第一篇：whut無機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備復(fù)習(xí)資料

熱工設(shè)備復(fù)習(xí)資料

第二章

新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)

1、新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)以懸浮預(yù)熱和窯外分解為技術(shù)核心。

2、分解爐的主要目的是增產(chǎn)。

3、分解爐按主氣流的運(yùn)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(yōu)點(diǎn)：

1、結(jié)構(gòu)方面：在懸浮預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間加了一個分解爐，分解爐高效地承擔(dān)了原來主要在回轉(zhuǎn)窯中的碳酸鈣的分解任務(wù)，這樣可以縮短回轉(zhuǎn)窯，從而減少回轉(zhuǎn)窯的占地面積，減少可動設(shè)備數(shù)和降低回轉(zhuǎn)窯的成本。

2、熱工過程方面：分解窯是預(yù)分解窯的第二熱源，將傳統(tǒng)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(fù)荷，減少了高溫下產(chǎn)生的氮氧化物，有利于保護(hù)環(huán)境。

3、工藝過程方面：將熟料燒成過程中熱耗最大的部分轉(zhuǎn)移到分解爐中，由于燃料和生料高度分散，所以燃料燃燒產(chǎn)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(yōu)化，水泥工藝的燒成更加完善，熟料的產(chǎn)量、回轉(zhuǎn)窯的單位容量、單機(jī)產(chǎn)量都得到了提高，熱耗也因此有所降低。

缺點(diǎn)：窯外預(yù)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(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)氣、固之間的傳熱效率極高？為什么懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)又要分多級串聯(lián)的形式？

答：（1）生料粉粉進(jìn)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(dāng)中。由于氣、固之間的換熱面積極大，對流換熱系數(shù)也較高，因此換熱速度極快。

（2）在管道內(nèi)的懸浮態(tài)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(dá)到動態(tài)平衡后，再增加氣固相之間的接觸面積，其意義已經(jīng)不大，所以這時只有實(shí)現(xiàn)氣固相分離進(jìn)入下一級換熱單元，才能起到強(qiáng)化氣固之間傳熱的作用。

1.6 在旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)中，旋風(fēng)筒的作用是什么？氣固相之間的換熱主要是發(fā)生在連續(xù)各級旋風(fēng)筒的管道內(nèi)還是發(fā)生在旋風(fēng)筒內(nèi)？ 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(fā)生在連接各級旋風(fēng)筒的管道內(nèi)。

5、懸浮預(yù)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(fēng)筒和聯(lián)接管道構(gòu)成。

6、懸浮預(yù)熱器的工作原理：生料粉進(jìn)入聯(lián)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(tài)時氣體和固體之間的接觸面積極大，對流換熱系數(shù)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(yù)熱器內(nèi)的氣、固相之間的傳熱主要以對流換熱為主。根據(jù)傳熱學(xué)公式，氣、固相之間換熱量Q的計(jì)算公式為：Q??F(tg?tm)(kW).結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)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(xì)，因此其表面積很大，所以換熱很快。

8、氣、固換熱主要發(fā)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(shí)現(xiàn)氣、固分離進(jìn)入下一個換熱單元，才能夠起到強(qiáng)化氣、固相之間傳熱作用，所以串聯(lián)基數(shù)越多，換熱效果越好。但由于級數(shù)越多，阻力越大，所以級數(shù)也應(yīng)有一定的上限。

9、入窯生料有表觀分解率和真實(shí)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(jīng)測定燒失量后計(jì)算得到的分解率。所取料樣中即有預(yù)熱生料也有被出窯廢氣攜帶出窯后又被旋風(fēng)筒收集下來的飛灰。

? 真實(shí)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(shí)分解率的主要差別在于計(jì)算表觀分解率時所取樣品的分解率為預(yù)熱生料和飛灰的綜合分解率，而真實(shí)分解率排除了飛灰分解率對預(yù)熱生料分解率的影響。

10、回轉(zhuǎn)窯的功能：

（1）回轉(zhuǎn)窯是一個燃料燃燒的設(shè)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(yōu)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(zhuǎn)窯是個熱交換設(shè)備：它是一個比較均勻的溫度場，可以滿足回轉(zhuǎn)窯是個高溫化學(xué)反應(yīng)設(shè)備：熟料礦物形成的不同階段有不同熟料生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)窯是一個輸送設(shè)備：用來輸送各種物料和讓氣流通過?；剞D(zhuǎn)窯還具有降解和利用一些可燃廢棄物的作用。

11、篦冷機(jī)是空氣驟冷式冷卻機(jī)，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(jīng)發(fā)展了四代，現(xiàn)在主要用的是第四代，推動篦式冷卻機(jī)。

12、第四代篦冷機(jī)的特點(diǎn)

（1）蓖床不再承擔(dān)輸送物料的任務(wù)，由新設(shè)置的機(jī)構(gòu)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(hù)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(jī)內(nèi)仍有可動部件，但僅限熟料輸送機(jī)構(gòu)，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(jī)就被省了，蓖床下結(jié)構(gòu)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(nèi)的供氣系統(tǒng)與蓖床的聯(lián)系以及冷卻機(jī)的操作和調(diào)節(jié)變得簡單，漏風(fēng)量也大為減小，因此使用阻力蓖板時平衡充氣梁內(nèi)風(fēng)壓所用的空氣密封裝置被簡化掉。

13、篦冷機(jī)的顯著特點(diǎn)：

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

第三章

玻璃池窯及有關(guān)熱工設(shè)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(tài)物質(zhì)。

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

4、投料池受侵蝕作用比較嚴(yán)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(jīng)常受到配合料的強(qiáng)烈侵蝕和機(jī)械磨損作用。

5、為什么玻璃池窯的胸墻要單獨(dú)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(jìn)行熱修，盡量減少胸墻和池壁的承重負(fù)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(dú)立的支撐體系，最后都將負(fù)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(jù)窯爐的種類以及窯爐各部分的工作特點(diǎn)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(jù)玻璃成分選用相應(yīng)的耐火材料。

（3）根據(jù)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(chǎn)的耐火材料。（5）要避免不同耐火材料之間的接觸反應(yīng)。

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(nèi)部通有冷卻水的無縫鋼管。由于冷卻水管內(nèi)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(shí)現(xiàn)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(zhì)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(yè)制度）。

其中玻璃液分隔設(shè)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(dú)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(shè)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(nèi)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(nèi)的格子體各個通道內(nèi)的氣流量及溫度自然地保持均勻。

11、玻璃窯操作原理-------作業(yè)制度

玻璃池窯的作業(yè)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(wěn)定的“四小穩(wěn)”“一大穩(wěn)”，“四小穩(wěn)”指的是溫度穩(wěn)、壓力穩(wěn)、泡界線穩(wěn)和液面穩(wěn)。“一大穩(wěn)”指的是熱工制度穩(wěn)。

12、退火窯包括

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

非熱絕緣區(qū)（非保護(hù)區(qū)）：熱風(fēng)循環(huán)冷卻區(qū)（Ret區(qū)）、過渡區(qū)（E區(qū)）、強(qiáng)制冷卻區(qū)（F區(qū)）

第四章

隧道窯與輥道窯

1、常見陶瓷窯：隧道窯（連續(xù)式、窯車式）、輥道窯（快速燒成、高效節(jié)能、自動化程度高、環(huán)保程度高）和梭式窯（用于燒制小批量、高質(zhì)量、高科技、高附加值的陶瓷產(chǎn)品以及實(shí)驗(yàn)室或試驗(yàn)室規(guī)模的陶瓷新產(chǎn)品小試、中試等）。

2、隧道窯的三個帶：預(yù)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(yīng)573℃時α-石英向β-石英的晶型轉(zhuǎn)變）和快冷部分（提高生產(chǎn)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(cè)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(nèi)。

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?shù)囊慌判】讎娙胨淼栏G內(nèi)，其作用是迫使隧道窯預(yù)熱帶內(nèi)的熱氣體向下流動產(chǎn)生攪動而使其內(nèi)的氣流溫度更加均勻。

循環(huán)氣幕：將隧道窯下部的冷氣體抽出，再由循環(huán)風(fēng)機(jī)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(jìn)入窯內(nèi)。

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(nèi)。

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(yù)熱帶內(nèi)冷熱氣體分層：從燒成帶流向預(yù)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(tuán)上浮，冷氣團(tuán)下降，從而照成預(yù)熱帶內(nèi)明顯的氣體產(chǎn)生明顯分層。氣體自然分層最直接的結(jié)果是在預(yù)熱帶內(nèi)氣流的溫度不均勻。

采取措施：設(shè)立攪動氣幕和循環(huán)氣幕來加強(qiáng)氣流的擾動等。

7、輥?zhàn)訛槭裁匆龀煽招慕Y(jié)構(gòu)/ 實(shí)驗(yàn)表明：輥?zhàn)拥目箯潖?qiáng)度與其壁厚成反比，即，管壁越薄，輥?zhàn)拥目箯潖?qiáng)度越高；但是輥?zhàn)颖谔?，其工藝制造較為困難。并且空心輥?zhàn)庸?jié)約材料、減輕自重。

8、為什么輥道窯能實(shí)現(xiàn)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?yàn)檩伒栏G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(dǎo)致的熱應(yīng)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(qiáng)（可實(shí)現(xiàn)性）：輥道窯具有很強(qiáng)的傳熱能力，這主要是因?yàn)閱纹破窡o需墊板，因而受到雙面加熱或者雙面冷卻，而且輥道窯內(nèi)的空間氣體厚度較大，所以煙氣的輻射率較大；冷卻帶冷風(fēng)垂直吹向制品，所以冷卻的對流換熱系數(shù)較大。

9、輥道窯之所以比隧道窯節(jié)能是因?yàn)椋?/p>

無窯車與窯具的蓄熱支出；煙氣量減少；可利用助燃熱風(fēng)助燃；加強(qiáng)保溫。

第二篇：無機(jī)非金屬熱工測量 1

一、膨脹式溫度計(jì)

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

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

②.溫度計(jì)保存和安裝時都應(yīng)使溫度計(jì)直立，且溫包應(yīng)在下面。

③.使用時檢查液柱是否脫離，測溫包內(nèi)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(jìn)入氣泡:將溫度計(jì)置于低溫，使液體進(jìn)入溫包，然后輕輕抖動使氣泡逸出。溫度計(jì)的使用

④.測量流體溫度時，溫度計(jì)應(yīng)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(dá)到中心線。它一般用來測量0-500℃的溫度，如環(huán)境溫度，蒸汽溫度，生料、煤粉、油及煤氣等溫度。對玻璃溫度計(jì)浸入方式的修正

大多數(shù)玻璃液體溫度計(jì)都是按全浸入方式校準(zhǔn)的，因?yàn)榘虢敕绞叫?zhǔn)的溫度計(jì)會由于環(huán)境溫度的變化引起較大的測量誤差。但是，全浸入型溫度計(jì)全浸入測量時讀數(shù)困難，于是，往往采用全浸入型溫度計(jì)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(xì)管感受到的溫度與被測介質(zhì)的溫度不同,其膨脹的增量(或減量)與介質(zhì)和環(huán)境的溫度差有關(guān)，修正值C的關(guān)系式:C=KN(t1-t2)℃

C—半浸入測量修正值,℃，代數(shù)相加到指示溫度上；

K—溫度計(jì)液體與玻璃管的膨脹系數(shù)差(對于水銀,K=0.00016/℃)；

N—露出被測介質(zhì)部分的細(xì)管長度,以溫度計(jì)標(biāo)尺的度數(shù)表示，℃；

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

它是利用兩種線膨脹系數(shù)不同的材料制成，有桿式和雙金屬片式兩種。

1）桿式溫度計(jì)：桿式溫度計(jì)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(jì)：這是一種利用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起構(gòu)成的一種溫度計(jì)。

3、壓力式溫度計(jì)

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

感溫元件（溫包和接頭管）、毛細(xì)管和盤簧管（或彈簧管）等元件構(gòu)成一個封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)充填的工作物質(zhì)：氣體、液體或低佛點(diǎn)液體的飽和蒸氣等。

測量時溫包被置于被測介質(zhì)中，溫包內(nèi)的工作物質(zhì)（如氣體）因溫度升高而壓力增大，該壓力變化經(jīng)毛細(xì)管傳給盤簧管并使其產(chǎn)生一定的變形，然后借助于指示機(jī)構(gòu)指示出被測的溫度數(shù)值。

溫包、毛細(xì)管、盤簧管、指示機(jī)構(gòu) 壓力表式溫度計(jì)構(gòu)造

溫包是直接與被測介質(zhì)相接觸來感受溫度變化的元件，因此要求它具有高的強(qiáng)度、小的膨脹系數(shù)、高的熱導(dǎo)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(zhì)的溫度，則溫包也可用不銹鋼來制造。

毛細(xì)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(xì)、長度愈長,則傳遞壓力的滯后現(xiàn)象就愈嚴(yán)重,即溫度計(jì)對被測的反應(yīng)越遲鈍。然而,在同樣的長度下毛細(xì)管越細(xì),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(jì) 1.溫包的安裝

壓力式溫度計(jì)的溫包應(yīng)全部插入被測介質(zhì)中，如果安裝在管道上，應(yīng)將溫包長度的一半處于管道中心線，而且應(yīng)是自上而下垂直安裝。若被測介質(zhì)對溫包材料有強(qiáng)烈腐蝕性，則應(yīng)將溫包裝在護(hù)套管中。2.毛細(xì)管安裝

毛細(xì)管應(yīng)遠(yuǎn)離熱源或冷源安裝，且安裝時應(yīng)引直不應(yīng)打折。3.指示部分安裝

⑴指示部分高度位置應(yīng)與溫包一致，否則應(yīng)調(diào)零修正； ⑵周圍環(huán)境溫度應(yīng)較穩(wěn)定，不低于5℃和高于60℃； ⑶周圍環(huán)境不應(yīng)有大量粉塵和對儀表有腐蝕性氣氛； ⑷不應(yīng)安裝在強(qiáng)烈振動場合，否則應(yīng)加減震裝置。

壓力表式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，防震，可遠(yuǎn)距離測量，但損壞后難修理，不能測點(diǎn)的溫度和表面溫度。它一般可用來指示或記錄熱工設(shè)備中的各種流體介質(zhì)溫度。工作介質(zhì)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(tài)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(jì)

熱電偶是目前世界上科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。

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

具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時間短等各種優(yōu)點(diǎn)。1.熱電偶結(jié)構(gòu)

（1）熱電極（2）絕緣套管（3）保護(hù)套管（4）接線盒

兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)(塞貝克效應(yīng))，而這種電動勢稱為熱電勢。

熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)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(bǔ)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(chǎn)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(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應(yīng)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(shù)的差，而不是熱電偶兩端溫度差的函數(shù)；：熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；

3：當(dāng)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(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢僅是工作端溫度的單值函數(shù)。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(zhì)（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(dǎo)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(dǎo)致電子運(yùn)動）5．熱電偶閉合回路的總熱電勢

對于由A和B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶閉合回路，設(shè)兩端溫度接點(diǎn)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(guān)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(shù)，即

EAB(T,T0)= f(T)－C從以上式子可以得到如下結(jié)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(diǎn)所處的溫度有關(guān)，與熱電偶絲的直徑、長度及沿程溫度分布無關(guān)。

只有用兩種不同性質(zhì)的材料才能組成熱電偶，相同材料組成的閉合回路不會產(chǎn)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(diǎn)的溫度有關(guān)。如果T0已知且恒定，則f（T0）為常數(shù)，回路總熱電勢EAB（T，T0）只是溫度T的單值函數(shù)。工程上所使用的各種類型的熱電偶均把E(t)和t的關(guān)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(zhì)導(dǎo)體定律

由一種均質(zhì)導(dǎo)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(chǎn)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(zhì)的。這條規(guī)律還要求熱電偶的兩種材料必須各自都是均質(zhì)的，否則會由于沿?zé)犭娕奸L度方向存在溫度梯度而產(chǎn)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(dǎo)體定律

在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，該導(dǎo)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(dǎo)體后，只要保證接入的每種導(dǎo)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(dǎo)線。只要儀表或?qū)Ь€處于穩(wěn)定的環(huán)境溫度，原熱電偶回路的熱電勢將不受接入儀表或?qū)Ь€的影響。

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

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

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

該定律說明當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)體A’和B’相連接，各有關(guān)接點(diǎn)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(dǎo)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(shù)和。EABB’A’(t,tn,t0)= EAB(t,tn)+ EA’B’(tn,t0)

中間溫度定律和連接導(dǎo)體定律是工業(yè)熱電偶測溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線的理論依據(jù)。

四、常用熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)和分類1．熱電偶的材料

雖然任意兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料都可以配對制成熱電偶，但是作為實(shí)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(yīng)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(shù)關(guān)系。

（2）能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理化學(xué)性能、熱電特性都較穩(wěn)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(dǎo)電率和低電阻溫度系數(shù)。

（4）具有較好的工藝性能，便于成批生產(chǎn)。具有滿意的復(fù)現(xiàn)性，便于采用統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

（1）鎢－錸系熱電偶（2）鎢－銥系熱電偶（3）其他非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

五、熱電偶測溫系統(tǒng)

熱電偶測溫系統(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、測量儀表及相應(yīng)的電路構(gòu)成的。

（一）熱電偶參考端的溫度處理 1.補(bǔ)償導(dǎo)線法

原理：在一定溫度范圍內(nèi)，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(dǎo)線為補(bǔ)償導(dǎo)線?；芈房偀犭妱轂?/p>

E=EAB(T,T0’)+EA’B’(T0’,T0)E=EAB(T,T0)

EAB(T0’,T0)=EA’B’(T0’,T0)

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

當(dāng)用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延長到某一溫度T0處（通常是環(huán)境溫度），然后再對冷端溫度進(jìn)行修正。3.冷端恒溫法

（1）把冷端引至冰點(diǎn)槽內(nèi)，維持冷端始終為0℃，但使用起來不大方便。

（2）把冷端用補(bǔ)償導(dǎo)線引至電加熱的恒溫器內(nèi) 4.補(bǔ)償電橋法

補(bǔ)償電橋法是在熱電偶測溫系統(tǒng)中串聯(lián)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(jìn)行檢定。熱電偶的檢定方法有兩種，比較法和定點(diǎn)法。

用被校熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量指標(biāo)，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(chǎn)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(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：它是由于補(bǔ)償導(dǎo)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(jì)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(yīng)盡可能保持垂直，以防止保護(hù)套管在高溫下產(chǎn)生變形，但在有流速的情況下，則必須迎著被測介質(zhì)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(yīng)安裝在有保護(hù)層的管道內(nèi)，以防止熱量散失。3)熱電偶安裝在負(fù)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(jìn)入，使讀數(shù)偏低。4)熱電偶的接線盒面蓋應(yīng)向上，入線口應(yīng)向下，以避免雨水或灰塵進(jìn)入接線盒，影響測量精度。

導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，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(jì)。優(yōu)點(diǎn)：測溫準(zhǔn)確度高，信號便于傳送。缺點(diǎn)：不能測太高的溫度，需外部電源供電，連接導(dǎo)線的電阻易受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生測量誤差。

一、熱電阻的特性

熱電阻是用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)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(biāo)化的熱電阻。

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

大多數(shù)金屬熱電阻隨其溫度升高而增加，當(dāng)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(shù)。電阻值Rt與溫度t（℃）的關(guān)系可表示為 Rt = R0（1 + At + Bt2 + Ct3）

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

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

式中，RT0 —— 熱力學(xué)溫度T0（K）時的電阻值；B —— 與半導(dǎo)體材料有關(guān)的常數(shù)。

雖然大多數(shù)金屬和半導(dǎo)體的電阻與溫度之間都存在著一定的關(guān)系，但并不是所有的金屬或半導(dǎo)體都能做成電阻溫度計(jì)。用于測溫的熱電阻（或熱敏電阻）應(yīng)滿足以下要求：（1）電阻溫度系數(shù)要大，以得到高敏感度；（2）在測溫范圍內(nèi)化學(xué)與物理性能要穩(wěn)定；（3）復(fù)現(xiàn)性要好；（4）電阻率要大，以得到小體積的元件，進(jìn)而保證熱容量和熱慣性小，使得對溫度變化的響應(yīng)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(shù)；（6）價格相對低廉。目前已被采用的電阻溫度計(jì)具有如下特點(diǎn)：

（1）在中低溫范圍內(nèi)其精確度高于熱電偶溫度計(jì)；

（2）靈敏度高，當(dāng)溫度升高1℃時，大多數(shù)熱電阻的阻值增加0.4%~0.6%，半導(dǎo)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(diǎn)大得多，因此不宜測量點(diǎn)溫度與動態(tài)溫度，半導(dǎo)體熱敏電阻雖然體積較小，但其穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性卻較差。

二、常用熱電阻元件1．鉑熱電阻

特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)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(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。它易于提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性，可以制成極細(xì)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(diǎn)：電阻溫度系數(shù)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(diǎn)：它的電阻值與溫度的關(guān)系是線性的，電阻溫度系數(shù)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(nèi)，銅的電阻溫度關(guān)系為 Rt = R0(1 + αt)

式中，α—— 銅的電阻溫度系數(shù)。3.鎳熱電阻

特點(diǎn)：電阻溫度系數(shù)較鉑大，約為鉑的1.5倍。在－50～150℃內(nèi)，其電阻與溫度關(guān)系為

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

大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，其電阻值與溫度的關(guān)系為 RT = AeB/T

半導(dǎo)體熱敏電阻通常用鐵、鎳、錳、鈷、鉬、鈦、鎂、銅等復(fù)合氧化物高溫?zé)Y(jié)而成。

與金屬熱電阻相比，半導(dǎo)體熱敏電阻具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）具有較大的負(fù)電阻溫度系數(shù)，約為－(3 ~ 6)%，因此靈敏度比較高；

（2）半導(dǎo)體材料的電阻率遠(yuǎn)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(diǎn)溫度與動態(tài)溫度；

（3）電阻值很大，故連接導(dǎo)線的電阻變化的影響可以忽略；

（4）結(jié)構(gòu)簡單。

它的缺點(diǎn)是同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)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(yàn)

1.比較法。2.兩點(diǎn)法：只需要冰點(diǎn)槽和水沸點(diǎn)槽，分別測得R0和R100，檢查R0值和R100/R0的比值是否滿足技術(shù)數(shù)據(jù)指標(biāo)。

六、熱電阻的選擇

熱電阻的選用原則、測溫范圍、測溫準(zhǔn)確度、測溫環(huán)境、成本。

一、溫度和溫標(biāo) 1．溫度

處在同一熱平衡狀態(tài)的所有的熱力學(xué)系統(tǒng)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(tǒng)的狀態(tài)所決定的一個數(shù)值相等的狀態(tài)函數(shù)，這個狀態(tài)函數(shù)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(biāo)志著物質(zhì)分子熱運(yùn)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(fā)生熱交換現(xiàn)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(xiàn)象才能停止。2．溫標(biāo)

溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。各種溫度計(jì)的刻度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。溫標(biāo)分經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際實(shí)用溫標(biāo) 1經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的基礎(chǔ)是利用物質(zhì)體膨脹與溫度的關(guān)系。認(rèn)為在兩個易于實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點(diǎn)之間所選定的測溫物質(zhì)體積的變化與溫度成線性關(guān)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(biāo)、華氏溫標(biāo)。類似的經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)還有蘭氏、列氏等，經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)在于它的局限性和隨意性 2.熱力學(xué)溫標(biāo)

特點(diǎn)：與選用的測溫介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，克服了經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)隨測溫介質(zhì)而變的缺陷，故稱它為科學(xué)的溫標(biāo)或絕對熱力學(xué)溫標(biāo)。由此而得的溫度稱為熱力學(xué)溫度。從此所有的溫度測量都以熱力學(xué)溫標(biāo)作為基準(zhǔn)。3.絕對氣體溫標(biāo)

由波義耳定律知，當(dāng)溫度一定時，一定質(zhì)量氣體的體積V和壓力P之間相當(dāng)嚴(yán)格地遵守 PV＝C的關(guān)系，而C是只取決于溫度的常數(shù)，故當(dāng)壓力和體積中之一恒定時，另一個就是溫度的單值函數(shù)。利用這一原理制造的溫度計(jì)稱為氣體溫度計(jì)，有定容式和定壓式兩種。這樣就把溫度測量轉(zhuǎn)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(yīng)的溫度為－273.15oC。為了使溫標(biāo)具有連續(xù)性，因而把－273.15oC定義為絕對溫度的零度。3國際溫標(biāo)

為了使用方便，國際上經(jīng)協(xié)商，決定建立一種既使用方便，又具有一定科學(xué)技術(shù)水平的溫標(biāo)，這就是國際溫標(biāo)的由來。具備的條件：盡可能接近熱力學(xué)溫標(biāo)，復(fù)現(xiàn)精度高，各國均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)同樣的溫標(biāo)，確保溫度量值的統(tǒng)一。用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，使用方便，性能穩(wěn)定引起溫度變化的因素很多，按其本質(zhì)可以分為兩種，一種是由轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化熱是非熱能量轉(zhuǎn)化的結(jié)果，而傳遞熱則是由溫差引起的熱傳遞現(xiàn)象造成的結(jié)果。

二、引起溫度變化的因素

1.能量轉(zhuǎn)化引起的溫度變化：

能量可以通過各種形式進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化（除核能）。其他能量向熱能的轉(zhuǎn)化是以顯熱、潛熱或兩者結(jié)合的形式存儲在特定的物系中。當(dāng)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(dāng)熱能以潛熱的形式存在時，物系不表現(xiàn)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?。盒什煌?具體轉(zhuǎn)化方式：

a.機(jī)械能向熱能的轉(zhuǎn)化：摩擦生熱和氣體按PVT關(guān)系進(jìn)行變化所造成的溫升；

b.電能向熱能的轉(zhuǎn)化：焦耳熱和珀耳帖效應(yīng)；

c.光能向熱能的轉(zhuǎn)換：按照斯忒潘--玻耳茲曼定率；

d.化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)換：以化學(xué)反應(yīng)熱（吸熱或放熱）、相變熱、溶解熱和稀釋熱等幾種形式轉(zhuǎn)化為熱能： e.核能向熱能的轉(zhuǎn)化：衰變、裂變和聚變?nèi)N形式。2.熱量傳遞引起的溫度變化：

1.熱傳導(dǎo)2．對流傳熱3．輻射傳熱

三、溫度所能引起的變化

熱的機(jī)械效應(yīng)：固體熱膨脹、氣體的熱效應(yīng)、流體熱膨脹。熱的幅射效應(yīng)：可見光、紅外光、彈性系數(shù)變化

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

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

四、溫度測試的意義和作用 硅酸鹽工業(yè)傳熱過程：

原料烘干、水泥熟料燒成、玻璃熔融、陶瓷燒結(jié)、溫度（被控參數(shù)）

在很多其他化工參數(shù)的檢測中，測量原理都是與溫度的測量直接相關(guān)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(zhì)的某些物理特性是溫度的函數(shù)，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(jù)溫度測量儀表的使用方式，通?？煞譃榻佑|法與非接觸法兩大類。1.測溫方法 1.接觸法

當(dāng)兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達(dá)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(jì)，就可以用它對另一個物體實(shí)現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。特點(diǎn)：溫度計(jì)要與被測物體有良好的熱接觸，使兩者達(dá)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(diǎn)：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(yùn)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(zhuǎn)或反應(yīng)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(jī)非金屬熱工測量 2

1.在水泥回轉(zhuǎn)窯的熱工測量中,風(fēng)量的測量項(xiàng)目：

一、二次風(fēng)、窯廢氣、加熱機(jī)廢氣、冷卻機(jī)鼓風(fēng)及廢氣、風(fēng)掃磨窯頭抽風(fēng)、分解爐二次抽風(fēng),生料提升泵送料風(fēng)等。

2.入窯二次風(fēng)溫度最好不用普通熱電偶測量，為什么？

周圍環(huán)境（熟料、窯皮、火焰）溫度很高,輻射傳熱影響相當(dāng)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(huán)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(dá)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(jì)是利用物體受熱膨脹的原理制成的溫度計(jì)，主要有液體膨脹式溫度計(jì)、固體膨脹式溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)三種。

4.溫度計(jì)的使用①.使用前必須經(jīng)過校正。②.溫度計(jì)保存和安裝時都應(yīng)使溫度計(jì)直立，且溫包應(yīng)在下面。③.使用時檢查液柱是否脫離，測溫包內(nèi)是否含有氣泡。④.測量流體溫度時，溫度計(jì)應(yīng)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(dá)到中心線。

5.對玻璃溫度計(jì)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(xì)管感受到的溫度與被測介質(zhì)的溫度不同,其膨脹的增量(或減量)與介質(zhì)和環(huán)境的溫度差有關(guān)，修正值C的關(guān)系式:C=KN(t1-t2)℃C—半浸入測量修正值,℃；K—溫度計(jì)液體與玻璃管的膨脹系數(shù)差；N—露出被測介質(zhì)部分的細(xì)管長度；t1—溫包的溫度，℃；t2—環(huán)境溫度，℃。6.固體膨脹式溫度計(jì)是利用兩種線膨脹系數(shù)不同的材料制成，有桿式和雙金屬片式兩種。1）桿式溫度計(jì)：桿式溫度計(jì)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(jì)：這是一種利用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起構(gòu)成的一種溫度計(jì)。

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

9.壓力表式溫度計(jì)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，防震，可遠(yuǎn)距離測量，但損壞后難修理，不能測點(diǎn)的溫度和表面溫度。它一般可用來指示或記錄熱工設(shè)備中的各種流體介質(zhì)溫度。工作介質(zhì)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(tài)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(jì) 1.是將溫度信號轉(zhuǎn)換成電勢（mV）信號，配以測量毫伏的儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度的測量或溫度信號的轉(zhuǎn)換。2.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時間短等。

11.熱電偶結(jié)構(gòu)：熱電極,絕緣套管,保護(hù)套管,接線盒 12.熱電偶的工作原理：兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)(塞貝克效應(yīng))，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(zhì)（電子密度）和接觸面溫度的高低。

14.熱電偶的基本定律：均質(zhì)導(dǎo)體定律；中間導(dǎo)體定律 ；中間溫度定律；連接導(dǎo)體定律

15.熱電偶的材料1）兩種材料所組成的熱電偶應(yīng)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(shù)關(guān)系。（2）能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理化學(xué)性能、熱電特性都較穩(wěn)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(dǎo)電率和低電阻溫度系數(shù)。（4）具有較好的工藝性能，便于成批生產(chǎn)。具有滿意的復(fù)現(xiàn)性，便于采用統(tǒng)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(tǒng)是由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、測量儀表及相應(yīng)的電路構(gòu)成的。

18.補(bǔ)償導(dǎo)線法在一定溫度范圍內(nèi)，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(dǎo)線為補(bǔ)償導(dǎo)線。計(jì)算修正法：當(dāng)用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端延長到某一溫度T0處（通常是環(huán)境溫度），然后再對冷端溫度進(jìn)行修正。

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

補(bǔ)償電橋法：補(bǔ)償電橋法是在熱電偶測溫系統(tǒng)中串聯(lián)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(diǎn)法。

比較法：用被校熱電偶和標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量指標(biāo)。20.熱電偶測溫誤差分析

（1）分度誤差：指檢定時產(chǎn)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(bǔ)償導(dǎo)線的誤差：它是由于補(bǔ)償導(dǎo)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(jì)誤差（儀表誤差）

21.硅酸鹽工廠生產(chǎn)過程中，哪些設(shè)備和工藝控制涉及到壓力的？ 水泥生產(chǎn)工藝；陶瓷生產(chǎn)工藝；其他硅酸鹽產(chǎn)品

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

23.液柱式測壓原理的缺點(diǎn)：

(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(chǎn)生變形，帶動其他組件和指針，再壓力計(jì)量單位刻度的 表盤或標(biāo)尺上指示瞬間介質(zhì)壓力。特點(diǎn)：儀表結(jié)構(gòu)簡單；使用方便；精度較高；測量范圍廣；造價低，讀數(shù)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(yè)上常用電信號壓力表：電阻式遠(yuǎn)傳壓力表；霍爾式遠(yuǎn)傳壓力表；差動變壓器式遠(yuǎn)傳壓力表

28.差動變壓器式遠(yuǎn)傳壓力表原理：彈簧變形引起鐵心移動。鐵心移動引起負(fù)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(kuò)散硅式差壓變送器

使用范圍：可用于連續(xù)測量差壓、正壓、負(fù)壓、液位、密度等，與節(jié)流裝置配合，可測液體（氣體）流量。

30.電容式差壓變送器特點(diǎn)：無杠桿機(jī)構(gòu)；無機(jī)械傳動和調(diào)整裝置；結(jié)構(gòu)簡單；精度高；穩(wěn)定性好；高可靠性；高抗震性。

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

32.熱導(dǎo)式真空計(jì)原理：根據(jù)低壓強(qiáng)下氣體的熱導(dǎo)率和壓力關(guān)系。具體如下：假設(shè)燈絲由導(dǎo)熱損失的熱量與加熱電流I所產(chǎn)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(dǎo)線的遷移熱量。若由于壓力減少而使E1減少，則當(dāng)I不變時，方程將失去平衡，使燈絲溫度發(fā)生變化。由此可以根據(jù)燈絲溫度變化來衡量壓力變化。33.電離真空計(jì)由陰極電離規(guī)管和測量電路組成。34.電離規(guī)管由陰極（燈絲），螺旋形柵極（加速）和圓筒收集極構(gòu)成。特點(diǎn)：具有良好的線性關(guān)系和穩(wěn)定性；測量精度高；量程寬；可連續(xù)讀數(shù)；

能測氣體和蒸汽的全壓強(qiáng)；能迅速反映出氣體壓強(qiáng)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(tǒng)組成：取壓口、壓力信號導(dǎo)管、壓力表及附件。37取壓原則：

A選擇被測介質(zhì)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(dāng)管道中有突出時，取壓口在突出物的上流方向一側(cè)。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(yīng)大于2D及3D(D為管道內(nèi)徑)。C 測量液體時，取壓點(diǎn)在管道截面下側(cè)，測量氣體時，取壓點(diǎn)在管道橫截面上側(cè)。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(jìn)行氣體分析（吸收法）。分析順序：先CO2，后O2，最后是CO。

39熱導(dǎo)式分析儀原理： 利用物質(zhì)在傳熱上的特征對物質(zhì)進(jìn)行定量分析 40紅外線分析法原理：當(dāng)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(guān)系服從朗伯--比爾(Lambert-Beer)吸收定律，即某些氣體對紅外光進(jìn)行有選擇性吸收，其吸收強(qiáng)度變化取決于被測氣體的濃度。

41二氧化鋯分析儀原理：應(yīng)用固體電介質(zhì)氧化鋯構(gòu)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(jī)測定步驟：

1測定最好是在窯的操作穩(wěn)定時進(jìn)行。測定時先將溫度表的起點(diǎn)撥在當(dāng)時的冷端溫度上。

2在不穩(wěn)定時，應(yīng)注意窯的操作變動情況，對來料多少、風(fēng)門大小、風(fēng)量調(diào)整等都應(yīng)加以記錄。3正?；虿徽r的二次空氣溫度均需分別測量三次。4當(dāng)溫度跳動比較大時，每點(diǎn)最少測量半小時，如波動不大，每點(diǎn)測定10min 即可

43冷卻機(jī)的熱平衡表示如下：

熱量收入＝熟料進(jìn)冷卻機(jī)帶入的熱＋入冷卻機(jī)空氣顯熱

熱量支出＝二次空氣帶出熱量＋出冷卻機(jī)熟料帶出熱量＋冷卻機(jī)煙囪排風(fēng)顯熱＋冷卻機(jī)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(fā)生故障，即可利用短暫的停窯時間，在窯外將袋蓋卸下，進(jìn)行必要的維修。熱電偶穿過伸入袋內(nèi)，并用螺母緊固在焊接袋蓋的支架上，空心軸伸入窯內(nèi)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(jī)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(dāng)袋體轉(zhuǎn)到下部時，袋內(nèi)即裝入物料，由熱電偶檢測。當(dāng)袋體轉(zhuǎn)到上部時，通過電源接點(diǎn)與接片的接觸，使小電機(jī)通電，帶動空心軸及焊在其端部的刀桿旋轉(zhuǎn)，用機(jī)械力將袋內(nèi)已測過溫度之物料攪落，使袋子倒空，防止了袋子發(fā)生堵死的故障。44測量表面溫度的儀器

表面熱電偶溫度計(jì)；輻射感溫器；半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)；紅外線測溫儀 45電阻溫度計(jì)

熱電阻是用金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成的感溫元件。

優(yōu)點(diǎn)：測溫準(zhǔn)確度高，信號便于傳送。缺點(diǎn)：不能測太高的溫度，需外部電源供電，連接導(dǎo)線的電阻易受環(huán)境溫度影響而產(chǎn)生測量誤差。電阻值Rt與溫度t（℃）的關(guān)系可表示為

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

46用于測溫的熱電阻（或熱敏電阻）應(yīng)滿足以下要求：（1）電阻溫度系數(shù)要大，以得到高敏感度；（2）在測溫范圍內(nèi)化學(xué)與物理性能要穩(wěn)定；（3）復(fù)現(xiàn)性要好；（4）電阻率要大，以得到小體積的元件，進(jìn)而保證熱容量和熱慣性小，使得對溫度變化的響應(yīng)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(shù)；（6）價格相對低廉。

47目前已被采用的電阻溫度計(jì)具有如下特點(diǎn)

（1）在中低溫范圍內(nèi)其精確度高于熱電偶溫度計(jì)；（2）靈敏度高，當(dāng)溫度升高1℃時，大多數(shù)熱電阻的阻值增加0.4%~0.6%，半導(dǎo)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(diǎn)大得多，因此不宜測量點(diǎn)溫度與動態(tài)溫度，半導(dǎo)體熱敏電阻雖然體積較小，但其穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性卻較差。

48鉑熱電阻特點(diǎn)：精度高，穩(wěn)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(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。它易于提純，復(fù)現(xiàn)性好，有良好的工藝性，可以制成極細(xì)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(diǎn)：電阻溫度系數(shù)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(dǎo)體熱敏電阻具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）具有較大的負(fù)電阻溫度系數(shù)，約為－(3 ~ 6)%，因此靈敏度比較高；（2）半導(dǎo)體材料的電阻率遠(yuǎn)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(diǎn)溫度與動態(tài)溫度；（3）電阻值很大，故連接導(dǎo)線的電阻變化的影響可以忽略；（4）結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)是同種半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性分散性大，非線性嚴(yán)重，元件性能不穩(wěn)定，因此互換性差，精度較低。50熱電阻的校驗(yàn)1.比較法2.兩點(diǎn)法

51熱電阻的選用原則：測溫范圍；測溫準(zhǔn)確度；測溫環(huán)境；成本。溫標(biāo)是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺。各種溫度計(jì)的刻度數(shù)值均由溫標(biāo)確定。溫標(biāo)：經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)；熱力學(xué)溫標(biāo)；國際實(shí)用溫標(biāo) 氣體溫度計(jì)，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(zhuǎn)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(jù)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(dāng)兩個物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時間達(dá)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(jì)，就可以用它對另一個物體實(shí)現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。

特點(diǎn)：溫度計(jì)要與被測物體有良好的熱接觸，使兩者達(dá)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(diǎn)：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(yùn)動物體的溫度和快速度變化的溫度。

54電離真空計(jì)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(shí)際流速的測量，研究流場內(nèi)流體的運(yùn)動狀態(tài)；2.通過實(shí)際流速的測量，觀察與設(shè)計(jì)值的偏差；3.通過測量流速后，計(jì)算流體的流量。

56流量計(jì)的種類（1）速度式流量計(jì)；（2）容積式流量計(jì)；（3）節(jié)流式流量計(jì)；（4）繞流式流量計(jì)；（5）感應(yīng)式流量計(jì)。

57基本動壓測速管是根據(jù)流體在管道中流動受到阻礙時其動能會轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能的原理測量管道中某截面上若干點(diǎn)的動壓力，由若干點(diǎn)的平均動壓力可間接計(jì)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(jīng)90°彎管時，由于流體的慣性作用，外彎管壁面的壓強(qiáng)大于內(nèi)彎管壁面壓強(qiáng)。在內(nèi)、外彎管壁45°處取壓，送至差壓變送器，可直接測出這一壓強(qiáng)差。壓強(qiáng)差的大小，與流體流經(jīng)彎管的平均速成函數(shù)關(guān)系。只要測出此壓強(qiáng)差的大小，便可確定液體經(jīng)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(huán)境的溫差；④測溫準(zhǔn)確度與響應(yīng)速度；⑤表面形狀與狀態(tài)。60影響接觸式表面測溫測量準(zhǔn)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(dǎo)熱能力;(c)表面溫度與環(huán)境溫度的溫差；(d)表面溫度傳感器的類型。

61導(dǎo)熱誤差分析1.應(yīng)將外露部分實(shí)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(yīng)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(shù)α1，減少測溫誤差；4.減小套管的導(dǎo)熱系數(shù)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(nèi)的傳熱量2．沿?zé)犭娕继坠芟蛲鈱?dǎo)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(tài)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(tǒng)的黑度系數(shù)εn；(2)增大氣體-熱電偶之間的對流換熱系數(shù)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(shù)而減小測量誤差。65轉(zhuǎn)子流量計(jì)

當(dāng)流體沿錐形圓管自下而上流過轉(zhuǎn)子時，在轉(zhuǎn)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(huán)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(huán)形截面積增大，流速降低，達(dá)到新的平衡。

容積法的實(shí)質(zhì)在于累計(jì)單位時間內(nèi)被計(jì)量的流體的容積。容積式流量計(jì)一般用于測量粘性液體（脂肪酸、重油、潤滑油及其他石油產(chǎn)品等）的流量，也可用于氣體流量的測66量。容積式流量計(jì)的測量機(jī)構(gòu)是安裝在管道截面中的測量室，測量室的容積經(jīng)過標(biāo)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(jì)中的計(jì)數(shù)器累計(jì)從測量室中流過的流體容積。

67電磁流量計(jì)的特點(diǎn)1． 測量導(dǎo)管內(nèi)無可動部件或突出于管內(nèi)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(guān)系，并且不受液體的物理性質(zhì)（溫度、壓力、粘度）變化和流動狀態(tài)的影響。同時流速范圍也廣，儀表滿刻度可適應(yīng)1～10m/s的流速變化，這是一般流量計(jì)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(jì)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(jì)，它的測量范圍也大，量程比可高達(dá)1:10；5． 電磁流量計(jì)為無干擾測量，不產(chǎn)生流體的壓力損失。

68電磁流量計(jì)的局限性和不足之處：

1． 被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電的液體（電導(dǎo)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(zhuǎn)換器到變送器的最大距離也因被測液體的導(dǎo)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(dǎo)管上的，使其工作壓力也受到一定限制。

69標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用條件(1)被測介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道截面連續(xù)地流動(2)管道內(nèi)的流束（流動狀態(tài)）應(yīng)該是穩(wěn)定的。(3)被測介質(zhì)在通過節(jié)流裝置時應(yīng)不發(fā)生相變，如液體不發(fā)生蒸發(fā)，溶解在液體中的氣體不會釋放出來。(4)在離節(jié)流裝置前后各有2D長的一段管道的內(nèi)表面上不能有凸出物和明顯的粗糙不平現(xiàn)象。(5)在節(jié)流裝置前后應(yīng)有足夠長度的直管段，一般，節(jié)流件前有十倍管長，節(jié)流件后有五倍長的直管段。節(jié)流裝置與差壓計(jì)共同組成了節(jié)流式流量計(jì)。工業(yè)上使用的傳統(tǒng)差壓計(jì)主要有雙管式、環(huán)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(huán)方式：強(qiáng)制循環(huán)、自然循環(huán)

在中低溫純余熱發(fā)電系統(tǒng)中，一般設(shè)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(tǒng)、排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及測控系統(tǒng)這六大部分。

72根據(jù)窯內(nèi)燒成過程的不同，隧道窯可以分為預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶這三個帶。

73輥道窯也分為三個帶 ： 預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶 74測量過程，實(shí)質(zhì)上就是被測參數(shù)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(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程，而過程測量儀表就是實(shí)現(xiàn)變換、比較的工具。

75直接測量是將被測參數(shù)直接以一定的標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)代人一定的公式，計(jì)算出所要求的被測參數(shù)值。例如用節(jié)流裝置測量流量時，在測出節(jié)流裝置前后的壓差以后，代人流量方程式就可以計(jì)算出所對應(yīng)的流量值。77測量誤差的目的就在于用來判斷測量結(jié)果的可靠程度。78測量誤差的分類：系統(tǒng)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(shù)進(jìn)行反行程（即逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果是：相同的被測參數(shù)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(dá)測量代表對被測量參數(shù)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(zhuǎn)角位移Δa與引起此位移的被測參數(shù)變化量ΔX之比表示

81衡量造成動態(tài)誤差的因素，通常用時間常數(shù)和滯后時間來表達(dá)。82旋風(fēng)預(yù)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(fēng)筒氣固分離效率的主要因素：（1）旋風(fēng)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(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口的類型與尺寸：

進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)應(yīng)以保證能沿切向入筒，減小渦流干擾為佳。(3)出風(fēng)管(內(nèi)筒)的尺寸和插人深度: 一般來說，出風(fēng)管(內(nèi)筒)的直徑越小，插入深度越深，旋風(fēng)筒的氣固分離效率越高。(4)旋風(fēng)筒的高度：增加旋風(fēng)筒的高度有利于氣固分離效率的提高

84影響旋風(fēng)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(fēng)閥的嚴(yán)密程度。

85影響旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)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(xiàng)措施：（1）選擇合理的喂料位置：(2)選擇適當(dāng)?shù)墓艿里L(fēng)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(fā)新型高效、低阻的旋風(fēng)筒（2）開發(fā)新型換熱管道（3）開發(fā)新型鎖風(fēng)閥（4）開發(fā)新型撒料裝置

86預(yù)分解窯的特點(diǎn)(與其它窯相比）

1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：窯尾增設(shè)了一個分解爐，承擔(dān)了原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的大量碳酸鈣分解的任務(wù)；2）熱工特點(diǎn)： 窯尾增加“第二熱源”，大部分燃料從分解爐內(nèi)加入，改善了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)內(nèi)的熱力分布格局，大大地減輕了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐火襯料的熱負(fù)荷，延長了回轉(zhuǎn)窯的壽命。

3)工藝特點(diǎn)：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(jìn)行，燃料與生料粉處于同一空間且高度分散，燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量能及時高效地傳遞給預(yù)熱后的生料，使燃燒、換熱及碳酸鈣分解過程都得以優(yōu)化，使水泥熟料煅燒工藝更完善。

87預(yù)分解爐種類：旋風(fēng)式、噴騰式、懸浮式、流化床式 88冷卻機(jī)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(yīng)：工業(yè)純鐵、硅鋼等鐵磁材料在機(jī)械力的作用下磁導(dǎo)率發(fā)生變化；

91壓力測量方法的分類:液體式壓力計(jì)；彈性式壓力計(jì)；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?zhǔn)险婵沼?jì)；基于導(dǎo)熱作用原理：電阻真空計(jì)，熱電偶真空計(jì)；基于電離作用原理：熱陰極式，冷陰極式，放射性真空計(jì)。93根據(jù)測定氣體熱傳導(dǎo)方法的不同，熱導(dǎo)式真空計(jì)分為電阻真空計(jì)和熱電偶真空計(jì)兩種。

電阻真空計(jì)由電阻式規(guī)管和測量電路兩部分組成。熱偶真空計(jì)由熱偶規(guī)管和測量電路組成。熱偶規(guī)管主要由玻璃殼、鉑絲、熱電偶構(gòu)成。

電離真空計(jì)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(jì)由熱陰極電離規(guī)管和測量電路組成。94電離規(guī)管由陰極（燈絲）、螺旋形柵極（加速極）和圓筒形收集極構(gòu)成。

第四篇：無機(jī)非金屬材料

緒論

1.在晶體結(jié)構(gòu)上，某結(jié)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(xué)鍵的特點(diǎn)，例如高的鍵能和強(qiáng)大的鍵極性等，賦予了這一大類材料以高熔點(diǎn)，高強(qiáng)度，耐磨損，高硬度，耐腐蝕及抗氧化的基本屬性和寬廣的導(dǎo)電性，導(dǎo)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(dǎo)性也是新近在這類材料上發(fā)現(xiàn)的。

2.在化學(xué)組成上，隨著無機(jī)新材料的發(fā)展，無機(jī)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(tài)和形狀也趨于多樣化，復(fù)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(jié)構(gòu) 和性質(zhì) 玻璃的結(jié)構(gòu)

晶態(tài)：周期性，對稱性，幾何形態(tài)，質(zhì)點(diǎn)排列，自限性，均一性，異向性，穩(wěn)定性，遠(yuǎn)程有序。非晶態(tài)：進(jìn)程有序，遠(yuǎn)程無序。玻璃的通性

1）各向同性

2）介穩(wěn)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(zhì)點(diǎn)來不及形成晶體的有規(guī)則排列，系統(tǒng)的內(nèi)能尚未處于最低值，從而處于介穩(wěn)態(tài)，在一定的外界條件下，它們?nèi)跃哂?自發(fā)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能較低的晶體的趨勢。

3）無固定熔點(diǎn)

4）性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性 無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說

1）玻璃結(jié)構(gòu)與晶體一樣，具有三位方向發(fā)展的連續(xù)無序網(wǎng)架形式，硅氧四面體為最小結(jié)構(gòu)單位，但不象晶體那樣，對稱均勻地聯(lián)結(jié)成空間網(wǎng)絡(luò)（有序），而是相互不規(guī)則地聯(lián)結(jié)在一起（無序），配位數(shù)小的結(jié)構(gòu)團(tuán)構(gòu)成無限伸展的無序空間網(wǎng)絡(luò)。）玻璃中的質(zhì)點(diǎn)雖然不具有規(guī)則的格子 排列，但在大致固定的平衡位置上震動的玻璃網(wǎng)絡(luò)中的正常離子數(shù)與晶體中的配位數(shù) 也應(yīng)該近似。）網(wǎng)絡(luò)外體的離子填充在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空隙中，對于整體來說 是統(tǒng)計(jì)分布的，為了使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

具有一定的穩(wěn)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(guī)則: A 每個氧離子應(yīng)該與不超過兩個陽離子相聯(lián)。

B 在中心陽離子周圍的氧離子 配位數(shù)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(xiàn)

簡答題： 石英玻璃-堿硅玻璃-鈉鈣硅玻璃結(jié)構(gòu)性能發(fā)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(wǎng)絡(luò)形成的獨(dú)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(fā)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(xiàn)非橋氧，使硅氧網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)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(jié)果使玻璃結(jié)構(gòu)減弱，疏松，并導(dǎo)致一系列物理化學(xué)性質(zhì)的變壞，而且堿金屬含量越高，性能變差越 嚴(yán)重，因此，二元堿硅玻璃一般無使用價值

3）當(dāng)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(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn) 為使結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，從而表現(xiàn)為一系列物化性質(zhì)的加強(qiáng)，從而使鈉鈣硅玻璃性能優(yōu)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(qiáng)比鈉離子大得多，具有強(qiáng)化玻璃結(jié)構(gòu)和限制鈉離子活動的作用

補(bǔ)網(wǎng)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(chǎn)生硼氧四面體[B04],而形成硼酸鹽玻璃。在一定范圍內(nèi)，堿金屬氧化物提供的氧使硼氧三角體[B03]轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆蓸蜓踅M成的硅氧四面體，導(dǎo)致B203玻璃從原來的兩度空間的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)，使玻璃的各種物理性質(zhì)與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，相應(yīng)地向著相反的方向變化。玻璃結(jié)構(gòu)中的陽離子的分類

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

A 每個氧化物應(yīng)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(shù)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(wǎng)絡(luò)外體或網(wǎng)絡(luò)修飾體：某些氧化物不能單獨(dú)生成玻璃，不參加網(wǎng)絡(luò)而使其陽離子分布在四面體之間的空隙中，以保持網(wǎng)絡(luò)中局部地區(qū)的電中性，因?yàn)樗麄兊闹饕饔檬翘峁╊~外的氧離子，從而改變網(wǎng)絡(luò)，故稱為網(wǎng)絡(luò)外體或網(wǎng)絡(luò)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(shù)小的陽離子，可以部分地參加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(xiàn)非橋氧，使玻璃結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)致一系列性能變化，但由于堿金屬離子的斷網(wǎng)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(yīng)：在二元堿硅玻璃中，當(dāng)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(zhì)不是呈直線變化的，而出現(xiàn)明顯的極值。2）二價金屬氧化物：

CaO是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，Ca2+離子的配位數(shù)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(tài)（4或6），但多數(shù)位于八面體中，屬于網(wǎng)絡(luò)外體，在鈉鈣硅玻璃中，若以MgO取代CaO，將使玻璃結(jié)構(gòu)疏松，導(dǎo)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(diào)節(jié)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(jìn)入溶液，產(chǎn)生脫片現(xiàn)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(yuǎn)（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(tài) PbO中組成一種四方錐體[PbO4]的結(jié)構(gòu)單元，一般 認(rèn)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(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)使PbO-SiO2系統(tǒng)

具有很大的 玻璃形成區(qū)，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(tài)，在鈉硅酸鹽玻璃中，當(dāng)Na2O/Al2O3大于1 時，Al3+均位于四面體中，小于1時，則作用為網(wǎng)絡(luò)外體位于八面體中，當(dāng)Al3+位于鋁氧四面體[AlO4]中時，則與硅氧四面體組成了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，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(jìn)入硅氧網(wǎng)絡(luò)中，把由于Na+的引入而產(chǎn)生的斷裂網(wǎng)絡(luò)通過[AlO4]重新連接起來，使玻璃結(jié) 構(gòu)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(xué)性能有不良影響，在硅酸樣玻璃中，當(dāng)以Al2O3取代SiO2時，介電損耗和導(dǎo)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?，F(xiàn)象。玻璃的生成規(guī)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(guān)鍵是從動力學(xué)角度研究以多快速度冷卻給定熔體，以避免出現(xiàn)可探測的晶體，卡曼認(rèn)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(guān)系曲線，晶核生長速率與過冷關(guān)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(xiàn)極大值時，熔體在此溫度設(shè)有適宜的結(jié)晶條件，當(dāng) 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(xué)條件 2）動力學(xué)條件 3）結(jié)晶化學(xué)條件:

①鍵強(qiáng)---元素與氧結(jié)合的單鍵強(qiáng)度，負(fù)離子團(tuán)[SiO4] 4-,[Si2O7] 6-

A 網(wǎng)絡(luò)形成體單鍵強(qiáng)度大于334.9。

B中間體251.2~334.9。

C 網(wǎng)絡(luò)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(zhì)—電子，正離子狀態(tài)，無方向性。C 共價鍵化合物---分子結(jié)構(gòu)---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(zhì)，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(jié)構(gòu)的配位多面體，構(gòu)成進(jìn)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(gòu)成遠(yuǎn)程無序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成玻璃的傾向大。

③熔體結(jié)構(gòu)----[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(jié)晶易，形成玻璃難。O/Si決定著負(fù)離子團(tuán)的大小和聚合度。負(fù)離子團(tuán)結(jié)構(gòu)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(zhì)參與下相界、結(jié)構(gòu)缺陷等無關(guān)的成核過程，又稱為本征成核或自發(fā)成核。

當(dāng)玻璃熔體處于過冷態(tài)時，由于熱運(yùn)動引起組成和結(jié)構(gòu)上的起伏，一部分變成晶相。晶相內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的有規(guī)則排列導(dǎo)致體積自由能減小。然而在新相產(chǎn)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(dāng)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(dāng)新相達(dá)到一定大?。ㄅR界值）時，界面對體積的比例就減小，系統(tǒng)的自由能減小，這時新生相就可能穩(wěn)定成長。這種可能穩(wěn)定成長的新相區(qū)域成為晶核。那些較小的不能穩(wěn)定成長的新相區(qū)域成為晶胚。

2）非均勻成核

定義：依靠相界、晶界或基質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(jié)晶的因素主要有：

1）溫度

當(dāng)熔體從Tm冷卻時，ΔT增大，成核和晶體生長的驅(qū)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(dāng)溫度降低時（遠(yuǎn)在Tm點(diǎn)以下），粘度對質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的阻礙作用限制著結(jié)晶速度，尤其是限制晶核長大的速度。

3）雜質(zhì) 雜質(zhì)的引入會促進(jìn)結(jié)晶，雜質(zhì)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(zhuǎn)變?yōu)榫唷?）界面能 固體的界面能越小，核的生長所需的能量越低，結(jié)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(nèi)部質(zhì)點(diǎn)遷移，某些組分分別濃集（偏聚），從而形成化學(xué)組成不同的兩個相，此過程稱為分相。玻璃的理論強(qiáng)度和實(shí)際強(qiáng)度

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

2）提高玻璃機(jī)械強(qiáng)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(fù)合材料等。

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

表面處理：膨脹系數(shù)小的涂層。

微晶化：析出細(xì)小晶體，分散應(yīng)力，阻止裂紋擴(kuò)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(jié)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(diǎn)變化：

多晶轉(zhuǎn)變； 鹽類分解； 生成低共融混合物； 形成復(fù)鹽； 生成硅酸鹽； 排出結(jié)晶水和吸附水； 固相熔融向液相轉(zhuǎn)變。玻璃的形成

玻璃形成過程的速度實(shí)際上取決于石英砂粒的溶解擴(kuò)散速度。

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

玻璃液的均化包括對其化學(xué)均化和熱均化兩個方面的要求

1）定義：在玻璃形成階段結(jié)束后，在玻璃液中，仍帶有與主體玻璃化學(xué)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(kuò)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(chǎn)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(chǎn)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(yōu)缺點(diǎn): 1)錫中所含各種雜質(zhì)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??；

3）錫熔點(diǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)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?。?/p>

6）錫液有極低的粘度，這表明有良好的熱對流的運(yùn)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(zhì)的主要缺點(diǎn)是Sn極易氧化為SnO和SnO2，它不利于玻璃的拋光，同時又是產(chǎn)生虹彩、沾錫、光畸變等玻璃缺陷的主要原因，為此采用保護(hù)氣體。

第四章 玻璃的退火與淬火

玻璃的應(yīng)力：

熱應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力

1）熱應(yīng)力：玻璃中由于 存在溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力。

按其存在特點(diǎn)分為：暫時應(yīng)力和永久應(yīng)力。

暫時應(yīng)力： 在溫度低于應(yīng)變點(diǎn)時，處于彈性變形溫度范圍內(nèi)（即脆性狀態(tài)）的玻璃在經(jīng)受不均勻的溫度變化時所產(chǎn)生的熱應(yīng)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(yīng)力成為暫時應(yīng)力。

永久應(yīng)力: 當(dāng)玻璃內(nèi)外溫度 相等所殘留的熱應(yīng)力

將一玻璃板加熱到高于玻璃應(yīng)變點(diǎn)以上的某一溫度，待均熱后板兩面均勻自然冷卻，經(jīng)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(yīng)力而內(nèi)層為壓應(yīng)力，由于應(yīng)變點(diǎn)以上的玻璃具有粘彈性，即此時的玻璃為可塑狀態(tài)，在受力后會產(chǎn)生位移和變形，使由溫度梯度 所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消失。這個過程成為應(yīng)力松弛過程，這時的玻璃內(nèi)外層雖存在著溫度梯度但不存在應(yīng)力。當(dāng)玻璃冷卻到應(yīng)變點(diǎn)以下，玻璃已成為彈性體，以后的降溫與應(yīng)力變化與前述的產(chǎn)生暫時應(yīng)力情況相同，待冷卻到室溫時，雖然消除了應(yīng)變點(diǎn)以下產(chǎn)生的應(yīng)力，但不能消除應(yīng)變點(diǎn)以上所產(chǎn)生的應(yīng)力，此時，應(yīng)力方向恰好相反，即表面為壓應(yīng)力，內(nèi)部為張應(yīng)力，這種應(yīng)力為永久應(yīng)力。

結(jié)構(gòu)應(yīng)力：玻璃因化學(xué)組成不均導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的不均而產(chǎn)生的應(yīng)力。

機(jī)械應(yīng)力： 由外力作用在玻璃上引起的應(yīng)力，當(dāng)外力除去時應(yīng)力隨之消失，此應(yīng)力為機(jī)械應(yīng)力。玻璃的退火

定義：為了消除玻璃中的永久應(yīng)力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近的某一溫度進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)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(zhuǎn)變溫度Tg以上50~60度，然后在冷卻介質(zhì)中（淬火介質(zhì)）急速均勻冷卻，在這一過程中玻璃的內(nèi)層和表面將產(chǎn)生很大的溫度梯度，由此引起的應(yīng)力由于玻璃的粘滯流動，所以造成了有溫度梯度而無應(yīng)力的狀態(tài)。

玻璃淬火后所產(chǎn)生的應(yīng)力大小與淬火溫度，冷卻速度，玻璃的化學(xué)組成以及厚度等有直接關(guān)系。

第五章 玻璃的缺陷

通常所謂玻璃缺陷是指 玻璃體內(nèi)存在的、引起玻璃體均勻性破壞的各種夾雜物，如 氣泡、結(jié)石、條紋、節(jié)瘤等。

結(jié)石：是出現(xiàn)在玻璃中的結(jié)晶夾雜物。結(jié)石是玻璃制品中最嚴(yán)重的缺陷，它不僅 破壞了玻璃制品的外觀和光學(xué)均一性，而且降低了制品的使用價值。

玻璃夾雜物（條紋和節(jié)瘤）：玻璃主體內(nèi)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(chǎn)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(jìn)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(fù)合材料，稱之為微晶玻璃。

微晶玻璃與傳統(tǒng)玻璃不同，它是利用晶核劑或紫外輻射等方法使玻璃內(nèi)形成晶核，再經(jīng)過 熱處理使晶核長大，成為一種受控結(jié)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(qiáng)度及特定的電性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)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(jié)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(jié)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(tuán)，可在外力的作用下產(chǎn)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(zhì)。

觸變性:指粘土泥漿或泥團(tuán)受到振動或攪拌時，粘度降低而流動性增加，靜置后漸恢復(fù)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(zhì)。

石英在陶瓷生產(chǎn)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(gòu)成坯體骨架，增加強(qiáng)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(xué)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(jìn)成瓷反應(yīng)的進(jìn)行--助熔作用。2）高溫形成的玻璃具較大粘度，起到高溫?zé)崴茏饔煤透邷啬z結(jié)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(tài)存在，增加瓷的透明度，提高光澤度，改善瓷的外觀質(zhì)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(jī)物和結(jié)構(gòu)水，干燥收縮和燒成收縮都很小，作為陶瓷原料有特殊的優(yōu)良性能，故用途很廣。其熱膨脹系數(shù)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(wǎng)狀，使制品的強(qiáng)度提高，并有抗熱沖擊性能高、介電損失小等優(yōu)點(diǎn)。

第八章 配料計(jì)算及坯料制備

傳統(tǒng)陶瓷的坯料組成：瓷器、炻器、精陶

區(qū)別： 瓷器有良好的色澤，一定的透明度和熱穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度

炻器介于陶器和瓷器之間，于陶的區(qū)別是氣孔率較低，是致密燒結(jié)；于瓷器的區(qū)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(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度不高，且有吸濕膨脹性。如建筑釉面瓷磚和衛(wèi)生器皿

其中瓷器分為三種：長石質(zhì)瓷、骨灰質(zhì)瓷、日用滑石質(zhì)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(tài)，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(tuán)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(zhì)； 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(shí)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(xí)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(shù)等于或少大于RO的摩爾數(shù)，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(yīng)于坯料。釉料配方的經(jīng)驗(yàn)規(guī)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(fā)； 2）在熔塊中堿性金屬氧化物與堿土金屬氧化物之比應(yīng)小于1；

3）含硼熔塊中，SiO2/B2O3應(yīng)在2以上； 4）熔塊中Al2O3的摩爾數(shù)應(yīng)小于0.2.4 坯釉中間層的形成與作用

由于坯釉化學(xué)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(kuò)散到釉中，熔解到釉中。通過熔解與擴(kuò)散的作用，使接觸帶的化學(xué)組成和物理性質(zhì)介于坯體與釉層之間，結(jié)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(diào)整坯釉之間的差別、緩和釉層中應(yīng)力、改善 坯釉的結(jié)合性能起一定的作用。釉的熔融溫度范圍

化學(xué)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(yīng)提高，而Al2O3的貢獻(xiàn)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(qiáng)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(fā)揮熔劑作用而成硬熔劑。坯和釉的適應(yīng)性

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

影響坯、釉適應(yīng)性的因素主要有四個方面： 1）熱膨脹系數(shù)對坯、釉適應(yīng)性的影響

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

中間層可促使坯釉間的熱應(yīng)力均勻。發(fā)育良好的中間層可填滿坯體表面的隙縫，減弱坯釉間的應(yīng)力，增大制品的機(jī)械強(qiáng)度。

3）釉的彈性、抗張強(qiáng)度對坯、釉適應(yīng)性的影響

具有較高彈性（即彈性模量較?。┑挠阅苎a(bǔ)償坯、釉接觸層中形變差所產(chǎn)生的應(yīng)力和機(jī)械作用所產(chǎn)生的應(yīng) 變，即使坯、釉熱膨脹系數(shù)相差較大，釉層也不一定開裂、剝落。釉的抗張強(qiáng)度高，抗釉裂的能力就強(qiáng)，坯釉適應(yīng)性就好?；瘜W(xué)組成與熱膨脹系數(shù)、彈性模量、抗張強(qiáng)度三者間的關(guān)系較復(fù)雜，難以同時滿足這三方面的要求，應(yīng)在考慮熱膨脹系數(shù)的前提下使釉的抗張強(qiáng)度較高，彈性較好為佳。4）釉層厚度對坯、釉適應(yīng)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(shù)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(yīng)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(shù)差異而出現(xiàn)的有害應(yīng)力，不利于坯釉適應(yīng)性。

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

發(fā)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(qiáng)度增加。影響干燥速度的因素及其作用

1）坯料的性質(zhì) 粘土的可塑性越強(qiáng)，加入量越多，顆粒越細(xì)，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(fù)雜，體大壁厚的坯體在干燥時易產(chǎn)生收縮應(yīng)力，故其干燥速度應(yīng)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(zhì)的性質(zhì) 干燥介質(zhì)溫度越高，濕度越小，則吸收水分的能力越大。增大干燥介質(zhì)速度，減小邊界層的厚度，增大對流傳質(zhì)系數(shù)，則可加快干燥速度。

5）使熱擴(kuò)散與濕擴(kuò)散的方向一致 坯體中水分的內(nèi)擴(kuò)散包括濕擴(kuò)散和熱擴(kuò)散。濕擴(kuò)散是坯體內(nèi)部由于存在濕度梯度引起的水分移動，其方向由坯體內(nèi)部指向坯體外部；熱擴(kuò)散是坯體內(nèi)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(dāng)溫度梯度與濕度梯度方向一致時會顯著加快內(nèi)擴(kuò)散速度。

第十二章 燒成 燒成過程中的物理化學(xué)變化

1）低溫階段（室溫~300度）

低溫階段也成坯體水分蒸發(fā)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(fā)生少量收縮哦，氣孔率增加。2）中溫階段（300~950度）

坯體內(nèi)部發(fā)生較復(fù)雜的物理化學(xué)變化，瓷坯中所含有機(jī)物、碳酸鹽、硫酸鹽及鐵的化學(xué)物等，大多要在此階段發(fā)生氧化與分解，此外還伴隨有晶型轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)水排除和一些物理變化。

坯體中存在的碳素及有機(jī)物在600度以上開始氧化分解，這類反應(yīng)一直要進(jìn)行到高溫。碳素、硫化物及有機(jī)物必須在本階段氧化，產(chǎn)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?；纱善冢菬蛇^程中溫度最高的階段。在本階段坯體開始燒結(jié)，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(jié)并填充空隙，顆粒間距縮小，坯體逐漸致密。同時促進(jìn)莫來石的生成和發(fā)育，降低燒成溫度，促進(jìn)燒結(jié)。莫來石晶體長大并 形成‘骨架’，坯體強(qiáng)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(chǎn)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(jié)的影響

二者在還原氣氛中的燒結(jié)溫度都比在氧化氣氛中低，隨含鐵量的減少而減小。瓷石質(zhì)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(zhì)量的影響 A 影響鐵、鈦的價數(shù)

氧化焰燒成產(chǎn)生膠態(tài)Fe2O3而顯黃色，還原焰則形成FeO顯淡青色。含鈦坯料應(yīng)避免還原焰，因?yàn)槠鋾古黧w顏色加深，而失去增白作用。

B 使SiO2和CO還原 SiO2經(jīng)還原分解作用，生成單質(zhì)硅，產(chǎn)生黑斑；CO則會分解出C而產(chǎn)生煙熏，也可產(chǎn)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(diǎn)、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(zhuǎn)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(qiáng)度的人造石，一般認(rèn)為其結(jié)構(gòu)變化經(jīng)歷兩個階段，即凝聚結(jié)構(gòu)形成階段和結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成和發(fā)展階段。在凝聚結(jié)構(gòu)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(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)具有觸變復(fù)原的特性。在結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成和發(fā)展階段，水化物晶粒已大量形成，結(jié)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(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，具有較高的強(qiáng)度，并且不再具有觸變復(fù)原的特點(diǎn)。

尤為指出的是，石膏漿體在其自身硬化過程中，存在著結(jié)構(gòu)的形成和結(jié)構(gòu)的破壞這一對矛盾，其影響因素是多方面的，但是最本質(zhì)的因素是與過飽和度有關(guān)。過飽和度較高時液相中形成的晶核數(shù)量多，晶粒細(xì)小，因而產(chǎn)生的結(jié)晶接觸點(diǎn)多，容易形成結(jié)構(gòu)網(wǎng)，反之，過飽和度較低則液相中形成的晶核數(shù)量少，晶粒粗大，因而結(jié)晶接觸點(diǎn)也較少，形成同等結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)所消耗的水化物較多。在初始結(jié)構(gòu)形成以后，水化物繼續(xù)生成，有利于結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的密實(shí)強(qiáng)化。但是，當(dāng)達(dá)到某一限度值后，若過飽和度仍然過大，水化物勢必會繼續(xù)增加，就會對已形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)產(chǎn)生一種內(nèi)應(yīng)力（成為結(jié)晶應(yīng)力），當(dāng)結(jié)晶應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)所能承受的限度時，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。此外，在結(jié)晶接觸點(diǎn)的區(qū)段，晶格不可避免地發(fā)生歪曲和變形，因此，它與規(guī)則晶體相比較，具有較高的溶解度。所以，在潮濕條件下，產(chǎn)生接觸點(diǎn)的溶解和較大晶體的再結(jié)晶，也會明顯地影響石膏硬化漿體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)注意控制石膏的質(zhì)量和細(xì)度、養(yǎng)護(hù)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(zhì)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(xué)變化

1）干燥和脫水； 2）碳酸鹽分解； 3）固相反應(yīng)； 4）孰料燒結(jié)； 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(chǎn)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(shù)量。當(dāng)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(yīng)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(diào)和后，凝結(jié)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(dá)到70%左右。所以硅酸三鈣強(qiáng)度發(fā)展比較快，早期強(qiáng)度較高，且強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28D強(qiáng)度可以達(dá)到其一年強(qiáng)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(qiáng)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(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度較低，但28D以后，強(qiáng)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(huán)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(jié)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(qiáng)度3天內(nèi)就大部分發(fā)揮出來；故其早期強(qiáng)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(fā)展不如硅酸三鈣。它的強(qiáng)度早期發(fā)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(chǎn)控制的一種指標(biāo)，可以比較方便地表示化學(xué)成分和礦物組成之間的關(guān)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(zhì)量比值，以SM或n表示。

硅率表達(dá)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(shù)量對比關(guān)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(xiàn)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(jié)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(zhì)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(shù)

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(shù)，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(chǎn)物以及所形成的結(jié)構(gòu)對硬化水泥漿體的性能起主導(dǎo)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(dǎo)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(xiàn)一個‘峰肩’，一般認(rèn)為是由于鈣礬石轉(zhuǎn)化成單硫型水化硫鋁（鐵）酸鈣而引起的，當(dāng)然，C2S與鐵相亦以不同程度參與了這兩個階段的反應(yīng)，生成相應(yīng)的 水化產(chǎn)物。

3)結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展期 放熱速率很低，趨于穩(wěn)定。隨著各種水化產(chǎn)物的增多，填入原先由水所占據(jù)的空間，再逐漸連接，相互交織，發(fā)展成硬化的漿體結(jié)構(gòu)。水化速度 ：常以單位時間內(nèi)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(yīng)在開始主要為化學(xué)反應(yīng)所控制；當(dāng)水泥顆粒四周形成較為完整的水化物膜層后，反應(yīng)歷程又受到離子通過水化產(chǎn)物層時擴(kuò)散速率的影響。隨著水化產(chǎn)物層的不斷增厚，離子擴(kuò)散速率即成水化歷程動力學(xué)行為的決定性因素。在所生成的水化產(chǎn)物中，有許多是屬于膠體尺寸的晶體。隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，各種水化產(chǎn)物逐漸填滿原來由水所占據(jù)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(chǎn)物連結(jié)起來，夠長一個三維空間牢固結(jié)合、密實(shí)的整體。孔分布及總孔隙率

在水化過程中，水化產(chǎn)物的體積要大于孰料礦物的體積。據(jù)計(jì)算，每1cm3的水泥水化后約需占據(jù)2.2cm3的空間。即約45%的水化產(chǎn)物處于水泥顆粒原來的周界之內(nèi)，成為內(nèi)部水化產(chǎn)物；另有55% 則為外部水化產(chǎn)物，占據(jù)著原來沖水的空間。這樣，隨著水化過程的進(jìn)展，原來沖水的空間減少，而沒有被水化產(chǎn)物填充的空間，則逐漸被分割成形狀極不規(guī)則的毛細(xì)孔。另外，在C-S-H凝膠所占據(jù)的空間內(nèi)還存在著孔，尺寸極為細(xì)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(jīng)在100nm以下。隨著水化過長的進(jìn)展，孔徑小于10nm，即凝膠孔的數(shù)量由于水化產(chǎn)物的增多而增加，毛細(xì)孔則逐漸填充減小，總的孔隙率則相應(yīng)降低。凝結(jié)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(shù)量也多，因而這兩種礦物與凝結(jié)速度的關(guān)系最為密切。強(qiáng)度及影響因素： 1）漿體組成和強(qiáng)度的關(guān)系； 2）密實(shí)度和強(qiáng)度的關(guān)系； 3）溫度和壓力對強(qiáng)度的影響 環(huán)境介質(zhì)的侵蝕

對水泥侵蝕的環(huán)境介質(zhì)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(chǎn)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(fā)劑有兩類:堿性激發(fā)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(fā)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(jī)理如下: 堿性激發(fā)劑的Ca(OH)2與活性混合材料中所含呈活性狀態(tài)的SiO2和Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。在同時有硫酸鹽激發(fā)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(diào)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(chǎn)物。因此，礦渣水泥早期硬化速度就較慢。礦渣水泥的性質(zhì)和用途：礦渣水泥早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)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(chǎn)物與溫度關(guān)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(chǎn)物，使水泥在硬化后體積不收縮或膨脹的水泥。由強(qiáng)度組分和膨脹組分組成。

鋁酸鹽自應(yīng)力水泥

鋁酸鹽自應(yīng)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(jìn)行水化。

在水化形成鈣礬石的同時，會析出相當(dāng)數(shù)量的氫氧化鋁（AH3）凝膠，不但有效地增進(jìn)了水泥石的密實(shí)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(qiáng)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(jié)晶壓力不會過分集中，對水泥石結(jié)構(gòu)的破壞就相對較小。因此，可以任務(wù)鈣礬石和氫氧化鋁凝膠共同構(gòu)成了強(qiáng)度因素和膨脹因素。

第十八章 耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能 耐火材料

定義: 是由多種不同化學(xué)成分及不同結(jié)構(gòu)礦物組成的非均質(zhì)體。

耐火材料的若干性質(zhì)取決于其中的物相組成、分布和各相的特性。

1）化學(xué)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(diǎn)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(jié)晶相和玻璃相兩類，又可分為主晶相和基質(zhì)。主晶相是構(gòu)成耐火材料的主題，一般來說，主晶相是熔點(diǎn)較高的晶體，其性質(zhì)、數(shù)量及結(jié)合狀態(tài)決定制品性質(zhì)?；|(zhì)又稱為結(jié)合相，是填充在主晶相之間的結(jié)晶礦物和玻璃相。其含量不多，但對制品的某些性質(zhì)影響極大，是制品使用過程中容易損壞的薄弱環(huán)節(jié)。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(yīng)力作用的耐火制品隨時間變化而發(fā)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(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、耐急冷急熱性等。

第十九章 耐火材料生產(chǎn)工藝 陶瓷結(jié)合：主晶相間低熔點(diǎn)的硅酸鹽非晶質(zhì)和晶質(zhì)聯(lián)結(jié)在一起而形成的結(jié)合較陶瓷結(jié)合 2 化學(xué)結(jié)合

化學(xué)結(jié)合指耐火材料制品中由化學(xué)結(jié)合劑形成的結(jié)合，即加入少量結(jié)合物質(zhì)，在低于燒結(jié)溫度的條件下，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)使制品硬化而形成的結(jié)合。直接結(jié)合

由耐火主晶相直接接觸所產(chǎn)生的一種結(jié)合方式稱之為直接結(jié)合，它既不同于化學(xué)結(jié)合，也不屬于陶瓷結(jié)合。

第五篇：無機(jī)非金屬材料工學(xué)（本站推薦）

1無機(jī)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(shù)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(jié)、液相燒結(jié)、熔化；預(yù)熱 燒成 冷卻三個階段。根據(jù)作業(yè)性質(zhì)來，無機(jī)非金屬熱工設(shè)備（窯爐）可分為間歇式、連續(xù)式窯爐，各舉一例。按火焰進(jìn)行的方向，無機(jī)非金屬熱工設(shè)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(xù)式：隧道窯 按火焰進(jìn)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(chǎn)生的火焰都從燃燒室的噴火口上行至窯頂然后下降經(jīng)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(jù)氣體的性質(zhì)，窯內(nèi)氣氛可分為哪幾種，與空氣過剩系數(shù)之間的關(guān)系如何？

分為氧性氣氛 還原氣氛 中性氣氛；空氣過剩系數(shù)：a>1為氧化氣氛 a<1為還原氣氛 a=1中性氣氛目前工業(yè)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(zhuǎn)窯；SP窯是指懸浮預(yù)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(yù)熱器；NSP窯有分解爐。新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)由哪幾大部分組成？每一級旋風(fēng)預(yù)熱器由哪兩部分組成？什么是懸浮預(yù)熱技術(shù)？

預(yù)熱器系統(tǒng)、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、熟料冷卻機(jī)、燃料燃燒器等設(shè)備組成。每一級旋風(fēng)預(yù)熱器由旋風(fēng)筒及其聯(lián)接管道所構(gòu)成。旋風(fēng)預(yù)熱技術(shù)：水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中通入空氣被分為三個部分（一次、二次、三次風(fēng)），各有什么作用？對他們的溫度有何要求，為什么？

一次風(fēng)的作用：攜帶從窯頭煤粉倉下來的煤粉經(jīng)噴煤管高速噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高效燃燒來保持剛噴出的火焰有一定的“剛度”；二次風(fēng)的作用：是從窯頭進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)成為窯內(nèi)煤粉燃燒的主要助燃空氣；三次風(fēng)的作用：成為分解爐內(nèi)煤粉燃燒所需的助燃空氣。二次空氣和三次空氣的預(yù)熱溫度不受限制，越高越好，而一次空氣不允許被預(yù)熱，否則溫度較高的一次風(fēng)會使煤粉中的揮發(fā)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(chǎn)過程，都要經(jīng)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(chǎn)品退火浮法平板玻璃生產(chǎn)過程的三大熱工設(shè)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(shè)置蓄熱室？其結(jié)構(gòu)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(jié)能，也是為了達(dá)到熔制高質(zhì)量玻璃所要求的高溫而必須采取的措施。格子體結(jié)構(gòu)是蓄熱室結(jié)構(gòu)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(nèi)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(chǎn)薄玻璃的控制方法：機(jī)械拉邊法；生產(chǎn)厚玻璃：擋墻法 負(fù)角度機(jī)械拉邊法 擋墻拉邊法； 得到薄玻璃可采用機(jī)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(nèi)為什么要通入保護(hù)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(diǎn)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(yè)正常與否的標(biāo)志，它還會影響到玻璃池窯的產(chǎn)量和玻璃池窯的質(zhì)量。玻璃池窯的作業(yè)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(wěn):熱工制度穩(wěn)，四小穩(wěn):溫度穩(wěn)，壓力穩(wěn)，泡界線穩(wěn)，液面穩(wěn)！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(jié)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(zhuǎn)動的輥?zhàn)咏M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(tǒng)的余熱鍋通常由省煤器，蒸發(fā)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(fā)器來的汽水混合物。提供合格的飽和蒸汽進(jìn)入過熱器或供給用戶！加熱蒸發(fā)器，過程的分界點(diǎn)，有一定蓄熱能力，能快速適應(yīng)外界負(fù)荷度，提高蒸汽品質(zhì)，使運(yùn)行安全！自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)的余熱鍋爐中，汽包是必不可少的重要部分。汽包內(nèi)裝有汽水分離設(shè)備，來自蒸發(fā)器的汽水混合物進(jìn)行分離！