20℃,含尘浓度是20克／标米3。管道直径都是300毫米。旋风收尘器筒身直径是400毫米，相对于筒身净空截面流速的局部阻力系数ζ=105。在振动喂料机与旋风收尘器之间的管道有两个90°弯头，管道长14米。收尘器与通风机之间有一个90°弯头，管道长6米。排风管长10米，排风口帽罩的局部阻力系数ζ=1．3。如果通风机的效率是75％，求通风机的功率。

【习题1-21】图1-61所示为内径等于200毫米的铸铁管道，全长1000米，输送20℃的清

水，流量为4米3／分钟。如果要将流量增加到原来的150％，而可用压头不能增加。今欲加一平行支管，管径仍为200毫米，问支管的长度应为若干? 【习题1-22】为了改善相距3千米的A、B两处的供水情况，提出了两种方案。其一是，将现有的内径150毫米的整条管道全部换用内径为200毫米的新管；另一是，将整条管道的前半段换用内径为200毫米的新管，将拆下来的旧管装在后半段，与原有的管道并联使用。在两种情况下，在最大流量之下容许的总压头损失均为15米。问哪一种方案可以得到较好的供水情况。局部阻力可以忽略。旧管的摩擦系数λ=0．04，新管的摩擦系数λ=0．032。【习题1-23】在图1-62中，水池A、B、C水面距水平基准面的垂直高度分别为60、45、55米。连接各水池的管道的直径分别为400、240、320毫米，长度分别为600、912、1120米。求流量Qa、Qb圾Qc以及在分流点J处的压头。

【习题1-24】水平环形管道如图1-63所示。从B、C处向外排出的水均为57升／秒。管段AB、AC、BC的长度均为600米，管段AB内径为203毫米(8″铸铁管)，管段AC的内径为155毫米

(6″铸铁管)，管段BC的内径为254毫米(10″铸铁管)。求各支管的流量。

【习题1-25】需要在水平管道中将煤气输送100千米的距离，输气量为5000米3／小时。煤气的平均温度为18℃，在标准状态下的密度为0．62千克／米3。管道内径为300毫米。如果管道末端的压强为1．5大气压(表压强)，试求管道起点的煤气压强。http://