第一篇：whut無機非金屬材料熱工設備復習資料

熱工設備復習資料

第二章

新型干法水泥回轉窯系統

1、新型干法水泥回轉窯系統以懸浮預熱和窯外分解為技術核心。

2、分解爐的主要目的是增產。

3、分解爐按主氣流的運動形式分為四種基本形式：旋流式、噴騰式、懸浮式及流化床式。

4、窯外分解窯的優點：

1、結構方面：在懸浮預熱器和回轉窯之間加了一個分解爐，分解爐高效地承擔了原來主要在回轉窯中的碳酸鈣的分解任務，這樣可以縮短回轉窯，從而減少回轉窯的占地面積，減少可動設備數和降低回轉窯的成本。

2、熱工過程方面：分解窯是預分解窯的第二熱源，將傳統上燃燒全部加入窯頭的作法改為小部分加入窯頭，大部分燃料加入分解爐，這樣有效改善了整個窯爐的熱力分布，有效減輕了窯中的耐火材料的熱負荷，減少了高溫下產生的氮氧化物，有利于保護環境。

3、工藝過程方面：將熟料燒成過程中熱耗最大的部分轉移到分解爐中，由于燃料和生料高度分散，所以燃料燃燒產生的熱能快速的傳給生料，于是，燃燒，換熱和碳酸鈣的分解都的到了優化，水泥工藝的燒成更加完善，熟料的產量、回轉窯的單位容量、單機產量都得到了提高，熱耗也因此有所降低。

缺點：窯外預分解窯的流體阻力大，電耗高，基建投資大，對原料燃料有一定的限制。

1.5 為什么懸浮預熱器系統內氣、固之間的傳熱效率極高？為什么懸浮預熱器系統又要分多級串聯的形式？

答：（1）生料粉粉進入管道后，隨即被上升的氣流所沖散，使其均勻的懸浮于氣流當中。由于氣、固之間的換熱面積極大，對流換熱系數也較高，因此換熱速度極快。

（2）在管道內的懸浮態由于氣流速度較大，氣固相之間的換熱面積極大，所以氣固相之間的換熱速度極快，氣固相在達到動態平衡后，再增加氣固相之間的接觸面積，其意義已經不大，所以這時只有實現氣固相分離進入下一級換熱單元，才能起到強化氣固之間傳熱的作用。

1.6 在旋風預熱器系統中，旋風筒的作用是什么？氣固相之間的換熱主要是發生在連續各級旋風筒的管道內還是發生在旋風筒內？ 答：作用：完成氣固相的分離和生料粉的收集。

氣固相之間的換熱主要是發生在連接各級旋風筒的管道內。

5、懸浮預熱器是由若干級換熱單元組成，每一級換熱單元都是由旋風筒和聯接管道構成。

6、懸浮預熱器的工作原理：生料粉進入聯接管道后，隨即被上升的氣流所沖散，使其均勻地懸浮在氣流之中。由于懸浮態時氣體和固體之間的接觸面積極大，對流換熱系數也較高，因此換熱速度極快，完成換熱的時間極短。

7、氣固之間的換熱

懸浮預熱器內的氣、固相之間的傳熱主要以對流換熱為主。根據傳熱學公式，氣、固相之間換熱量Q的計算公式為：Q??F(tg?tm)(kW).結合實際生產可知：受各種因素的影響和限制，?變化不大，(tg?tm)允許波動的幅度不大，因此，影響氣、固之間換熱的主要因素為接觸面積F。生料磨將生料磨的很細，因此其表面積很大，所以換熱很快。

8、氣、固換熱主要發生在固相剛剛加入到氣相后的加速階段，這時再增加氣、固相之間的接觸時間沒多大意義，這時實現氣、固分離進入下一個換熱單元，才能夠起到強化氣、固相之間傳熱作用，所以串聯基數越多，換熱效果越好。但由于級數越多，阻力越大，所以級數也應有一定的上限。

9、入窯生料有表觀分解率和真實分解率的主要差別在什么地方? ? 表觀分解率是指從窯尾入窯的下料管中取料樣，經測定燒失量后計算得到的分解率。所取料樣中即有預熱生料也有被出窯廢氣攜帶出窯后又被旋風筒收集下來的飛灰。

? 真實分解率排除出窯飛灰對所取樣品的影響的分解率。

入窯生料表觀分解率與真實分解率的主要差別在于計算表觀分解率時所取樣品的分解率為預熱生料和飛灰的綜合分解率，而真實分解率排除了飛灰分解率對預熱生料分解率的影響。

10、回轉窯的功能：

（1）回轉窯是一個燃料燃燒的設備：它具有較大的燃燒空間和熱力場，可以供給足夠的的助燃空氣，是一個裝備優良的燃燒裝置，能夠保證燃料的充分燃燒，可以為水泥的煅燒提供必要的熱量。

（2）回轉窯是個熱交換設備：它是一個比較均勻的溫度場，可以滿足回轉窯是個高溫化學反應設備：熟料礦物形成的不同階段有不同熟料生產過程中各個階段的換熱要求，特別是A礦生成的要求。

（3）的要求，回轉窯既可以滿足不同階段，不同礦物對溫度、熱量的要求，又可以滿足它們對停留時間的要求。

（4）（5）回轉窯是一個輸送設備：用來輸送各種物料和讓氣流通過。回轉窯還具有降解和利用一些可燃廢棄物的作用。

11、篦冷機是空氣驟冷式冷卻機，出窯熟料在篦床上鋪一定厚度的熟料層，冷卻空氣垂直地穿過在蓖床上移動的熟料使其驟冷。已經發展了四代，現在主要用的是第四代，推動篦式冷卻機。

12、第四代篦冷機的特點

（1）蓖床不再承擔輸送物料的任務，由新設置的機構來完成，蓖床只起到“充氣床’作用,同時蓖床上靠近蓖板的一層靜止的物料可保護蓖板及充氣梁等部件免受高溫侵蝕和磨損及降低蓖板壓損。

（2）盡管篦冷機內仍有可動部件，但僅限熟料輸送機構，所以可動部件大為減少，而且更換也較為方便，不會對熟料冷卻有顯著地影響，所以大大提高了冷卻效率。

（3）由于是固定蓖床，所以不會通過可動蓖板和固定蓖板之間漏料，下部的收集漏料、輸送物料的拉鏈機就被省了，蓖床下結構變簡單，蓖床也可以降低高度。

（4）由于是固定蓖床，似的包括空氣梁在內的供氣系統與蓖床的聯系以及冷卻機的操作和調節變得簡單，漏風量也大為減小，因此使用阻力蓖板時平衡充氣梁內風壓所用的空氣密封裝置被簡化掉。

13、篦冷機的顯著特點：

熟料的冷卻和輸送分別用兩套機構、固定蓖床使得可動部件的數量大為減少，分區可控制流、不用高阻力蓖板。

第三章

玻璃池窯及有關熱工設備

1、玻璃工藝流程：

加料

融化部

冷卻

錫槽

退火

蓄熱室

2、玻璃是高溫熔體冷卻硬化后得到的非晶態物質。

3、平板玻璃池窯的熔制部分由投料部分、融化部（分隔設備前）、分隔設備（包括氣體空間分隔設備和玻璃液分隔設備）、冷卻部(分隔設備之后)、成型部五部分組成。

4、投料池受侵蝕作用比較嚴重，尤其是在投料池的拐角處，這是由于在拐角處兩面受熱，散熱面小，冷卻條件差，又經常受到配合料的強烈侵蝕和機械磨損作用。

5、為什么玻璃池窯的胸墻要單獨支撐？玻璃池窯大暄暄喳的作用是什么？ 答：1．由于各部位耐火材料的損壞情況不同，所以其熱修的時間有所差異。為了便于分別進行熱修，盡量減少胸墻和池壁的承重負荷，延長其使用壽命，所以將大暄，胸墻分別支撐；

2．胸墻的重力通過掛鉤磚及其托板和巴掌鐵傳到立柱上，由立柱再傳到池底的次梁和主梁上。這樣大譴、胸培和窯池分成三個獨立的支撐體系，最后都將負荷傳遞到窯底的窯柱上。大譴的推力通過喳喳作用于立柱上。

6、玻璃材料選用耐火材料的原則？

（1）根據窯爐的種類以及窯爐各部分的工作特點來合理選用耐火材料。力求做到“合理搭配、與窯齡同步”

（2）根據玻璃成分選用相應的耐火材料。

（3）根據耐火材料的使用性能來選用合適的耐火材料。（4）盡可能選用成批生產的耐火材料。（5）要避免不同耐火材料之間的接觸反應。

7、冷卻

8、冷卻水管為什么可以對玻璃液起到部分分隔作用？P141 答：冷卻水管是內部通有冷卻水的無縫鋼管。由于冷卻水管內流通的是冷卻水，所以水管管壁附近的玻璃液因溫度降低而粘度增大，從而對玻璃液的流動起到阻礙作用，于是就實現了它作為玻璃液分隔裝置的目的。

9、分隔裝置包括玻璃液分隔裝置（為了選取質量較好的玻璃液去成型）和氣體空間分隔裝置（為了保持冷卻部的作業制度）。

其中玻璃液分隔設備有兩種：淺層分隔和深層分隔。平板玻璃池窯淺層分隔裝置包括卡脖、冷卻水管、和窯砍，其中卡脖和冷卻水管是主要的，窯砍是一種放在窯池深層的擋墻，是輔助分隔裝置，不能單獨使用，要和其他分隔裝置配套使用。

氣體空間分隔裝置常在玻璃池窯的融化部和冷卻部之間設置，有完全分隔和部分分隔兩大類，平板玻璃池窯只用部分分隔裝置，常見的氣體空間分隔裝置有矮碹、吊矮碹、U型吊碹、雙J型吊碹。

10、蓄熱室內的具體的流型：廢氣作為高溫的熱氣體從上向下通過蓄熱室流動，而作為冷氣體的助燃空氣則從下向上通過蓄熱室流動。目的是使蓄熱室內的格子體各個通道內的氣流量及溫度自然地保持均勻。

11、玻璃窯操作原理-------作業制度

玻璃池窯的作業制度具體包括：溫度制度、壓力制度、泡界線制度、液面制度和氣氛制度。維持穩定的“四小穩”“一大穩”，“四小穩”指的是溫度穩、壓力穩、泡界線穩和液面穩?！耙淮蠓€”指的是熱工制度穩。

12、退火窯包括

熱絕緣區（保溫區）：均熱加熱區（A區）、重要退火區（B區）、退火后區（C區）、熱絕緣區與非熱絕緣區的過渡區（D區）

非熱絕緣區（非保護區）：熱風循環冷卻區（Ret區）、過渡區（E區）、強制冷卻區（F區）

第四章

隧道窯與輥道窯

1、常見陶瓷窯：隧道窯（連續式、窯車式）、輥道窯（快速燒成、高效節能、自動化程度高、環保程度高）和梭式窯（用于燒制小批量、高質量、高科技、高附加值的陶瓷產品以及實驗室或試驗室規模的陶瓷新產品小試、中試等）。

2、隧道窯的三個帶：預熱帶、燒成帶和冷卻帶。

3、冷卻帶分為：急冷部分（有利于保留玻璃體與防止Fe2+重新被氧化以及阻隔燒成帶與冷卻帶之間的氣流交換）、緩冷部分（適應573℃時α-石英向β-石英的晶型轉變）和快冷部分（提高生產速度）。

4、隧道窯有哪幾種氣幕？各起什么作用？

封閉氣幕：將氣體以一定的速度自窯頂或兩側墻噴入形成一道氣簾幕，其作用是在窯頭形成正壓，避免冷空氣通過窯門漏入窯內。

攪動氣幕：將一定量的熱氣體以較大流速和一定角度通過位于窯頂的一排小孔噴入隧道窯內，其作用是迫使隧道窯預熱帶內的熱氣體向下流動產生攪動而使其內的氣流溫度更加均勻。

循環氣幕：將隧道窯下部的冷氣體抽出，再由循環風機將其送到同一斷面的上部，其作用與攪動氣幕類似。

氣氛氣幕：其作用是使整個斷面的氣氛均勻，較好的起到分隔氣氛的效果。冷卻氣幕：其作用是避免冷空氣進入窯內。

5、隧道窯的砂封和曲折密封裝置的作用是什么? 砂封的作用：隔斷窯車上下空間，不使熱氣體漏出窯外，不使冷空氣漏入窖內。

曲折封閉的作用：為了防止燒成帶的熱量直接輻射給窯車金屬部分，并使漏氣阻力增加。它是在窯車與窯墻襯磚之間，以及窯車與窯車之間。

6、預熱帶內冷熱氣體分層：從燒成帶流向預熱帶的廢氣，其冷熱氣流的混合式不均勻的，二者密度的差異就是的熱氣團上浮，冷氣團下降，從而照成預熱帶內明顯的氣體產生明顯分層。氣體自然分層最直接的結果是在預熱帶內氣流的溫度不均勻。

采取措施：設立攪動氣幕和循環氣幕來加強氣流的擾動等。

7、輥子為什么要做成空心結構/ 實驗表明：輥子的抗彎強度與其壁厚成反比，即，管壁越薄，輥子的抗彎強度越高；但是輥子壁太薄，其工藝制造較為困難。并且空心輥子節約材料、減輕自重。

8、為什么輥道窯能實現快速燒成/ 其一，制品所允許的最短總燒成時間能夠大大縮短（可能性）：因為輥道窯燒成過程中，單片坯釉件受到雙面加熱或冷卻，傳熱的厚度小，表面與中心的溫差不大，因而由溫差導致的熱應力也不大，座椅允許快燒。

其二：輥道窯快速加熱和快速冷卻能力很強（可實現性）：輥道窯具有很強的傳熱能力，這主要是因為單片制品無需墊板，因而受到雙面加熱或者雙面冷卻，而且輥道窯內的空間氣體厚度較大，所以煙氣的輻射率較大；冷卻帶冷風垂直吹向制品，所以冷卻的對流換熱系數較大。

9、輥道窯之所以比隧道窯節能是因為：

無窯車與窯具的蓄熱支出；煙氣量減少；可利用助燃熱風助燃；加強保溫。

第二篇：無機非金屬熱工測量 1

一、膨脹式溫度計

膨脹式溫度計是利用物體受熱膨脹的原理制成的溫度計，主要有液體膨脹式溫度計、固體膨脹式溫度計和壓力式溫度計三種。

①.使用前必須經過校正，尤其是用了較久的溫度計。零點漂移和小泡等原因會造成測量誤差。

②.溫度計保存和安裝時都應使溫度計直立，且溫包應在下面。

③.使用時檢查液柱是否脫離，測溫包內是否含有氣泡。液柱脫離:緩慢加熱或輕微振動來消除。測溫包進入氣泡:將溫度計置于低溫，使液體進入溫包，然后輕輕抖動使氣泡逸出。溫度計的使用

④.測量流體溫度時，溫度計應逆流向安裝或與流向垂直或有一定傾斜角，不能順向安置，而且測溫套管的插入深度要達到中心線。它一般用來測量0-500℃的溫度，如環境溫度，蒸汽溫度，生料、煤粉、油及煤氣等溫度。對玻璃溫度計浸入方式的修正

大多數玻璃液體溫度計都是按全浸入方式校準的，因為半浸入方式校準的溫度計會由于環境溫度的變化引起較大的測量誤差。但是，全浸入型溫度計全浸入測量時讀數困難，于是，往往采用全浸入型溫度計半浸入測量，然后加以修正的方法來解決這個問題。

在半浸入測量時, 暴露在大氣中的這一段細管感受到的溫度與被測介質的溫度不同,其膨脹的增量(或減量)與介質和環境的溫度差有關，修正值C的關系式:C=KN(t1-t2)℃

C—半浸入測量修正值,℃，代數相加到指示溫度上；

K—溫度計液體與玻璃管的膨脹系數差(對于水銀,K=0.00016/℃)；

N—露出被測介質部分的細管長度,以溫度計標尺的度數表示，℃；

t1—溫包的溫度，℃，(初次計算用溫度計指示溫度，然后用修正后的溫度加以調整,以求更接近于溫包感受的溫度)； t2—環境溫度，℃，另用一支溫度計來測量。2固體膨脹式溫度計

它是利用兩種線膨脹系數不同的材料制成，有桿式和雙金屬片式兩種。

1）桿式溫度計：桿式溫度計是利用金屬材料做感溫元件，靠材料隨溫度的變化而伸縮的原理制成測溫儀表。

2）雙金屬片式溫度計：這是一種利用兩片線膨脹系數不同的金屬片疊焊在一起構成的一種溫度計。

3、壓力式溫度計

它是利用密閉容積內工作介質隨溫度升高而壓力升高的性質，通過對工作介質的壓力測量來判斷溫度值的一種機械式儀表。

感溫元件（溫包和接頭管）、毛細管和盤簧管（或彈簧管）等元件構成一個封閉系統，系統內充填的工作物質：氣體、液體或低佛點液體的飽和蒸氣等。

測量時溫包被置于被測介質中，溫包內的工作物質（如氣體）因溫度升高而壓力增大，該壓力變化經毛細管傳給盤簧管并使其產生一定的變形，然后借助于指示機構指示出被測的溫度數值。

溫包、毛細管、盤簧管、指示機構 壓力表式溫度計構造

溫包是直接與被測介質相接觸來感受溫度變化的元件，因此要求它具有高的強度、小的膨脹系數、高的熱導率以及抗腐蝕等性能。溫包常用黃銅或鋼來制造，如用于測量腐蝕性介質的溫度，則溫包也可用不銹鋼來制造。

毛細管是用銅或鋼等材料冷拉成的無縫圓管,用來傳遞壓力的變化。如果它的直徑愈細、長度愈長,則傳遞壓力的滯后現象就愈嚴重,即溫度計對被測的反應越遲鈍。然而,在同樣的長度下毛細管越細,儀表的精度就越高。

盤簧管或彈簧管就是一般壓力表用的彈性元件如磷青銅等。壓力表式溫度計 1.溫包的安裝

壓力式溫度計的溫包應全部插入被測介質中，如果安裝在管道上，應將溫包長度的一半處于管道中心線，而且應是自上而下垂直安裝。若被測介質對溫包材料有強烈腐蝕性，則應將溫包裝在護套管中。2.毛細管安裝

毛細管應遠離熱源或冷源安裝，且安裝時應引直不應打折。3.指示部分安裝

⑴指示部分高度位置應與溫包一致，否則應調零修正； ⑵周圍環境溫度應較穩定，不低于5℃和高于60℃； ⑶周圍環境不應有大量粉塵和對儀表有腐蝕性氣氛； ⑷不應安裝在強烈振動場合，否則應加減震裝置。

壓力表式溫度計結構簡單，防震，可遠距離測量，但損壞后難修理，不能測點的溫度和表面溫度。它一般可用來指示或記錄熱工設備中的各種流體介質溫度。工作介質是氣體、液體或蒸氣

簡單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性

動態性能差，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度

二、熱電偶溫度計

熱電偶是目前世界上科研和生產中應用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。

它將溫度信號轉換成電勢（mV）信號，配以測量毫伏的儀表或變送器可以實現溫度的測量或溫度信號的轉換。

具有結構簡單、制作方便、測量范圍寬、準確度高、性能穩定、復現性好、體積小、響應時間短等各種優點。1.熱電偶結構

（1）熱電極（2）絕緣套管（3）保護套管（4）接線盒

兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應(塞貝克效應)，而這種電動勢稱為熱電勢。

熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。2熱電偶的工作原理

參考端、冷端、工作端、熱端

熱電偶實際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個問題：

1：熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度函數的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數；：熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關；

3：當熱電偶的兩個熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢的大小，只與熱電偶的溫度差有關；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數。從理論上可以證明該接觸電勢的大小和方向主要取決于兩種材料的性質（電子密度）和接觸面溫度的高低。

溫度越高，接觸電勢越大；兩種導體電子密度比值越大，接觸電勢也越大。

4．溫差電勢（溫度差導致電子運動）5．熱電偶閉合回路的總熱電勢

對于由A和B兩種導體組成的熱電偶閉合回路，設兩端溫度接點溫度分別為T和T0，且T>T0，NA>NB；那么回路中存在兩個接觸電勢EAB(T)和EAB(T0)，兩個溫差電勢EA(T,T0)和EB(T,T0)。因此回路的總熱電勢為

對于確定的材料A和B，NA和NB與T的關系已知，則上式可簡寫成下面的形式

EAB(T,T0)= f(T)－ f(T0)

如果冷端溫度T0保持恒定，這個熱電勢就是熱端溫度T的單值函數，即

EAB(T,T0)= f(T)－C從以上式子可以得到如下結論：

熱電偶回路熱電勢的大小只與組成熱電偶的材料和材料兩端連接點所處的溫度有關，與熱電偶絲的直徑、長度及沿程溫度分布無關。

只有用兩種不同性質的材料才能組成熱電偶，相同材料組成的閉合回路不會產生熱電勢。

熱電偶的兩個熱電極材料確定之后，熱電勢的大小只與熱電偶兩端接點的溫度有關。如果T0已知且恒定，則f（T0）為常數，回路總熱電勢EAB（T，T0）只是溫度T的單值函數。工程上所使用的各種類型的熱電偶均把E(t)和t的關系制成易于查找的表格形式，這種表格稱為熱電偶的分度表。

三、熱電偶的基本定律 1．均質導體定律

由一種均質導體組成的閉合回路中，不論其截面和長度如何以及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不能產生熱電勢。反之，如果回路中有熱電勢存在則材料必為非均質的。這條規律還要求熱電偶的兩種材料必須各自都是均質的，否則會由于沿熱電偶長度方向存在溫度梯度而產生附加電勢，從而因熱電偶材料不均勻性引入誤差。2．中間導體定律

在熱電偶回路中接入第三種導體，只要第三種導體兩端溫度相同，該導體的引入對熱電偶回路的總電勢沒有影響。同理，熱電偶回路中接入多種導體后，只要保證接入的每種導體的兩端溫度相同，則對熱電偶的熱電勢沒有影響。該定律表明熱電偶回路中可接入各種儀表或連接導線。只要儀表或導線處于穩定的環境溫度，原熱電偶回路的熱電勢將不受接入儀表或導線的影響。

該定律還表明熱電偶的接點不僅可以焊接而成，也可以借助均質等溫的導體加以連接。3．中間溫度定律

熱電偶回路中，兩接點溫度分別為T、T0時的熱電勢，等于接點溫度為T、TN和TN、T0的兩支同性質熱電偶的熱電勢的代數和。

EAB(T,T0)=EAB(T,TN)+EAB(TN,T0)

該定律說明當熱電偶參比端溫度t0≠0℃時，只要能測得熱電勢E(t,t0)，且t0已知，仍可以采用熱電偶分度表求得被測溫度t值。

4.連接導體定律

在熱電偶回路中，如果熱電偶的電極材料A和B分別與連接導體A’和B’相連接，各有關接點溫度為t，tn和t0，那么回路的總熱電勢等于熱電偶兩端處于t和tn溫度條件下的熱電勢EAB(t,tn)與連接導線A’和B’兩端處于tn和t0溫度條件下的熱電勢EA’B’(tn,t0)的代數和。EABB’A’(t,tn,t0)= EAB(t,tn)+ EA’B’(tn,t0)

中間溫度定律和連接導體定律是工業熱電偶測溫中應用補償導線的理論依據。

四、常用熱電偶的材料、結構和分類1．熱電偶的材料

雖然任意兩種導體或半導體材料都可以配對制成熱電偶，但是作為實用的測溫元件，對它的要求卻是多方面的。（1）兩種材料所組成的熱電偶應輸出較大的熱電勢，以得到較高的靈敏度，且要求熱電勢和溫度之間盡可能呈線性的函數關系。

（2）能應用于較寬的溫度范圍，物理化學性能、熱電特性都較穩定。即要求有較好的耐熱性、抗氧性、抗還原、抗腐蝕等性能。

（3）要求熱電偶材料有高導電率和低電阻溫度系數。

（4）具有較好的工藝性能，便于成批生產。具有滿意的復現性，便于采用統一的分度表。3．熱電偶的類型

（1）S型（鉑銠10—鉑）熱電偶。（2）B型（鉑銠30—鉑銠6）熱電偶。（3）K型（鎳鉻—鎳硅）熱電偶。（4）T型（銅—康銅）熱電偶。（5）E型（鎳鉻—康銅）熱電偶 4.非標準化熱電偶

（1）鎢－錸系熱電偶（2）鎢－銥系熱電偶（3）其他非標準化熱電偶

五、熱電偶測溫系統

熱電偶測溫系統是由熱電偶、補償導線、測量儀表及相應的電路構成的。

（一）熱電偶參考端的溫度處理 1.補償導線法

原理：在一定溫度范圍內，與配用熱電偶的熱電特性相同的一對帶有絕緣層的廉金屬導線為補償導線。回路總熱電勢為

E=EAB(T,T0’)+EA’B’(T0’,T0)E=EAB(T,T0)

EAB(T0’,T0)=EA’B’(T0’,T0)

常用補償導線的結構分為普通型和帶屏蔽層型兩種，按照補償原理分為補償型及延伸型兩種補償導線，按使用溫度可分為一般用（0～100℃）和耐熱用（0～200℃）2.計算修正法

當用補償導線把熱電偶的冷端延長到某一溫度T0處（通常是環境溫度），然后再對冷端溫度進行修正。3.冷端恒溫法

（1）把冷端引至冰點槽內，維持冷端始終為0℃，但使用起來不大方便。

（2）把冷端用補償導線引至電加熱的恒溫器內 4.補償電橋法

補償電橋法是在熱電偶測溫系統中串聯一個不平衡電橋，此電橋輸出的電壓隨熱電偶冷端溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動引入的誤差。

（二）熱電偶的檢定和誤差分析 1.熱電偶的檢定

為了保證熱電偶的測量精度，必須定期進行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點法。

用被校熱電偶和標準熱電偶同時測量同一對象的溫度，然后比較兩者示值，以確定被檢電偶的基本誤差等質量指標，這種方法稱為比較法。2.熱電偶測溫誤差分析

（1）分度誤差：指檢定時產生的誤差，其值不得超過允許誤差。

（2）冷端溫度引起的誤差

（3）補償導線的誤差：它是由于補償導線的熱電特性與所配熱電偶不完全相同所造成的（4）手動直流電位計誤差（儀表誤差）

（三）熱電偶的使用與安裝.安裝原則

1)熱電偶的安裝應盡可能保持垂直，以防止保護套管在高溫下產生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質的流向插入，以保證測溫元件與流體的充分接觸。

2)熱電偶應安裝在有保護層的管道內，以防止熱量散失。3)熱電偶安裝在負壓管道中時，必須保證測量處的密封性，以防止外界冷空氣進入，使讀數偏低。4)熱電偶的接線盒面蓋應向上，入線口應向下，以避免雨水或灰塵進入接線盒，影響測量精度。

導體或半導體的電阻率與溫度有關，利用此特性制成電阻溫度感溫件，它與測量電阻阻值的儀表配套組成電阻溫度計。優點：測溫準確度高，信號便于傳送。缺點：不能測太高的溫度，需外部電源供電，連接導線的電阻易受環境溫度影響而產生測量誤差。

一、熱電阻的特性

熱電阻是用金屬導體或半導體材料制成的感溫元件。

鉑熱電阻和銅熱電阻屬國際電工委員會推薦的，也是我國國標化的熱電阻。

電阻溫度系數：在某一溫度間隔內，溫度變化1 ℃時的電阻相對變化量，單位為1/℃。

大多數金屬熱電阻隨其溫度升高而增加，當溫度升高1℃時，其阻值約增加0.4%~0.6%，稱具有正的電阻溫度系數。電阻值Rt與溫度t（℃）的關系可表示為 Rt = R0（1 + At + Bt2 + Ct3）

式中 Rt —— 溫度為t℃時金屬導體的電阻；R0 —— 溫度為0℃時金屬導體的電阻；A、B、C —— 與金屬材料有關的常數。

大多數半導體熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，當溫度升高1℃時，其阻值約減小3%~6%，稱具有負的電阻溫度系數。電阻值RT與熱力學溫度T（K）的關系可表示為 RT = RT0·exp[ B(1/T)－B(1/T0)]

式中，RT0 —— 熱力學溫度T0（K）時的電阻值；B —— 與半導體材料有關的常數。

雖然大多數金屬和半導體的電阻與溫度之間都存在著一定的關系，但并不是所有的金屬或半導體都能做成電阻溫度計。用于測溫的熱電阻（或熱敏電阻）應滿足以下要求：（1）電阻溫度系數要大，以得到高敏感度；（2）在測溫范圍內化學與物理性能要穩定；（3）復現性要好；（4）電阻率要大，以得到小體積的元件，進而保證熱容量和熱慣性小，使得對溫度變化的響應比較快；（5）電阻溫度特性盡可能接近線性，以便于分度和讀數；（6）價格相對低廉。目前已被采用的電阻溫度計具有如下特點：

（1）在中低溫范圍內其精確度高于熱電偶溫度計；

（2）靈敏度高，當溫度升高1℃時，大多數熱電阻的阻值增加0.4%~0.6%，半導體材料的阻值降低3%~6%；

（3）熱電阻感溫部分體積比熱電偶的熱接點大得多，因此不宜測量點溫度與動態溫度，半導體熱敏電阻雖然體積較小，但其穩定性和復現性卻較差。

二、常用熱電阻元件1．鉑熱電阻

特點：精度高，穩定性好，性能可靠。在氧化性的氣氛中，甚至在高溫下的物理化學性質都非常穩定。它易于提純，復現性好，有良好的工藝性，可以制成極細的鉑絲或極薄的鉑箔。與其他熱電阻材料相比，有較高的電阻率。

缺點：電阻溫度系數較小，在還原性氣氛中，特別是在高溫下易被沾污變脆，價格較貴。2．銅熱電阻

特點：它的電阻值與溫度的關系是線性的，電阻溫度系數也比較大，而且材料易提純，價格比較便宜，但它的電阻率低，易于氧化。

在－50℃ ~ 150℃范圍內，銅的電阻溫度關系為 Rt = R0(1 + αt)

式中，α—— 銅的電阻溫度系數。3.鎳熱電阻

特點：電阻溫度系數較鉑大，約為鉑的1.5倍。在－50～150℃內，其電阻與溫度關系為

Rt=100+0.5485t+0.665×10-3t2+2.805×10-9t4 4．半導體熱敏電阻

大多數半導體熱敏電阻具有負的溫度系數，其電阻值與溫度的關系為 RT = AeB/T

半導體熱敏電阻通常用鐵、鎳、錳、鈷、鉬、鈦、鎂、銅等復合氧化物高溫燒結而成。

與金屬熱電阻相比，半導體熱敏電阻具有如下優點：

（1）具有較大的負電阻溫度系數，約為－(3 ~ 6)%，因此靈敏度比較高；

（2）半導體材料的電阻率遠比金屬材料大得多，因此它的體積可做得非常小，同時熱慣性小，適合用于測量點溫度與動態溫度；

（3）電阻值很大，故連接導線的電阻變化的影響可以忽略；

（4）結構簡單。

它的缺點是同種半導體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴重，元件性能不穩定，因此互換性差，精度較低。

三、特殊熱電阻

1.鎧裝熱電阻.2.薄膜鉑熱電阻.3.厚膜鉑熱電阻

四、熱電阻測溫電路

平衡電橋測溫、不平衡電橋測溫

五、熱電阻的校驗

1.比較法。2.兩點法：只需要冰點槽和水沸點槽，分別測得R0和R100，檢查R0值和R100/R0的比值是否滿足技術數據指標。

六、熱電阻的選擇

熱電阻的選用原則、測溫范圍、測溫準確度、測溫環境、成本。

一、溫度和溫標 1．溫度

處在同一熱平衡狀態的所有的熱力學系統都具有一個共同的宏觀特征，這一特征是由這些互為熱平衡系統的狀態所決定的一個數值相等的狀態函數，這個狀態函數被定義為溫度。而溫度相等是熱平衡之必要的條件。從宏觀上看，溫度是表示物體冷熱程度的物理量 從微觀上看，溫度標志著物質分子熱運動的劇烈程度。任意兩個冷熱程度不同的物體相互接觸，它們之間必然會發生熱交換現象，熱量要從溫度高的物體傳向溫度低的物體，直到兩物體之間的溫度完全一致時，這種熱傳遞現象才能停止。2．溫標

溫標是溫度數值化的標尺。各種溫度計的刻度數值均由溫標確定。溫標分經驗溫標、熱力學溫標、國際實用溫標 1經驗溫標

經驗溫標的基礎是利用物質體膨脹與溫度的關系。認為在兩個易于實現且穩定的溫度點之間所選定的測溫物質體積的變化與溫度成線性關系。把在兩溫度之間體積的總變化分為若干等分，并把引起體積變化一份的溫度定義為1度。常見的攝氏溫標、華氏溫標。類似的經驗溫標還有蘭氏、列氏等，經驗溫標的缺點在于它的局限性和隨意性 2.熱力學溫標

特點：與選用的測溫介質性質無關，克服了經驗溫標隨測溫介質而變的缺陷，故稱它為科學的溫標或絕對熱力學溫標。由此而得的溫度稱為熱力學溫度。從此所有的溫度測量都以熱力學溫標作為基準。3.絕對氣體溫標

由波義耳定律知，當溫度一定時，一定質量氣體的體積V和壓力P之間相當嚴格地遵守 PV＝C的關系，而C是只取決于溫度的常數，故當壓力和體積中之一恒定時，另一個就是溫度的單值函數。利用這一原理制造的溫度計稱為氣體溫度計，有定容式和定壓式兩種。這樣就把溫度測量轉化成對氣體壓力或體積的測量。由查理定律和蓋．呂薩克定律可知：在體積V＝0或壓力p=0的極限情況下，對應的溫度為－273.15oC。為了使溫標具有連續性，因而把－273.15oC定義為絕對溫度的零度。3國際溫標

為了使用方便，國際上經協商，決定建立一種既使用方便，又具有一定科學技術水平的溫標，這就是國際溫標的由來。具備的條件：盡可能接近熱力學溫標，復現精度高，各國均能以很高的準確度復現同樣的溫標，確保溫度量值的統一。用于復現溫標的標準溫度計，使用方便，性能穩定引起溫度變化的因素很多，按其本質可以分為兩種，一種是由轉化熱引起的溫度變化，另一種則是由熱量傳遞而引起的溫度變化。通常，轉化熱是非熱能量轉化的結果，而傳遞熱則是由溫差引起的熱傳遞現象造成的結果。

二、引起溫度變化的因素

1.能量轉化引起的溫度變化：

能量可以通過各種形式進行相互轉化（除核能）。其他能量向熱能的轉化是以顯熱、潛熱或兩者結合的形式存儲在特定的物系中。當熱能以顯熱的形式存在時，能量大小的表征就是溫度的高低；當熱能以潛熱的形式存在時，物系不表現出溫度的變化；熱能以潛熱和顯熱同時存在的形式存儲于物系中時，溫度的高低僅能反映其中所含顯熱的大小：效率不同 具體轉化方式：

a.機械能向熱能的轉化：摩擦生熱和氣體按PVT關系進行變化所造成的溫升；

b.電能向熱能的轉化：焦耳熱和珀耳帖效應；

c.光能向熱能的轉換：按照斯忒潘--玻耳茲曼定率；

d.化學能向熱能的轉換：以化學反應熱（吸熱或放熱）、相變熱、溶解熱和稀釋熱等幾種形式轉化為熱能： e.核能向熱能的轉化：衰變、裂變和聚變三種形式。2.熱量傳遞引起的溫度變化：

1.熱傳導2．對流傳熱3．輻射傳熱

三、溫度所能引起的變化

熱的機械效應：固體熱膨脹、氣體的熱效應、流體熱膨脹。熱的幅射效應：可見光、紅外光、彈性系數變化

熱的電效應：金屬的熱電效應、半導體的熱電(賽貝克)效應、熱釋電效應、熱的化學效應、化學平衡的影響、傳遞過程的影響、相平衡的影響、化學反應速度。

熱的其它效應:電阻的熱效應、熱磁效應、介電常數的溫度效應、PN結的溫度效應、溫度對液晶的選擇透光性、溫度對吸收系數的影響等。

四、溫度測試的意義和作用 硅酸鹽工業傳熱過程：

原料烘干、水泥熟料燒成、玻璃熔融、陶瓷燒結、溫度（被控參數）

在很多其他化工參數的檢測中，測量原理都是與溫度的測量直接相關的五、測溫方法與測溫儀器的分類

溫度不能直接測量，而是借助于物質的某些物理特性是溫度的函數，通過對某些物理特性變化量的測量間接地獲得溫度值。根據溫度測量儀表的使用方式，通常可分為接觸法與非接觸法兩大類。1.測溫方法 1.接觸法

當兩個物體接觸后，經過足夠長的時間達到熱平衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實現溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。特點：溫度計要與被測物體有良好的熱接觸，使兩者達到熱平衡。

2.非接觸法

利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法。

特點：不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，便于測量運動物體的溫度和快速度變化的溫度。通常用來測定1000℃以上的移動、旋轉或反應迅速的高溫物體的溫度。

2、溫度表的分類和性能 見p133頁

按照溫度測量范圍，可分為:超低溫: 0～10K、低溫: 10～800K、中溫:800～1900K

高溫: 1900～2800K、超高溫: 2800K以上

第三篇：無機非金屬熱工測量 2

1.在水泥回轉窯的熱工測量中,風量的測量項目：

一、二次風、窯廢氣、加熱機廢氣、冷卻機鼓風及廢氣、風掃磨窯頭抽風、分解爐二次抽風,生料提升泵送料風等。

2.入窯二次風溫度最好不用普通熱電偶測量，為什么？

周圍環境（熟料、窯皮、火焰）溫度很高,輻射傳熱影響相當大。如用一普通熱電偶插入測量二次空氣溫度,熱電偶除受到二次空氣以對流傳熱方式將熱量傳給熱電偶外,熱電偶還受周圍環境的輻射傳熱,因此測得溫度偏高(如580℃ 的二次空氣溫度,可測得的溫度是820℃ ,誤差竟達240℃)。用抽氣熱電偶測二次空氣溫度可以大大減小誤差。

3.膨脹式溫度計是利用物體受熱膨脹的原理制成的溫度計，主要有液體膨脹式溫度計、固體膨脹式溫度計和壓力式溫度計三種。

4.溫度計的使用①.使用前必須經過校正。②.溫度計保存和安裝時都應使溫度計直立，且溫包應在下面。③.使用時檢查液柱是否脫離，測溫包內是否含有氣泡。④.測量流體溫度時，溫度計應逆流向安裝或與流向垂直或有一定傾斜角，不能順向安置，而且測溫套管的插入深度要達到中心線。

5.對玻璃溫度計浸入方式的修正在半浸入測量時, 暴露在大氣中的這一段細管感受到的溫度與被測介質的溫度不同,其膨脹的增量(或減量)與介質和環境的溫度差有關，修正值C的關系式:C=KN(t1-t2)℃C—半浸入測量修正值,℃；K—溫度計液體與玻璃管的膨脹系數差；N—露出被測介質部分的細管長度；t1—溫包的溫度，℃；t2—環境溫度，℃。6.固體膨脹式溫度計是利用兩種線膨脹系數不同的材料制成，有桿式和雙金屬片式兩種。1）桿式溫度計：桿式溫度計是利用金屬材料做感溫元件，靠材料隨溫度的變化而伸縮的原理制成測溫儀表2）雙金屬片式溫度計：這是一種利用兩片線膨脹系數不同的金屬片疊焊在一起構成的一種溫度計。

7.壓力式溫度計是利用密閉容積內工作介質隨溫度升高而壓力升高的性質，通過對工作介質的壓力測量來判斷溫度值的一種機械式儀表。8.壓力表式溫度計構造：感溫元件（溫包和接頭管）、毛細管和盤簧管（或彈簧管）等元件構成一個封閉系統，系統內充填的工作物質：氣體、液體或低佛點液體的飽和蒸氣等。

9.壓力表式溫度計特點：結構簡單，防震，可遠距離測量，但損壞后難修理，不能測點的溫度和表面溫度。它一般可用來指示或記錄熱工設備中的各種流體介質溫度。工作介質是氣體、液體或蒸氣；簡單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性；動態性能差，示值的滯后較大，不能測量迅速變化的溫度。

10.熱電偶溫度計 1.是將溫度信號轉換成電勢（mV）信號，配以測量毫伏的儀表或變送器可以實現溫度的測量或溫度信號的轉換。2.優點：結構簡單、制作方便、測量范圍寬、準確度高、性能穩定、復現性好、體積小、響應時間短等。

11.熱電偶結構：熱電極,絕緣套管,保護套管,接線盒 12.熱電偶的工作原理：兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應(塞貝克效應)，而這種電動勢稱為熱電勢。

13.接觸電勢的大小和方向主要取決于兩種材料的性質（電子密度）和接觸面溫度的高低。

14.熱電偶的基本定律：均質導體定律；中間導體定律 ；中間溫度定律；連接導體定律

15.熱電偶的材料1）兩種材料所組成的熱電偶應輸出較大的熱電勢，以得到較高的靈敏度，且要求熱電勢和溫度之間盡可能呈線性的函數關系。（2）能應用于較寬的溫度范圍，物理化學性能、熱電特性都較穩定。即要求有較好的耐熱性、抗氧性、抗還原、抗腐蝕等性能。（3）要求熱電偶材料有高導電率和低電阻溫度系數。（4）具有較好的工藝性能，便于成批生產。具有滿意的復現性，便于采用統一的分度表。16.熱電偶的類型（1）S型（鉑銠10—鉑）熱電偶（2）B型（鉑銠30—鉑銠6）熱電偶（3）K型（鎳鉻—鎳硅）熱電偶（4）T型（銅—康銅）熱電偶（5）E型（鎳鉻—康銅）熱電偶

17.熱電偶測溫系統是由熱電偶、補償導線、測量儀表及相應的電路構成的。

18.補償導線法在一定溫度范圍內，與配用熱電偶的熱電特性相同的一對帶有絕緣層的廉金屬導線為補償導線。計算修正法：當用補償導線把熱電偶的冷端延長到某一溫度T0處（通常是環境溫度），然后再對冷端溫度進行修正。

冷端恒溫法（1）把冷端引至冰點槽內，維持冷端始終為0℃，但使用起來不大方便。（2）把冷端用補償導線引至電加熱的恒溫器內

補償電橋法：補償電橋法是在熱電偶測溫系統中串聯一個不平衡電橋，此電橋輸出的電壓隨熱電偶冷端溫度變化而變化，從而修正熱電偶冷端溫度波動引入的誤差。

19.熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點法。

比較法：用被校熱電偶和標準熱電偶同時測量同一對象的溫度，然后比較兩者示值，以確定被檢電偶的基本誤差等質量指標。20.熱電偶測溫誤差分析

（1）分度誤差：指檢定時產生的誤差，其值不得超過允許誤差。（2）冷端溫度引起的誤差（3）補償導線的誤差：它是由于補償導線的熱電特性與所配熱電偶不完全相同所造成的（4）手動直流電位計誤差（儀表誤差）

21.硅酸鹽工廠生產過程中，哪些設備和工藝控制涉及到壓力的？ 水泥生產工藝；陶瓷生產工藝；其他硅酸鹽產品

22.壓力表分類：液柱式壓力計：彈簧壓力 計：綜合式壓力計：活塞式壓力計：電氣壓力計：

23.液柱式測壓原理的缺點：

(1)量程受到液體密度的限制。(2)不適合測量劇烈變動的壓力。(3)對安裝位置和姿勢有要求。

24.彈性壓力表原理：彈性元件在被測壓力作用下產生變形，帶動其他組件和指針，再壓力計量單位刻度的 表盤或標尺上指示瞬間介質壓力。特點：儀表結構簡單；使用方便；精度較高；測量范圍廣；造價低，讀數直觀；可與電測信號配套支撐遙感、遙控的自 動記錄儀表與控制儀表。25.按螺紋接頭和安裝方式分為：

直接安裝壓力表；嵌裝（盤裝）壓力表；凸裝（墻裝）壓力表。26.按精度等級分為：

1.0級、1.6級、2.5級、4.0級。

27.工業上常用電信號壓力表：電阻式遠傳壓力表；霍爾式遠傳壓力表；差動變壓器式遠傳壓力表

28.差動變壓器式遠傳壓力表原理：彈簧變形引起鐵心移動。鐵心移動引起負載上電流差值。信號通過電流變化輸出。

29.差變送器種類：力矩平衡式差壓變送器；電容式差壓變送器；擴散硅式差壓變送器

使用范圍：可用于連續測量差壓、正壓、負壓、液位、密度等，與節流裝置配合，可測液體（氣體）流量。

30.電容式差壓變送器特點：無杠桿機構；無機械傳動和調整裝置；結構簡單；精度高；穩定性好；高可靠性；高抗震性。

31.真空計（規）種類：液柱式真空計； 熱導式真空計； 電離式真空計；彈性變形式真空計；超真空計和極高真空計

32.熱導式真空計原理：根據低壓強下氣體的熱導率和壓力關系。具體如下：假設燈絲由導熱損失的熱量與加熱電流I所產生的熱量平衡時，燈絲溫度不變，平衡方程為I2R=E1=E2=E3。其中R為燈絲電阻，E1為氣體分子遷移熱量，E2為輻射遷移熱量，E3為引出導線的遷移熱量。若由于壓力減少而使E1減少，則當I不變時，方程將失去平衡，使燈絲溫度發生變化。由此可以根據燈絲溫度變化來衡量壓力變化。33.電離真空計由陰極電離規管和測量電路組成。34.電離規管由陰極（燈絲），螺旋形柵極（加速）和圓筒收集極構成。特點：具有良好的線性關系和穩定性；測量精度高；量程寬；可連續讀數；

能測氣體和蒸汽的全壓強；能迅速反映出氣體壓強的變化，慣性?。?35儀表的選擇和安裝

主要考慮3個方面:壓力測量范圍的選擇；精度等級的選擇；儀表類型的選擇。

36壓力測量系統組成：取壓口、壓力信號導管、壓力表及附件。37取壓原則：

A選擇被測介質直線流動的管段部分，不要選擇管道拐彎處、分叉、死角或易形成漩渦的地方，當管道中有突出時，取壓口在突出物的上流方向一側。B取壓口處在管道閥門、擋板前后時，其與閥門、擋板的距離應大于2D及3D(D為管道內徑)。C 測量液體時，取壓點在管道截面下側，測量氣體時，取壓點在管道橫截面上側。38煙氣成分的測量和儀表 奧氏分析法原理：利用氣體被吸收后體積的改變進行氣體分析（吸收法）。分析順序：先CO2，后O2，最后是CO。

39熱導式分析儀原理： 利用物質在傳熱上的特征對物質進行定量分析 40紅外線分析法原理：當紅外光通過待測氣體時,這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收,其吸收關系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律，即某些氣體對紅外光進行有選擇性吸收，其吸收強度變化取決于被測氣體的濃度。

41二氧化鋯分析儀原理：應用固體電介質氧化鋯構成濃差電池所形成的氧化鋯氧分析儀。

42測量多筒式冷卻機測定步驟：

1測定最好是在窯的操作穩定時進行。測定時先將溫度表的起點撥在當時的冷端溫度上。

2在不穩定時，應注意窯的操作變動情況，對來料多少、風門大小、風量調整等都應加以記錄。3正常或不正常時的二次空氣溫度均需分別測量三次。4當溫度跳動比較大時，每點最少測量半小時，如波動不大，每點測定10min 即可

43冷卻機的熱平衡表示如下：

熱量收入＝熟料進冷卻機帶入的熱＋入冷卻機空氣顯熱

熱量支出＝二次空氣帶出熱量＋出冷卻機熟料帶出熱量＋冷卻機煙囪排風顯熱＋冷卻機表面散熱損失

袋體 焊接在窯筒體外壁上，袋蓋是可拆卸的，熱電偶及其它部件均安裝固定在袋蓋上。一旦發生故障，即可利用短暫的停窯時間，在窯外將袋蓋卸下，進行必要的維修。熱電偶穿過伸入袋內，并用螺母緊固在焊接袋蓋的支架上，空心軸伸入窯內之一端對稱的焊有兩塊耐熱不銹鋼的刀桿。另一端裝有皮帶輪，由一臺三相電動機拖動，空心軸由兩個滾錐軸承支撐，軸承座固定在袋蓋的支架上。當袋體轉到下部時，袋內即裝入物料，由熱電偶檢測。當袋體轉到上部時，通過電源接點與接片的接觸，使小電機通電，帶動空心軸及焊在其端部的刀桿旋轉，用機械力將袋內已測過溫度之物料攪落，使袋子倒空，防止了袋子發生堵死的故障。44測量表面溫度的儀器

表面熱電偶溫度計；輻射感溫器；半導體點溫計；紅外線測溫儀 45電阻溫度計

熱電阻是用金屬導體或半導體材料制成的感溫元件。

優點：測溫準確度高，信號便于傳送。缺點：不能測太高的溫度，需外部電源供電，連接導線的電阻易受環境溫度影響而產生測量誤差。電阻值Rt與溫度t（℃）的關系可表示為

Rt = R0（1 + At + Bt2 + Ct3）式中 Rt —— 溫度為t℃時金屬導體的電阻； R0 —— 溫度為0℃時金屬導體的電阻； A、B、C —— 與金屬材料有關的常數。

46用于測溫的熱電阻（或熱敏電阻）應滿足以下要求：（1）電阻溫度系數要大，以得到高敏感度；（2）在測溫范圍內化學與物理性能要穩定；（3）復現性要好；（4）電阻率要大，以得到小體積的元件，進而保證熱容量和熱慣性小，使得對溫度變化的響應比較快；（5）電阻溫度特性盡可能接近線性，以便于分度和讀數；（6）價格相對低廉。

47目前已被采用的電阻溫度計具有如下特點

（1）在中低溫范圍內其精確度高于熱電偶溫度計；（2）靈敏度高，當溫度升高1℃時，大多數熱電阻的阻值增加0.4%~0.6%，半導體材料的阻值降低3%~6%；（3）熱電阻感溫部分體積比熱電偶的熱接點大得多，因此不宜測量點溫度與動態溫度，半導體熱敏電阻雖然體積較小，但其穩定性和復現性卻較差。

48鉑熱電阻特點：精度高，穩定性好，性能可靠。在氧化性的氣氛中，甚至在高溫下的物理化學性質都非常穩定。它易于提純，復現性好，有良好的工藝性，可以制成極細的鉑絲或極薄的鉑箔。與其他熱電阻材料相比，有較高的電阻率。缺點：電阻溫度系數較小，在還原性氣氛中，特別是在高溫下易被沾污變脆，價格較貴。

49與金屬熱電阻相比，半導體熱敏電阻具有如下優點：（1）具有較大的負電阻溫度系數，約為－(3 ~ 6)%，因此靈敏度比較高；（2）半導體材料的電阻率遠比金屬材料大得多，因此它的體積可做得非常小，同時熱慣性小，適合用于測量點溫度與動態溫度；（3）電阻值很大，故連接導線的電阻變化的影響可以忽略；（4）結構簡單。缺點是同種半導體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴重，元件性能不穩定，因此互換性差，精度較低。50熱電阻的校驗1.比較法2.兩點法

51熱電阻的選用原則：測溫范圍；測溫準確度；測溫環境；成本。溫標是溫度數值化的標尺。各種溫度計的刻度數值均由溫標確定。溫標：經驗溫標；熱力學溫標；國際實用溫標 氣體溫度計，有定容式和定壓式兩種。

52引起溫度變化的因素一種是由轉化熱引起的溫度變化，另一種則是由熱量傳遞而引起的溫度變化

53根據溫度測量儀表的使用方式，通?？煞诸悶榻佑|法與非接觸法兩大類。

1）接觸法當兩個物體接觸后，經過足夠長的時間達到熱平衡后，則它們的溫度必然相等。如果其中之一為溫度計，就可以用它對另一個物體實現溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。

特點：溫度計要與被測物體有良好的熱接觸，使兩者達到熱平衡。2）非接觸法利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理測定物體溫度，這種測溫方式稱為非接觸法。特點：不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，便于測量運動物體的溫度和快速度變化的溫度。

54電離真空計就是通過在稀薄氣體中引起電離，然后利用離子電流測量壓力。

55流速的測量有三個目的1.通過測量實際流速的測量，研究流場內流體的運動狀態；2.通過實際流速的測量，觀察與設計值的偏差；3.通過測量流速后，計算流體的流量。

56流量計的種類（1）速度式流量計；（2）容積式流量計；（3）節流式流量計；（4）繞流式流量計；（5）感應式流量計。

57基本動壓測速管是根據流體在管道中流動受到阻礙時其動能會轉變為靜壓能的原理測量管道中某截面上若干點的動壓力，由若干點的平均動壓力可間接計算出不同截面處的平均流速.58彎管流量傳感器工作原理流體流經90°彎管時，由于流體的慣性作用，外彎管壁面的壓強大于內彎管壁面壓強。在內、外彎管壁45°處取壓，送至差壓變送器，可直接測出這一壓強差。壓強差的大小，與流體流經彎管的平均速成函數關系。只要測出此壓強差的大小，便可確定液體經彎管的平均流速（或流量）。59固體表面溫度測量考慮因素：

①傳感器的選擇；②表面溫度范圍；③物體表面與環境的溫差；④測溫準確度與響應速度；⑤表面形狀與狀態。60影響接觸式表面測溫測量準確度因素：

(a)熱電偶的測量端與被測表面的接觸形式。(b)被測表面的導熱能力;(c)表面溫度與環境溫度的溫差；(d)表面溫度傳感器的類型。

61導熱誤差分析1.應將外露部分實施保溫；2.盡量增大插入深度L1,減少外露長度L2。3.感溫元件的端部應置于管道中心線上,并采取迎著來流方向插入的方式，可以得到最大的對流傳熱系數α1，減少測溫誤差；4.減小套管的導熱系數λ。5.增大套管外圓周長與橫截面積之比C/A 62輻射誤差分析有以下四個方面的換熱:1高溫氣體主要以對流形式傳熱給熱電偶,其單位時間內的傳熱量2．沿熱電偶套管向外導出熱量3.熱電偶主要以輻射形式傳熱給周圍器壁,其傳熱量4.由于被測溫度隨時間變化而引起的熱電偶動態吸熱量

63減少輻射誤差的措施(1)降低熱電偶-周圍壁面系統的黑度系數εn；(2)增大氣體-熱電偶之間的對流換熱系數α；(3)提高熱電偶周圍壁面的溫度Ts。

64抽氣熱電偶既借助于遮熱罩以減少熱電偶工作端輻射散熱損失，并用抽氣的方法提高煙氣對熱電偶及遮熱罩的沖刷速度以增加對流換熱系數而減小測量誤差。65轉子流量計

當流體沿錐形圓管自下而上流過轉子時，在轉子的上下端面形成壓差，此力方向向上。作用在浮子上的力還有重力，流體對浮子的浮力和流體對浮子的粘性磨擦力，這些力相平衡時浮子停留在一定的位置。如果流量增加，環形流通截面中的平均流速也加大，使得浮子上下面的靜壓差增加，浮子向上升起，在這樣新位置處環形截面積增大，流速降低，達到新的平衡。

容積法的實質在于累計單位時間內被計量的流體的容積。容積式流量計一般用于測量粘性液體（脂肪酸、重油、潤滑油及其他石油產品等）的流量，也可用于氣體流量的測66量。容積式流量計的測量機構是安裝在管道截面中的測量室，測量室的容積經過標定。被測流體在測量室前后壓力差的作用下，不斷從測量室中流過，容積式流量計中的計數器累計從測量室中流過的流體容積。

67電磁流量計的特點1． 測量導管內無可動部件或突出于管內的部件，因而壓力損失很小，并在采用防腐蝕襯里條件下，可以用于測量各種腐蝕性的液體的流量。2． 輸出電流I0 和流量Ｑ具有線性關系，并且不受液體的物理性質（溫度、壓力、粘度）變化和流動狀態的影響。同時流速范圍也廣，儀表滿刻度可適應1～10m/s的流速變化，這是一般流量計不能比擬的；3． 反映迅速，可以用于測量脈動流量；4． 電磁流量計的口徑范圍大，可以從直徑1mm到2m以上，對于同一臺電磁流量計，它的測量范圍也大，量程比可高達1:10；5． 電磁流量計為無干擾測量，不產生流體的壓力損失。

68電磁流量計的局限性和不足之處：

1． 被測介質必須是導電的液體（電導率一般要求在1×10-3 1/Ω?m以上），不能測量氣體和蒸汽.石油制品的流量，轉換器到變送器的最大距離也因被測液體的導電率不同而不同；

2． 由于受變送器襯里材料的限制，一般使用的溫度范圍為0-200℃，因電極是嵌裝在導管上的，使其工作壓力也受到一定限制。

69標準節流裝置的使用條件(1)被測介質應充滿全部管道截面連續地流動(2)管道內的流束（流動狀態）應該是穩定的。(3)被測介質在通過節流裝置時應不發生相變，如液體不發生蒸發，溶解在液體中的氣體不會釋放出來。(4)在離節流裝置前后各有2D長的一段管道的內表面上不能有凸出物和明顯的粗糙不平現象。(5)在節流裝置前后應有足夠長度的直管段，一般，節流件前有十倍管長，節流件后有五倍長的直管段。節流裝置與差壓計共同組成了節流式流量計。工業上使用的傳統差壓計主要有雙管式、環天平式、鐘罩式、浮子式、膜式和雙波紋管式等。70余熱鍋爐按布置形式：立式和臥式 按循環方式：強制循環、自然循環

在中低溫純余熱發電系統中，一般設置兩臺余熱鍋爐，一臺為窯尾鍋爐通常稱SP爐，一臺為窯頭鍋爐通常稱AQC爐。

71輥道窯主要包括：窯體、燃燒系統、排煙系統、冷卻系統、傳動系統及測控系統這六大部分。

72根據窯內燒成過程的不同，隧道窯可以分為預熱帶、燒成帶和冷卻帶這三個帶。

73輥道窯也分為三個帶 ： 預熱帶、燒成帶和冷卻帶 74測量過程，實質上就是被測參數信號能量形式的一次或多次不斷變換和傳送，并將被測參數與其相應的測量單位進行比較的過程，而過程測量儀表就是實現變換、比較的工具。

75直接測量是將被測參數直接以一定的標準量比較出來，例如用卡尺量出一根鋼管的長度。

76間接測量是將直接測量得到的數據代人一定的公式，計算出所要求的被測參數值。例如用節流裝置測量流量時，在測出節流裝置前后的壓差以后，代人流量方程式就可以計算出所對應的流量值。77測量誤差的目的就在于用來判斷測量結果的可靠程度。78測量誤差的分類：系統誤差；疏忽誤差；偶然誤差

79變差在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對某一參數進行反行程（即逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時，發現其結果是：相同的被測參數值所得到的儀表指示值都不相等，二者之差即為變差

80靈敏度和靈敏限靈敏度表達測量代表對被測量參數變化的靈敏程度，儀表的輸出信號，例如指針的直線位移或轉角位移Δa與引起此位移的被測參數變化量ΔX之比表示

81衡量造成動態誤差的因素，通常用時間常數和滯后時間來表達。82旋風預熱器的工作原理(1)生料粉在廢氣中分散與懸浮(2)氣、固之間換熱

(3)氣、固相的分離，生料粉的收集

83影響旋風筒氣固分離效率的主要因素：（1）旋風筒的直徑：在其他條件相同時，筒徑越小，分離效率越高（2）旋風筒進風口的類型與尺寸：

進風口結構應以保證能沿切向入筒，減小渦流干擾為佳。(3)出風管(內筒)的尺寸和插人深度: 一般來說，出風管(內筒)的直徑越小，插入深度越深，旋風筒的氣固分離效率越高。(4)旋風筒的高度：增加旋風筒的高度有利于氣固分離效率的提高

84影響旋風筒氣固分離效率的其他因素：粉料顆粒的大小、氣流中的粉料濃度、鎖風閥的嚴密程度。

85影響旋風預熱器預熱效率的因素 因素之一：粉料在管道中的懸浮 保證懸浮效果的幾項措施：（1）選擇合理的喂料位置：(2)選擇適當的管道風速(3)在喂料口加裝撒料裝置（4）來料均勻性。因素之二：氣、固相的傳熱。因素之三：氣、固相的分離。提高分離效率的措施：（1）開發新型高效、低阻的旋風筒（2）開發新型換熱管道（3）開發新型鎖風閥（4）開發新型撒料裝置

86預分解窯的特點(與其它窯相比）

1）結構特點：窯尾增設了一個分解爐，承擔了原來在回轉窯內進行的大量碳酸鈣分解的任務；2）熱工特點： 窯尾增加“第二熱源”，大部分燃料從分解爐內加入，改善了回轉窯系統內的熱力分布格局，大大地減輕了回轉窯內耐火襯料的熱負荷，延長了回轉窯的壽命。

3)工藝特點：將水泥熟料煅燒工藝過程中耗熱量最大的碳酸鈣分解過程移至要外進行，燃料與生料粉處于同一空間且高度分散，燃料燃燒所產生的熱量能及時高效地傳遞給預熱后的生料，使燃燒、換熱及碳酸鈣分解過程都得以優化，使水泥熟料煅燒工藝更完善。

87預分解爐種類：旋風式、噴騰式、懸浮式、流化床式 88冷卻機三個效率：熱效率；冷卻效率；空氣升溫效率 89AQC爐:分前置式和后置式。

90壓磁效應：工業純鐵、硅鋼等鐵磁材料在機械力的作用下磁導率發生變化；

91壓力測量方法的分類:液體式壓力計；彈性式壓力計；力平衡式；電氣式壓力儀

92按測量方法的原理來分可以分為：

基于力的作用原理：U形管，波登管式，波紋管式，膜片式；基于壓縮作用原理：麥氏真空計；基于導熱作用原理：電阻真空計，熱電偶真空計；基于電離作用原理：熱陰極式，冷陰極式，放射性真空計。93根據測定氣體熱傳導方法的不同，熱導式真空計分為電阻真空計和熱電偶真空計兩種。

電阻真空計由電阻式規管和測量電路兩部分組成。熱偶真空計由熱偶規管和測量電路組成。熱偶規管主要由玻璃殼、鉑絲、熱電偶構成。

電離真空計是通過在稀薄氣體中引起電離，然后利用離子電流測量壓力。熱陰極電離真空計由熱陰極電離規管和測量電路組成。94電離規管由陰極（燈絲）、螺旋形柵極（加速極）和圓筒形收集極構成。

第四篇：無機非金屬材料

緒論

1.在晶體結構上，某結合力主要包括離子鍵，共價鍵或離子共價鍵混合離子。由于這些化學鍵的特點，例如高的鍵能和強大的鍵極性等，賦予了這一大類材料以高熔點，高強度，耐磨損，高硬度，耐腐蝕及抗氧化的基本屬性和寬廣的導電性，導熱性，透光性以及良好的鐵電性，鐵磁性和壓電性等特殊性能，高溫超導性也是新近在這類材料上發現的。

2.在化學組成上，隨著無機新材料的發展，無機非金屬材料已不局限于硅酸鹽還包括其他含氧酸鹽，氧化物，氮化物，碳與碳化物，硼化物，氟化物，硫系化合物，硅，鍺，Ⅲ-V族及Ⅱ-VI族化合物等，其形態和形狀也趨于多樣化，復合材料，薄膜，纖維，單晶和非晶材料占有越來越重要的地位。

第一章 玻璃的結構 和性質 玻璃的結構

晶態：周期性，對稱性，幾何形態，質點排列，自限性，均一性，異向性，穩定性，遠程有序。非晶態：進程有序，遠程無序。玻璃的通性

1）各向同性

2）介穩性：

玻璃是由熔體急劇冷卻而得，由于在冷卻過程中粘度急劇增大，質點來不及形成晶體的有規則排列，系統的內能尚未處于最低值，從而處于介穩態，在一定的外界條件下，它們仍具有 自發轉化為內能較低的晶體的趨勢。

3）無固定熔點

4）性質變化的連續性和可逆性 無規則網絡學說

1）玻璃結構與晶體一樣，具有三位方向發展的連續無序網架形式，硅氧四面體為最小結構單位，但不象晶體那樣，對稱均勻地聯結成空間網絡（有序），而是相互不規則地聯結在一起（無序），配位數小的結構團構成無限伸展的無序空間網絡。）玻璃中的質點雖然不具有規則的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震動的玻璃網絡中的正常離子數與晶體中的配位數 也應該近似。）網絡外體的離子填充在網絡結構空隙中，對于整體來說 是統計分布的，為了使網絡結構

具有一定的穩定性，這些陽離子必須是半徑大而電荷小的。

4）形成氧化物玻璃必須滿足的四條規則: A 每個氧離子應該與不超過兩個陽離子相聯。

B 在中心陽離子周圍的氧離子 配位數必須小于或等于4；

C 氧多面體相互共角而不共棱或共面。

D 每個多面體至少有三個頂角是共用的。

形成的氧多面體為三角體或四面體

RO2,R2O2,R2O5類型氧化物能滿足這一條件，并以玻璃形式出現

簡答題： 石英玻璃-堿硅玻璃-鈉鈣硅玻璃結構性能發生很大的變化，分析堿金屬，堿土金屬氧化物在其中的作用：

1）熔融石英玻璃其硅氧比值1：2與SiO2分子式相同，可以把它近似的看成是由硅氧網絡形成的獨立‘大分子’

2）如果在熔融石英玻璃中形成加入堿金屬氧化物(如Na2O).就使原來的大分子發生解聚 作用，由于氧的比值增大，玻璃中每個氧已不可能都為兩個硅原子所共用，開始出現非橋氧，使硅氧網絡產生斷裂，非橋氧的存在，使【SiO4

】四面體失去原有 完整性和對稱性，結果使玻璃結構減弱，疏松，并導致一系列物理化學性質的變壞，而且堿金屬含量越高，性能變差越 嚴重，因此，二元堿硅玻璃一般無使用價值

3）當在堿性二元玻璃中加入CaO時，性能變差情況大為改觀，使玻璃結構和性能發生明顯變化，主要表現 為使結構加強，從而表現為一系列物化性質的加強，從而使鈉鈣硅玻璃性能優良，CaO的這種作用，是由鈣離子和鈉離子半徑相似，但電荷比鈉離子大一倍，因此場強比鈉離子大得多，具有強化玻璃結構和限制鈉離子活動的作用

補網作用：使中間體氧化物全部或部分由6 配位變成4 配位的作用，主要是鋁離子取代硅離子。硼氧反常性：

堿金屬或堿土金屬氧化物加入B203玻璃中，將產生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。在一定范圍內，堿金屬氧化物提供的氧使硼氧三角體[B03]轉變為完全由橋氧組成的硅氧四面體，導致B203玻璃從原來的兩度空間的層狀結構部分轉變為三度空間的架狀結構，從而加強了網絡，使玻璃的各種物理性質與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，相應地向著相反的方向變化。玻璃結構中的陽離子的分類

1）按元素與氧結合的單鍵能（即化合物分解能與配位數之商）的大小和能否生成玻璃，將氧化物分成：網絡生成體氧化物，網絡外體氧化物和中間體氧化物。2）網絡生成體氧化物應滿足以下的條件：

A 每個氧化物應與不超過兩個陽離子相連；

B 在中心陽離子周圍的 氧離子配位數必須小于或等于4；

C氧多面體相互共角而不共棱或共面；

D 每個多面體至少有三個頂角共用。3）這類氧化物主要有SiO2,B2O3,BO5,GeO2,As2O5等。網絡外體或網絡修飾體：某些氧化物不能單獨生成玻璃，不參加網絡而使其陽離子分布在四面體之間的空隙中，以保持網絡中局部地區的電中性，因為他們的主要作用是提供額外的氧離子，從而改變網絡，故稱為網絡外體或網絡修飾體。如Li2O,Na2O,K2O,CaO,SrO,BaO等。

1）中間體氧化物:比堿金屬和堿土金屬化合價高而配位數小的陽離子，可以部分地參加網絡結構，如BeO,MgO,ZnO, Al2O3等。各種氧化物在玻璃中的作用：

1）堿金屬氧化物

A 堿金屬氧化物加入到熔融石英玻璃何總，促使硅氧四面體間連接斷裂，出現非橋氧，使玻璃結構疏松，導致一系列性能變化，但由于堿金屬離子的斷網作用使它具有了高溫助熔，加速玻璃融化的性能。

B 混合堿效應：在二元堿硅玻璃中，當堿金屬氧化物的總量不變，用 一種堿金屬 氧化物取代另一種時，玻璃的性質不是呈直線變化的，而出現明顯的極值。2）二價金屬氧化物：

CaO是網絡外體氧化物，Ca2+離子的配位數一般為6，有極化橋氧和減弱硅氧鍵的作用，CaO的引入可以降低玻璃的高溫粘度，玻璃中CaO含量過多，一般會使玻璃的料性變短，脆性增大。

MgO在硅酸鹽礦物中存在著兩種配位狀態（4或6），但多數位于八面體中，屬于網絡外體，在鈉鈣硅玻璃中，若以MgO取代CaO，將使玻璃結構疏松，導致玻璃的 密度，硬度下降，但卻可以降低玻璃的析晶能力和調節玻璃的料性，含鎂玻璃在水和堿液的作用下，易在表面形成硅酸鹽薄膜，在一定條件下剝落進入溶液，產生脫片現象。

PbO 鉛離子位八個氧離子所包圍，其中四個氧離子與鉛離子距離較遠（0.429nm）,另外四個較近（0.23nm）.形成不對稱配位鉛離子外層的 惰性電子對，受較近的四個氧的排斥，推向另外四個氧離子的一邊，因此在晶態 PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結構單元，一般 認為，在高鉛玻璃中均存在這種四方錐體，它形成一種螺旋形的網絡，這種網絡使PbO-SiO2系統

具有很大的 玻璃形成區，同時也決定了PbO在硅酸鹽熔體中的高度助熔性。2）其他金屬氧化物：

玻璃中Al3+離子與在硅酸鹽礦物中一樣，有兩種配位狀態，在鈉硅酸鹽玻璃中，當Na2O/Al2O3大于1 時，Al3+均位于四面體中，小于1時，則作用為網絡外體位于八面體中，當Al3+位于鋁氧四面體[AlO4]中時，則與硅氧四面體組成了統一的網絡，在一般的鈉鈣硅玻璃中，引入少量的Al2O3，Al3+就可以奪取非橋氧形成鋁氧四面體，進入硅氧網絡中，把由于Na+的引入而產生的斷裂網絡通過[AlO4]重新連接起來，使玻璃結 構趨向緊密，并使玻璃的許多性能得以改善，但它對玻璃的電學性能有不良影響，在硅酸樣玻璃中，當以Al2O3取代SiO2時，介電損耗和導電率升高，故在真空玻璃中，一般不含或少含Al2O3.B2O3是玻璃形成氧化物，有良好的助熔性，可降低玻璃的高溫粘度和提高玻璃的低溫粘度，但使用B2O3時要注意硼反常現象。玻璃的生成規律及其相變

簡答題： 怎樣避免在降溫過程中玻璃析晶？

為了避免玻璃析晶，關鍵是從動力學角度研究以多快速度冷卻給定熔體，以避免出現可探測的晶體，卡曼認為：A 晶核生成速率。B 晶體生長速度起主要作用。隨著典型玻璃熔體過冷度增加，粘度迅速增大，而成核速率和過冷度關系曲線，晶核生長速率與過冷關系曲線都是具有限量最大值，對典型玻璃熔體，其兩個極大值所在的過冷度，分開越大時，越容易冷卻成玻璃，因此成速率出現極大值時，熔體在此溫度設有適宜的結晶條件，當 兩個極大值重合在一個過冷度時，熔體即具有最大的成核速率，又具有最大的生長速率，熔體較易析出晶體而不形成玻璃。影響玻璃生成的因素：

1）熱力學條件 2）動力學條件 3）結晶化學條件:

①鍵強---元素與氧結合的單鍵強度，負離子團[SiO4] 4-,[Si2O7] 6-

A 網絡形成體單鍵強度大于334.9。

B中間體251.2~334.9。

C 網絡外體（修飾體）小于251.2。

②鍵型---A 離子鍵化合物----離子，如NaCl.B 金屬鍵物質—電子，正離子狀態，無方向性。C 共價鍵化合物---分子結構---分子間范德華力。

D 離子鍵金屬鍵---共價鍵過度時或極性過渡鍵具有離子共價的雙重性質，形成玻璃的概率越大.極性共價鍵成分促使生成具有固定結構的配位多面體，構成進程有序性而離子成分促使配位多面體不按一定方向連接，造成不對稱變形，構成遠程無序的網絡結構，形成玻璃的傾向大。

③熔體結構----[SiO4] 4-,[Si2O7] 6,[Si6O8]12-,[SiO3]2n-n,[Si4O14]6n-n。O/Si從2到4，聚合程度降低，粘度變小，結晶易，形成玻璃難。O/Si決定著負離子團的大小和聚合度。負離子團結構越大，越易形成玻璃。熔體和玻璃體的成核過程

1）均勻成核

定義：指在宏觀均勻的玻璃中，在沒有外來物質參與下相界、結構缺陷等無關的成核過程，又稱為本征成核或自發成核。

當玻璃熔體處于過冷態時，由于熱運動引起組成和結構上的起伏，一部分變成晶相。晶相內質點的有規則排列導致體積自由能減小。然而在新相產生的同時，又將在新生相和液相之間形成新的界面，引起界面自由能的增加，對成核造成勢壘。當新相顆粒太小時，界面對體積的比例增大，整個體系自由能增大。當新相達到一定大?。ㄅR界值）時，界面對體積的比例就減小，系統的自由能減小，這時新生相就可能穩定成長。這種可能穩定成長的新相區域成為晶核。那些較小的不能穩定成長的新相區域成為晶胚。

2）非均勻成核

定義：依靠相界、晶界或基質的結構缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱為非本征成核。晶體生長

晶體的生長速度隨著過冷度的增大而增大。

影響結晶的因素主要有：

1）溫度

當熔體從Tm冷卻時，ΔT增大，成核和晶體生長的驅動力增大；與此同時，粘度上升，成核和晶體生長的阻力也增大。

2）粘度 當溫度降低時（遠在Tm點以下），粘度對質點擴散的阻礙作用限制著結晶速度，尤其是限制晶核長大的速度。

3）雜質 雜質的引入會促進結晶，雜質起成核作用，同時增加界面處的流動度，使晶核更快的長大。雜志往往富集在分相玻璃的一相中，富集到一定濃度時將促使這些微相由非晶相轉變為晶相。4）界面能 固體的界面能越小，核的生長所需的能量越低，結晶速度越大。11 玻璃的分相

定義：玻璃在高溫下為均勻的熔體，在冷卻過程中或在一定溫度下熱處理時，由于內部質點遷移，某些組分分別濃集（偏聚），從而形成化學組成不同的兩個相，此過程稱為分相。玻璃的理論強度和實際強度

1）實際玻璃的抗折強度比理論強度小2~3個數量級，是由于實際玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋及不均勻區所致。

2）提高玻璃機械強度的方法： 退火，鋼化，表面處理與涂層，微晶化與其他材料成復合材料等。

鋼化：均熱后自然冷卻，形成溫度梯度內應力由粘滯流動而松弛；冷卻到最后，溫度梯度消失，松弛的應力保留為永久應力。

表面處理：膨脹系數小的涂層。

微晶化：析出細小晶體，分散應力，阻止裂紋擴散。

第二、三章 玻璃原料及配合料制備

玻璃輔助原料: 澄清劑，著色劑，脫色劑，氧化劑和還原劑，乳濁劑和其他原料。

玻璃熔制的綜合結果是使隔著原料的化合物形成透明的玻璃液。玻璃熔制的五個階段：

硅酸鹽形成的階段：玻璃形成的階段；玻璃液的澄清階段； 玻璃液的均化階段；玻璃液的冷卻階段。硅酸鹽形成階段的七點變化：

多晶轉變； 鹽類分解； 生成低共融混合物； 形成復鹽； 生成硅酸鹽； 排出結晶水和吸附水； 固相熔融向液相轉變。玻璃的形成

玻璃形成過程的速度實際上取決于石英砂粒的溶解擴散速度。

石英砂的分解擴散過程分為兩步,首先是砂粒表面發生溶解，而后溶解的SiO2向外擴散 玻璃液中氣體的三種狀態：（1）可見氣泡，（2）物理溶解的氣體，（3）化學結合的氣體。5 玻璃液的均化

玻璃液的均化包括對其化學均化和熱均化兩個方面的要求

1）定義：在玻璃形成階段結束后，在玻璃液中，仍帶有與主體玻璃化學成分不同的不均體，消除這種不均體的過程成為玻璃液的均化。

玻璃液的均化過程：

2)不均體的溶解與擴散的均化過程；玻璃液的對流均化過程；因氣泡上升而引起的攪拌均化作用。玻璃液的冷卻

產生二次氣泡的原因:（1）硫酸鹽的熱分解；（2）物理溶解的氣體析出；（3）玻璃中某些組分易產生二次氣泡。玻璃的熔制制度：

溫度制度，壓力制度和氣氛制度 坩堝窯中玻璃熔制的溫度制度五個階段：

加熱熔窯；熔化；澄清與均化；冷卻；成型 玻璃的浮法成型

定義：指熔窯熔融的玻璃液流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上成型平板玻璃的方法。

金屬錫液的優缺點: 1)錫中所含各種雜質都是組成玻璃的元素；

2）錫的密度大大高于玻璃的密度，有利于對玻璃托?。?/p>

3）錫熔點遠低于玻璃出錫槽口的溫度，有利于保持玻璃的拋光面； 4）錫的導熱率為玻璃的60~70倍，有利于玻璃版面溫度的均勻等； 5）錫液的表面張力高于玻璃的表面張力，有利于玻璃的拉薄；

6）錫液有極低的粘度，這表明有良好的熱對流的運動性能，這對均勻浮法表面溫度有較大的影響。7）使用錫液作浮拋介質的主要缺點是Sn極易氧化為SnO和SnO2，它不利于玻璃的拋光，同時又是產生虹彩、沾錫、光畸變等玻璃缺陷的主要原因，為此采用保護氣體。

第四章 玻璃的退火與淬火

玻璃的應力：

熱應力、結構應力和機械應力

1）熱應力：玻璃中由于 存在溫差而產生的應力。

按其存在特點分為：暫時應力和永久應力。

暫時應力： 在溫度低于應變點時，處于彈性變形溫度范圍內（即脆性狀態）的玻璃在經受不均勻的溫度變化時所產生的熱應力，隨著溫度梯度的存在而存在，隨溫度梯度的消失而消失，這種應力成為暫時應力。

永久應力: 當玻璃內外溫度 相等所殘留的熱應力

將一玻璃板加熱到高于玻璃應變點以上的某一溫度，待均熱后板兩面均勻自然冷卻，經一定時間后玻璃中的溫度場呈拋物線分布。玻璃外層為張應力而內層為壓應力，由于應變點以上的玻璃具有粘彈性，即此時的玻璃為可塑狀態，在受力后會產生位移和變形，使由溫度梯度 所產生的內應力消失。這個過程成為應力松弛過程，這時的玻璃內外層雖存在著溫度梯度但不存在應力。當玻璃冷卻到應變點以下，玻璃已成為彈性體，以后的降溫與應力變化與前述的產生暫時應力情況相同，待冷卻到室溫時，雖然消除了應變點以下產生的應力，但不能消除應變點以上所產生的應力，此時，應力方向恰好相反，即表面為壓應力，內部為張應力，這種應力為永久應力。

結構應力：玻璃因化學組成不均導致結構上的不均而產生的應力。

機械應力： 由外力作用在玻璃上引起的應力，當外力除去時應力隨之消失，此應力為機械應力。玻璃的退火

定義：為了消除玻璃中的永久應力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉變溫度Tg附近的某一溫度進行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應力松弛。

這個選定的溫度成為退火溫度。玻璃的淬火

定義：將玻璃制品家人到轉變溫度Tg以上50~60度，然后在冷卻介質中（淬火介質）急速均勻冷卻，在這一過程中玻璃的內層和表面將產生很大的溫度梯度，由此引起的應力由于玻璃的粘滯流動，所以造成了有溫度梯度而無應力的狀態。

玻璃淬火后所產生的應力大小與淬火溫度，冷卻速度，玻璃的化學組成以及厚度等有直接關系。

第五章 玻璃的缺陷

通常所謂玻璃缺陷是指 玻璃體內存在的、引起玻璃體均勻性破壞的各種夾雜物，如 氣泡、結石、條紋、節瘤等。

結石：是出現在玻璃中的結晶夾雜物。結石是玻璃制品中最嚴重的缺陷，它不僅 破壞了玻璃制品的外觀和光學均一性，而且降低了制品的使用價值。

玻璃夾雜物（條紋和節瘤）：玻璃主體內存在的異類玻璃夾雜物

第六章 建筑玻璃及其深加工

深加工的產品主要有： 鋼化玻璃、夾層玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等。

微晶玻璃：把加工晶核劑（或不加晶核劑）的特定組成的玻璃在有控條件下進行晶化處理，使原單一的玻 璃形成了有微晶和玻璃相均勻分布的復合材料，稱之為微晶玻璃。

微晶玻璃與傳統玻璃不同，它是利用晶核劑或紫外輻射等方法使玻璃內形成晶核，再經過 熱處理使晶核長大，成為一種受控結晶過程，形成玻璃與某些晶體共存的材料，能制成零膨脹，高強度及特定的電性質和機械性質的微晶玻璃。

夾層玻璃：是由兩片或兩片以上的玻璃用合成樹脂膠片（是聚乙烯丁醛薄膜）粘結在一起而制成的一種安全玻璃。

為什么又叫安全玻璃？ 由于透明樹脂膠片的粘結作用使得玻璃保持良好的透明性外，玻璃體的抗沖擊能力也得到提高。

第七章 陶瓷原料

陶瓷原料的分類：粘土，石英和長石。

可塑性：指粘土與適量的水混煉以后形成的泥團，可在外力的作用下產生變形但不開裂；并在外力除去后，仍能保持原有形狀的性質。

觸變性:指粘土泥漿或泥團受到振動或攪拌時，粘度降低而流動性增加，靜置后漸恢復原狀或泥料在放置一段時間后，在水分不變時泥料變稠和固化的性質。

石英在陶瓷生產中的作用：

1）是瘠性料，可降低可塑性，減少收縮變形，加快干燥；

2）在高溫時可部分 溶于長石玻璃中，增加液相粘度，減小高溫時的坯體變形； 3）未熔石英與莫來石一起可構成坯體骨架，增加強度；

4）在釉料中增加石英含量可提高釉的熔融溫度和粘度，提高釉的耐磨性和抗化學腐蝕性。長石類原料對陶瓷的作用: 1)高溫下熔融在乳白色玻璃，溶解石英顆粒和部分高嶺土，分解物促進成瓷反應的進行--助熔作用。2）高溫形成的玻璃具較大粘度，起到高溫熱塑作用和高溫膠結作用，防止高溫變形。

3）高溫形成的玻璃在冷卻時，不析晶，以透明玻璃體狀態存在，增加瓷的透明度，提高光澤度，改善瓷的外觀質量和使用性能。

4）極性物料可提高坯的疏水性和干燥速度。硅灰石 Ca[SiO3]或CaO.SiO2 無水

因本身不含有機物和結構水，干燥收縮和燒成收縮都很小，作為陶瓷原料有特殊的優良性能，故用途很廣。其熱膨脹系數小，適于快速燒成。燒成后，瓷坯中的針狀硅灰石晶體交叉排列成網狀，使制品的強度提高，并有抗熱沖擊性能高、介電損失小等優點。

第八章 配料計算及坯料制備

傳統陶瓷的坯料組成：瓷器、炻器、精陶

區別： 瓷器有良好的色澤，一定的透明度和熱穩定性，機械強度

炻器介于陶器和瓷器之間，于陶的區別是氣孔率較低，是致密燒結；于瓷器的區別是坯體帶色且無半透明性。如鋪地磚，缸器，茶具。多孔性坯體結構，機械強度不高，且有吸濕膨脹性。如建筑釉面瓷磚和衛生器皿

其中瓷器分為三種：長石質瓷、骨灰質瓷、日用滑石質瓷。

第九章 成型

坯料在加入（或含有）液體（一般是水）后，可形成一種特殊狀態，具有了鎖需要的工藝性能。加入大量的 水（28%~~35%）可使 坯料顆粒形成稠厚的懸浮液、為注漿坯料；少量的水時，則形成能捏成團的粉料，在8%~15%時為水量干壓坯料；3%~~7%之間為 干壓坯料；水量適中時（18%~~25%）則形成可塑坯料。影響可塑性的因素：

1）液相含量與性質； 2）顆粒尺寸和形狀； 3）礦物種類； 4）吸附陽離子 可塑成型工藝：

1）雕塑與拉坯； 2）旋壓成型； 3）滾壓成型； 4）擠壓與車坯成型； 5）塑壓成型； 6）注塑成型； 7）軋模成型 注漿成型工藝：

1）空心注漿； 2）實心注漿； 3）真空注漿； 4）離心注漿； 5）壓力注漿 壓制成型工藝：

1）干壓或半干壓成型 2)等靜壓成型

第十章 釉料制備及施釉 釉的分類：習慣以主要溶劑的名稱命名如鉛釉、石灰釉、長石釉等。

長石釉----釉式中的K2O+Na2O的摩爾數等于或少大于RO的摩爾數，長石釉的高溫粘度大，燒成范圍寬，硬度較大。各成分在釉料中的作用：

1）玻璃形成劑； 2）助溶劑； 3）乳濁劑； 4）著色劑； 5）其他輔助劑 釉料配方的總原則是--釉料必須適應于坯料。釉料配方的經驗規律：

1）(SiO2+B2O3):(R2O+RO)=(1:1)~(3:1),這樣不致使熔塊溫度太高而引起PbO,B22O3和堿性氧化物大量揮發； 2）在熔塊中堿性金屬氧化物與堿土金屬氧化物之比應小于1；

3）含硼熔塊中，SiO2/B2O3應在2以上； 4）熔塊中Al2O3的摩爾數應小于0.2.4 坯釉中間層的形成與作用

由于坯釉化學組成上的差異，燒釉時釉的某些成分滲透到坯體的表層中，坯體的某些成分也會擴散到釉中，熔解到釉中。通過熔解與擴散的作用，使接觸帶的化學組成和物理性質介于坯體與釉層之間，結果形成中間層。具體地說，該層吸收了坯體中的Al2O3,SiO2等成分，又吸收了釉料中的堿性氧化物及B2O3等。它對調整坯釉之間的差別、緩和釉層中應力、改善 坯釉的結合性能起一定的作用。釉的熔融溫度范圍

化學組成對熔制性能的影響主要取決于釉式中的Al2O3, SiO2含量的增加，釉的成熟溫度相應提高，而Al2O3的貢獻大于SiO2..堿金屬和金土金屬氧化物作為熔劑 可降低釉的熔融溫度。Li2O,Na2O,K2O,PbO和B2O3都是強助溶劑，又稱軟熔劑，在低溫下起助熔作用。而CaO,MgO,ZnO 等，主要在較高溫度下發揮熔劑作用而成硬熔劑。坯和釉的適應性

坯釉適應性是指熔融性能良好的釉熔體，冷卻后與坯體緊密結合成完美的整體，不開裂，不剝落的能力。

影響坯、釉適應性的因素主要有四個方面： 1）熱膨脹系數對坯、釉適應性的影響

因釉和坯是緊密聯系著的，對釉的要求是釉熔體在冷卻后能與坯體很好的結合，既不開裂也不剝落，為此要求坯和釉的熱膨脹性系數相適應。一般要求釉的熱膨脹系數略小于坯。2）中間層對坯、釉適應性的影響

中間層可促使坯釉間的熱應力均勻。發育良好的中間層可填滿坯體表面的隙縫，減弱坯釉間的應力，增大制品的機械強度。

3）釉的彈性、抗張強度對坯、釉適應性的影響

具有較高彈性（即彈性模量較?。┑挠阅苎a償坯、釉接觸層中形變差所產生的應力和機械作用所產生的應 變，即使坯、釉熱膨脹系數相差較大，釉層也不一定開裂、剝落。釉的抗張強度高，抗釉裂的能力就強，坯釉適應性就好?；瘜W組成與熱膨脹系數、彈性模量、抗張強度三者間的關系較復雜，難以同時滿足這三方面的要求，應在考慮熱膨脹系數的前提下使釉的抗張強度較高，彈性較好為佳。4）釉層厚度對坯、釉適應性的影響

薄釉層在煅燒時組分的改變比厚釉層大，釉的熱膨脹系數降低得多，而且中間層相對 厚度增加，有利于提高釉中的壓力，有利于提高釉適應性。對于厚釉層，坯、釉中間層厚度相對降低，因而不足以緩和兩者之間因熱膨脹 系數差異而出現的有害應力，不利于坯釉適應性。

釉層厚度對于釉面外觀質量有直接影響，釉層厚會加重中間層的負擔，易造成釉面開裂及其它缺陷，而釉層過薄則易發生于釉想象，一般釉層通常小于0.3mm或通過實驗來確定。7 基本施釉的方法有浸釉、燒釉和噴釉。

發展中的施釉方法：流化床施釉、熱噴施釉、干壓施釉。

第十一章 干燥 坯體在干燥過程中變化的主要特征是隨干燥時間的延長，坯體溫度升高，含水率降低，體積收縮；氣孔率提高，強度增加。影響干燥速度的因素及其作用

1）坯料的性質 粘土的可塑性越強，加入量越多，顆粒越細，干燥速度就越難提高；瘠性物料越多，顆粒越粗，越有利于提高干燥速度。

2）坯體形狀、大小和厚度 形狀復雜，體大壁厚的坯體在干燥時易產生收縮應力，故其干燥速度應加以控制，不宜太快。

3）坯體溫度 坯體溫度高，水的粘度小，有利于水分表面移動。

4）干燥介質的性質 干燥介質溫度越高，濕度越小，則吸收水分的能力越大。增大干燥介質速度，減小邊界層的厚度，增大對流傳質系數，則可加快干燥速度。

5）使熱擴散與濕擴散的方向一致 坯體中水分的內擴散包括濕擴散和熱擴散。濕擴散是坯體內部由于存在濕度梯度引起的水分移動，其方向由坯體內部指向坯體外部；熱擴散是坯體內部由于存在溫度梯度而使水分移動，其方向由坯體表面指向坯體中心。當溫度梯度與濕度梯度方向一致時會顯著加快內擴散速度。

第十二章 燒成 燒成過程中的物理化學變化

1）低溫階段（室溫~300度）

低溫階段也成坯體水分蒸發期。主要是排除在干燥過程中沒有除掉的殘余水分。隨水分的 排除，組成坯體的固體顆粒逐漸靠攏，坯體發生少量收縮哦，氣孔率增加。2）中溫階段（300~950度）

坯體內部發生較復雜的物理化學變化，瓷坯中所含有機物、碳酸鹽、硫酸鹽及鐵的化學物等，大多要在此階段發生氧化與分解，此外還伴隨有晶型轉變，結構水排除和一些物理變化。

坯體中存在的碳素及有機物在600度以上開始氧化分解，這類反應一直要進行到高溫。碳素、硫化物及有機物必須在本階段氧化，產生的氣體必須完全排除掉，不然會引起坯體起泡。3）高溫階段（950度~~最高燒成溫度）

高溫階段也稱為玻化成瓷期，是燒成過程中溫度最高的階段。在本階段坯體開始燒結，釉層開始融化。由于各地陶瓷制品晶胚、釉組成和性能的不同，對燒成溫度和燒成氣氛的要求也不相同。

弱還原階段：在此階段，由于熔融長石和其他低共融物形成的液相大量增加液相的表面張力作用，使坯體顆粒重新排列緊密，使顆粒相互膠結并填充空隙，顆粒間距縮小，坯體逐漸致密。同時促進莫來石的生成和發育，降低燒成溫度，促進燒結。莫來石晶體長大并 形成‘骨架’，坯體強度增大。2 燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度。氣氛的作用：

1）氣氛對陶瓷坯體過燒膨脹的影響

瓷石-高嶺土瓷坯在還原氣氛中過燒，產生的膨脹比在氧化氣氛小得多；高嶺土-長石-石英-膨潤土瓷坯卻在還原氣氛下的過燒膨脹較大。2）氣氛對坯體的收縮和燒結的影響

二者在還原氣氛中的燒結溫度都比在氧化氣氛中低，隨含鐵量的減少而減小。瓷石質坯體在還原氣氛中的收縮大，長石和膨潤土坯則相反。

3）氣氛對坯的顏色和透光性以及釉層質量的影響 A 影響鐵、鈦的價數

氧化焰燒成產生膠態Fe2O3而顯黃色，還原焰則形成FeO顯淡青色。含鈦坯料應避免還原焰，因為其會使坯體顏色加深，而失去增白作用。

B 使SiO2和CO還原 SiO2經還原分解作用，生成單質硅，產生黑斑；CO則會分解出C而產生煙熏，也可產生釉泡。瓷器的燒成缺陷： 記五個

開裂；變形；氣泡； 毛孔和桔釉； 色黃、火刺、落渣、斑點、煙熏； 生燒和過燒； 釉裂（驚釉）； 釉縷與缺釉。

第十四章 氣硬性膠凝材料 石膏的脫水轉變圖 P170-圖14-2 2 石膏漿體的硬化

石膏哦漿體硬化并形成具有強度的人造石，一般認為其結構變化經歷兩個階段，即凝聚結構形成階段和結晶結構網的形成和發展階段。在凝聚結構形成階段，石膏漿體中的微粒彼此之間存在一個薄膜，粒子之間通過水膜以范德華分子引力互相作用，僅具有低的強度，這種結構具有觸變復原的特性。在結晶結構網的形成和發展階段，水化物晶粒已大量形成，結晶不斷長大，且晶粒之間相互接觸和連生，使整個石膏漿體形成一個結晶結構網，具有較高的強度，并且不再具有觸變復原的特點。

尤為指出的是，石膏漿體在其自身硬化過程中，存在著結構的形成和結構的破壞這一對矛盾，其影響因素是多方面的，但是最本質的因素是與過飽和度有關。過飽和度較高時液相中形成的晶核數量多，晶粒細小，因而產生的結晶接觸點多，容易形成結構網，反之，過飽和度較低則液相中形成的晶核數量少，晶粒粗大，因而結晶接觸點也較少，形成同等結晶結構網所消耗的水化物較多。在初始結構形成以后，水化物繼續生成，有利于結晶結構網的密實強化。但是，當達到某一限度值后，若過飽和度仍然過大，水化物勢必會繼續增加，就會對已形成的結晶結構網產生一種內應力（成為結晶應力），當結晶應力大于結構所能承受的限度時，就會導致結構破壞。此外，在結晶接觸點的區段，晶格不可避免地發生歪曲和變形，因此，它與規則晶體相比較，具有較高的溶解度。所以，在潮濕條件下，產生接觸點的溶解和較大晶體的再結晶，也會明顯地影響石膏硬化漿體的結構強度。實際生產中，應注意控制石膏的質量和細度、養護溫度、水灰比以及外加劑的 種類和摻量，從而保證石膏制品的質量。

3石灰漿體的硬化： 干燥硬化和碳化硬化。

第十五章 硅酸鹽水泥 煅燒過程中的物理和化學變化

1）干燥和脫水； 2）碳酸鹽分解； 3）固相反應； 4）孰料燒結； 5）孰料冷卻。水泥孰料中各種氧化物的作用;1)CaO.CaO是水泥孰料的主要成分。作用：與酸性氧化物作用，生成C2S,C3S,C3A,C4AF等孰料礦物，其中C3S是由CaO與C2S作用后形成的，因此CaO的含量會直接影響到C3S的含量。CaO含量過少，生成的C3S就少； 若CaO過量，會產生游離CaO，使水泥的安定性不良。一般含量在62~68%。

2）SiO2.SiO2也是水泥的主要成分之一，其含量決定水泥孰料中CaSiO3礦物的數量。當CaO含量一定時，SiO2的含量影響C3S和C2S的相對含量。SiO2含量較高時，C3S的生成量減少，其含量一般在20~24%。

3）Al2O3,Fe2O3.與CaO作用，生成C3A,C4AF.在CaO-Al2O3-Fe2O3組成中，首先是CaO+ Al2O3形成C3A，隨后C3A+ Fe2O3生成C4AF.只有Fe2O3及時作用完了，才有C3A的存在，所以配比應考慮Al2O3/ Fe2O3比。4）MgO.MgO超過一定含量時，會以方鎂石的形式存在，使水泥安定性不良。水泥孰料的組成：

1）硅酸三鈣

A礦：硅酸三鈣并不以純的形式存在，而是含有少量氧化鎂，氧化鋁等形成的固溶體。

硅酸三鈣加水調和后，凝結時間正常。它水化較快，粒徑為40μm~45μm的硅酸三鈣顆粒，加水后28D其水化程度可達到70%左右。所以硅酸三鈣強度發展比較快，早期強度較高，且強度增進率較大，28D強度可以達到其一年強度的70%~80%。但硅酸三鈣水化熱較高，抗水性較差，且孰料中硅酸三鈣含量過高時，會給煅燒帶來困難，往往使孰料中游離氧化鈣增高，從而降低水泥強度，甚至影響水泥安定性。2）硅酸二鈣

B礦：以固熔有少量氧化物的β-C2S的形式存在的硅酸二鈣。

貝利特水化較慢，至28D 齡期僅水化20%左右，凝結硬化緩慢，早期強度較低，但28D以后，強度仍能較快增長，在一年后，可以趕上阿里特。貝利特水化熱較小，抗水性較好，因而對大體積工程或處于一定侵蝕環境下的工程用水泥，適量提高貝利特含量，降低阿里特含量是有利的。3）中間相

填充在阿里特，貝利特之間的鋁酸鹽，鐵酸鹽，組成不定的玻璃體和含堿化合物等成為中間相。

A.鋁酸鈣：鋁酸三鈣水化迅速，放熱多，凝結很快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝。鋁酸三鈣硬化也很快，它的強度3天內就大部分發揮出來；故其早期強度較高，但絕對值不高，以后幾乎不再增大，甚至倒縮。鋁酸三鈣的干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。

B.鐵鋁酸四鈣的水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發展不如硅酸三鈣。它的強度早期發展較快，后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣，才利特（C礦）的抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好，但有一定的水硬性。

4）游離氧化鈣和方鎂石 4 孰料的率值

率值作為生產控制的一種指標，可以比較方便地表示化學成分和礦物組成之間的關系，明確地表示對水泥孰料的性能和煅燒的影響。

1）硅率：表示孰料中SiO2與Al2O3,Fe2O3之和的質量比值，以SM或n表示。

硅率表達了水泥孰料礦物中硅酸鹽礦物與熔劑性礦物C3A+C4AF)之間的數量對比關系。硅率越大，則硅酸鹽礦物含量越高，熔劑性礦物含量越少，煅燒過程中出現的液相含量越小，所要求的燒成溫度越高；但硅率過小，則煅燒過程中容易形成孰料大塊甚至結圈。通常硅率控制在1.7~2.7之間。

2）鋁率：又稱鐵率，表示孰料中Al2O3和Fe2O3含量的質量比，以IM或P表示。

若孰料中Al2O3和Fe2O3的總含量已確定，那么鋁率表示C3A和C4AF的相對含量。3）石灰飽和系數

在水泥孰料中，氧化鈣總是與酸性氧化物Al2O3,Fe2O3飽和生成C3A，C4AF，在生成上述礦物后，所余下的CaO與使SiO2飽和形成C3S所需的CaO的比值成為石灰飽和系數，以KH表示。它表示SiO2與CaO 飽和形成C3S的程度。C3S的水化

C3S的水化作用、產物以及所形成的結構對硬化水泥漿體的性能起主導作用。P198-圖15-4說明C3S的水化過程五個階段。表15-10.6 硅酸鹽水泥的水化（三個階段）：

1)鈣礬石形成期 C3A率先水化，在石膏存在條件下，迅速形成鈣礬石，是導致第一放熱峰的主要因素。2）C3S水化期 C3S開始迅速水化，大量放熱，形成第二放熱峰。有時會有第三放熱峰或在第二放熱峰上，出現一個‘峰肩’，一般認為是由于鈣礬石轉化成單硫型水化硫鋁（鐵）酸鈣而引起的，當然，C2S與鐵相亦以不同程度參與了這兩個階段的反應，生成相應的 水化產物。

3)結構形成和發展期 放熱速率很低，趨于穩定。隨著各種水化產物的增多，填入原先由水所占據的空間，再逐漸連接，相互交織，發展成硬化的漿體結構。水化速度 ：常以單位時間內的水化程度或水化深度來表示。8 水泥漿體的水化硬化：

水泥的水化反應在開始主要為化學反應所控制；當水泥顆粒四周形成較為完整的水化物膜層后，反應歷程又受到離子通過水化產物層時擴散速率的影響。隨著水化產物層的不斷增厚，離子擴散速率即成水化歷程動力學行為的決定性因素。在所生成的水化產物中，有許多是屬于膠體尺寸的晶體。隨著水化反應的不斷進行，各種水化產物逐漸填滿原來由水所占據的空間，固體粒子 逐漸接近。由于鈣礬石針、棒狀晶體的相互搭接穿插，特別是大量箔片 狀、纖維狀C-S-H的交叉攀附，從而使原先分散的水泥顆粒以及水化產物連結起來，夠長一個三維空間牢固結合、密實的整體?？追植技翱偪紫堵?/p>

在水化過程中，水化產物的體積要大于孰料礦物的體積。據計算，每1cm3的水泥水化后約需占據2.2cm3的空間。即約45%的水化產物處于水泥顆粒原來的周界之內，成為內部水化產物；另有55% 則為外部水化產物，占據著原來沖水的空間。這樣，隨著水化過程的進展，原來沖水的空間減少，而沒有被水化產物填充的空間，則逐漸被分割成形狀極不規則的毛細孔。另外，在C-S-H凝膠所占據的空間內還存在著孔，尺寸極為細小，用掃描電鏡也難以分辨。

一般在水化24h以后，硬化漿體中絕大部分（70~80%）的孔已經在100nm以下。隨著水化過長的進展，孔徑小于10nm，即凝膠孔的數量由于水化產物的增多而增加，毛細孔則逐漸填充減小，總的孔隙率則相應降低。凝結速度

從礦物組成后，鋁酸三鈣水化最為迅速，硅酸三鈣水化也快，數量也多，因而這兩種礦物與凝結速度的關系最為密切。強度及影響因素： 1）漿體組成和強度的關系； 2）密實度和強度的關系； 3）溫度和壓力對強度的影響 環境介質的侵蝕

對水泥侵蝕的環境介質主要有：淡水、酸和酸性水、硫酸鹽溶液和堿溶液等。其侵蝕作用可以概括為：溶解浸析、離子交換以及膨脹性產物等三種形式。

第十六章 摻混合材料的水泥 水泥混合材料

常用的激發劑有兩類:堿性激發劑（石灰或水化時能析出Ca(OH)2的 硅酸鹽水泥孰料）和硫酸鹽激發劑（二水石膏、半水石膏、無水石膏或以CaSO4為主要成分的化工廢渣，如磷石膏、氟石膏等），起作用機理如下: 堿性激發劑的Ca(OH)2與活性混合材料中所含呈活性狀態的SiO2和Al2O3發生化學反應，發生水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。在同時有硫酸鹽激發劑存在的條件下，石膏與活性Al2O3化合，生成水化硫鋁酸鈣。礦渣水泥的水化硬化過程

礦渣水泥調水后，首先是 孰料礦物與水作用，生成水化硅酸鹽，水化鋁酸鈣、氫氧化鈣、水化硫（鐵）鋁酸鈣等。還可能生成水化鋁硅酸鈣（C2ASH3）等水化產物。因此，礦渣水泥早期硬化速度就較慢。礦渣水泥的性質和用途：礦渣水泥早期強度低，后期強度可趕上甚至超過硅酸鹽水泥。

第十七章 其他品種水泥

高鋁水泥的水化，主要是鋁酸一鈣的水化，其水化產物與溫度關系極大。2 膨脹水泥:是指在水化過程中，由于生成膨脹性水泥產物，使水泥在硬化后體積不收縮或膨脹的水泥。由強度組分和膨脹組分組成。

鋁酸鹽自應力水泥

鋁酸鹽自應力水泥加水拌和后，高鋁水泥中的CA和CA2等鋁酸鹽礦物與石膏進行水化。

在水化形成鈣礬石的同時，會析出相當數量的氫氧化鋁（AH3）凝膠，不但有效地增進了水泥石的密實性，而且在鈣礬石晶體生長、膨脹過程中，起著極為重要的塑性襯墊作用，使水泥石在不斷增高強度的情況下，具有較大的變形能力。又由于鈣礬石析晶時的過飽和度較小，生成的鈣礬石就比較分散，而且分布均勻，結晶壓力不會過分集中，對水泥石結構的破壞就相對較小。因此，可以任務鈣礬石和氫氧化鋁凝膠共同構成了強度因素和膨脹因素。

第十八章 耐火材料的組成、結構和性能 耐火材料

定義: 是由多種不同化學成分及不同結構礦物組成的非均質體。

耐火材料的若干性質取決于其中的物相組成、分布和各相的特性。

1）化學組成： 是耐火材料的基本特征。為了抵抗高溫作用，必須選擇高熔點化合物。2）礦物組成

耐火材料一般是多相組成體，其礦物相可分為結晶相和玻璃相兩類，又可分為主晶相和基質。主晶相是構成耐火材料的主題，一般來說，主晶相是熔點較高的晶體，其性質、數量及結合狀態決定制品性質。基質又稱為結合相，是填充在主晶相之間的結晶礦物和玻璃相。其含量不多，但對制品的某些性質影響極大，是制品使用過程中容易損壞的薄弱環節。耐火材料中氣孔可分為三類:（1）封閉氣孔；（2）開口氣孔；（3）貫通氣孔 高溫蠕變性： 在高溫條件下，承受應力作用的耐火制品隨時間變化而發生的等溫變形 4 抗熱震性

耐火材料對于急熱急冷式的溫度變動的抵抗能力較抗熱震性，又稱為抗溫度急變性、耐火熱崩裂性、耐熱沖擊性、熱震穩定性、熱穩定性、耐急冷急熱性等。

第十九章 耐火材料生產工藝 陶瓷結合：主晶相間低熔點的硅酸鹽非晶質和晶質聯結在一起而形成的結合較陶瓷結合 2 化學結合

化學結合指耐火材料制品中由化學結合劑形成的結合，即加入少量結合物質，在低于燒結溫度的條件下，發生一系列的化學反應使制品硬化而形成的結合。直接結合

由耐火主晶相直接接觸所產生的一種結合方式稱之為直接結合，它既不同于化學結合，也不屬于陶瓷結合。

第五篇：無機非金屬材料工學（本站推薦）

1無機非金屬材料的制備方法可以分為兩大類：普通燒制和高技術制備，前者主要包括集中具體的制備方法？不論哪一種方法，燒制過程又包括哪幾個階段？

固相燒結、液相燒結、熔化；預熱 燒成 冷卻三個階段。根據作業性質來，無機非金屬熱工設備（窯爐）可分為間歇式、連續式窯爐，各舉一例。按火焰進行的方向，無機非金屬熱工設備（窯爐）可分為哪幾種，并解釋什么是倒煙爐。間歇式：倒煙窯 連續式：隧道窯 按火焰進行方向分可以分為：直煙窯 橫煙窯 倒煙窯 倒煙窯：是一種間歇式窯爐。燃燒所產生的火焰都從燃燒室的噴火口上行至窯頂然后下降經匣缽柱間傳熱給窯爐，窯爐氣氛對材料的燒制具有重要的影響，根據氣體的性質，窯內氣氛可分為哪幾種，與空氣過剩系數之間的關系如何？

分為氧性氣氛 還原氣氛 中性氣氛；空氣過剩系數：a>1為氧化氣氛 a<1為還原氣氛 a=1中性氣氛目前工業上水泥窯有哪兩大類？SP窯和NSP窯分別指的什么窯？其主要差別是什么？ 立窯和回轉窯；SP窯是指懸浮預熱器窯，NSP窯是指窯外分解窯；SP窯沒有分解爐嗎，窯尾只有懸浮預熱器；NSP窯有分解爐。新型干法水泥回轉窯系統由哪幾大部分組成？每一級旋風預熱器由哪兩部分組成？什么是懸浮預熱技術？

預熱器系統、分解爐、回轉窯、熟料冷卻機、燃料燃燒器等設備組成。每一級旋風預熱器由旋風筒及其聯接管道所構成。旋風預熱技術：水泥回轉窯系統中通入空氣被分為三個部分（一次、二次、三次風），各有什么作用？對他們的溫度有何要求，為什么？

一次風的作用：攜帶從窯頭煤粉倉下來的煤粉經噴煤管高速噴入回轉窯內高效燃燒來保持剛噴出的火焰有一定的“剛度”；二次風的作用：是從窯頭進入回轉窯內成為窯內煤粉燃燒的主要助燃空氣；三次風的作用：成為分解爐內煤粉燃燒所需的助燃空氣。二次空氣和三次空氣的預熱溫度不受限制，越高越好，而一次空氣不允許被預熱，否則溫度較高的一次風會使煤粉中的揮發分在噴煤管中提前逸出，從而造成煤粉爆炸事故。一般來說，玻璃制品的生產過程，都要經過哪幾個階段？洛陽浮法

配合料制備、玻璃液熔制、玻璃制品成型、玻璃產品退火浮法平板玻璃生產過程的三大熱工設備是什么？玻璃池窯通常要用什么樣的耐火材料做成？

玻璃池窯 錫槽 退火窯；玻璃池窯使用耐火磚砌成。在浮法平板玻璃的熱源供給部分，為什么要設置蓄熱室？其結構中最重要的部分是什么？簡述蓄熱室的工作原理？

蓄熱室不僅僅是回收余熱，節能，也是為了達到熔制高質量玻璃所要求的高溫而必須采取的措施。格子體結構是蓄熱室結構中最重要的部分。工作原理：利用廢氣與空氣交替地通過其內的格子體，以格子體為傳熱的中間體，從而使得空氣間接地獲得廢氣的余熱。10 影響玻璃帶成型的因素是？玻璃的自然厚度約為？

重力 粘度 表面張力；6~7mm在成型部，如何控制玻璃的厚度？如想得到薄玻璃，如何操作？

生產薄玻璃的控制方法：機械拉邊法；生產厚玻璃：擋墻法 負角度機械拉邊法 擋墻拉邊法； 得到薄玻璃可采用機械拉邊法，在錫槽中段玻璃原版的兩邊放置若干個橫向拉邊器，玻璃越薄，拉邊器越多。在錫槽內為什么要通入保護氣體？何種氣體？

為防止錫液被氧化；N2、H2

13什么叫泡界線，它有何作用？

在橫焰玻璃池窯的熔化部，由于熱點與投料池的溫度差，表層玻璃液會向投料池方向回流，使得五泡沫的玻璃和有泡沫的玻璃之間有一條明顯的成分界限，稱為泡界線。泡界線的為之和形狀是判斷橫焰窯熔化作業正常與否的標志，它還會影響到玻璃池窯的產量和玻璃池窯的質量。玻璃池窯的作業制度包括:溫度制度，壓力制度，泡界線制度，液面制度，氣氛制度！一大穩:熱工制度穩，四小穩:溫度穩，壓力穩，泡界線穩，液面穩！山型，橋型橋型 15 隧道窯用來制備:陶瓷制品包括微晶玻璃，燒結型耐火材料，磚瓦！通過曲折密封的方式！16采用由許多平行排列的轉動的輥子組成的輥道來代替窯車來作為被燒制胚件的盛載工具，胚件可以直接放在輥道上，也可以放在墊板上！

17傳統的余熱鍋通常由省煤器，蒸發器，過熱器和汽包等幾部分組成，汽包的作用:匯集省煤器來的水，匯集蒸發器來的汽水混合物。提供合格的飽和蒸汽進入過熱器或供給用戶！加熱蒸發器，過程的分界點，有一定蓄熱能力，能快速適應外界負荷度，提高蒸汽品質，使運行安全！自然循環和強制循環的余熱鍋爐中，汽包是必不可少的重要部分。汽包內裝有汽水分離設備，來自蒸發器的汽水混合物進行分離！