山工院冶金炉热工基础教学大纲

冶金炉热工基础教学大纲适用于三年制专科冶金技术专业教学学时

92学时

4.5学分一、课程概况《冶金炉热工基础》是冶金技术专业的一门重要的专业基础课，在学完高等数学课程之后开设。通过本课程的教学，使学生掌握冶金炉热工理论的基础知识，基本定律及基本计算方法，如：气体力学、燃料及燃烧、传热原理等。强化理解冶金生产过程和改进生产工艺的理论基础，同时使学生初步具备分析和解决冶金生产工艺过程和热工实际问题的能力，并能进行简单炉子的设计，了解工业上常用的一些热工设备的工作原理，并对冶金工业常用的耐火材料有一定的了解。为进一步学习冶金技术专业课如《铁冶金学》、《钢冶金学》、《有色金属冶金学》等奠定坚实的基础。二、教学基本要求通过本课程的教学，使学生掌握冶金热工理论的基本概念、基本定律及基本计算方法，理解强化冶金生产过程和改进生产工艺的理论基础，同时使学生具备初步分析和解决冶金生产工艺过程的热工实际问题的能力，并能进行简单炉子的设计。三、教学内容及要求第一篇气体力学原理[教学目的与要求]使学生了解气体的各种性质，气体流动的状态，运动气体的能量、各种压头损失等基本概念；掌握气体平衡方程式、运动气体的连续方程式与柏努力方程式的应用，以及气体在流动过程中各种压头损失的计算。[教学重点]流体的性质及不同流动状态的特点；连续方程式与柏努力方程式的联立求解；各种压头损失的计算。[教学难点]气体平衡方程式、连续方程式与柏努力方程式。1.1气体的主要物理性质和气体平衡方程式主要内容：气体的主要物理性质，阿基米德定律，气体平衡方程式。重

点：流体的压缩性及膨胀性，气体平衡方程式。难

点：气体平衡方程式。基本要求：掌握流体的特征、液体与气体的区别、气体的压缩性及膨胀性；掌握气体平衡方程式。1.2气体流动的动力学主要内容：气体流动的状态，运动气体的连续方程式，气体的能量，柏努力方程式。重

点：气体流动的流型，气体的能量。难

点：运动气体的连续方程式与柏努力方程式。基本要求：掌握气体的粘性、层流与紊流的特点、气体的各种能量表示式；掌握运动气体的连续方程式与柏努力方程式。1.3压头损失与气体输送主要内容：压头损失，烟囱排烟。重

点：各种形式的压头损失，烟囱计算。难

点：局部阻力损失与烟囱排烟原理。基本要求：掌握摩擦阻力损失和局部阻力损失的计算公式，掌握烟囱排烟的计算公式。第二篇燃料及燃烧[教学目的与要求]使学生了解冶金企业常用燃料的特性、种类、性质和用途；掌握燃烧计算；掌握各种燃料的燃烧及燃烧器。[教学重点]各种燃料的化学组成之间的换算；燃烧计算；燃烧温度的计算；空气消耗系数的计算；各种燃料燃烧过程。[教学难点]燃烧计算与燃烧温度的计算。2.1冶金企业常用燃料主要内容：燃料概述，常用燃料的特性，常用燃料的种类、性质和用途。重

点：常用燃料的化学组成及各种组成之间的换算；发热量的概念及计算。难

点：常用燃料的各种组成之间的换算；发热量的计算。基本要求：掌握常用燃料的化学组成及各种组成之间的换算；掌握发热量的概念及计算；掌握常用燃料的种类及性质。2.2燃烧计算主要内容：燃烧计算概述，燃料燃烧的分析计算法，燃烧温度的计算；空气消耗系数的计算。重

点：空气需要量与燃烧产物量的计算，燃烧温度的计算。难

点：燃烧温度的计算。基本要求：掌握空气需要量与燃烧产物量的计算，掌握燃烧温度的计算；空气消耗系数的计算。2.3燃料燃烧主要内容：煤气燃烧，重油燃烧，粉煤燃烧，块煤燃烧。重

点：煤气燃烧过程与重油的燃烧过程。难

点：火焰传播速度、着火浓度极限、煤气燃烧方法。基本要求：掌握空气需要量与燃烧产物量的计算，掌握燃烧温度的计算；空气消耗系数的计算。第三篇传热原理[教学目的与要求]使学生了解冶金炉内的热量传递方式；掌握稳定态下对留传热、热传导、辐射传热以及综合传热。[教学重点]平壁导热与圆筒壁导热计算、相似理论与对留传热系数、辐射传热、综合传热的计算。[教学难点]相似理论在对留给热中的应用。3.1稳定态导热主要内容：导热的基本方程式、导热系数、平壁导热、圆筒壁导热。重

点：导热的基本方程式。难

点：平壁导热与圆筒壁导热计算。基本要求：掌握传热的几个基本概念；掌握导热的基本方程式；掌握平壁导热与圆筒壁导热计算。3.2对留给热主要内容：对流给热的类型和机理、对流给热的基本公式、对留给热系数的确定及相似理论在对留给热中的应用、对留给热系数的系数的若干实验公式若干实验公式。重

点：对流给热的机理，对留给热系数的若干实验公式。难

点：相似理论在对留给热中的应用。基本要求：掌握对流给热的机理；掌握对流给热的基本方程式；掌握相似理论在对留给热中的应用，对留给热系数的的若干实验公式。3.3辐射传热主要内容：热辐射的基本概念、辐射的基本定律、两物体的辐射热交换、气体与固体间的辐射热交换。重

点：热辐射的基本概念、、两物体的辐射热交换、气体与固体间的辐射热交换。难

点：克希荷夫定律、角度系数及定律、有效辐射。基本要求：掌握热辐射的基本概念；掌握辐射的基本定律；掌握两物体的辐射热交换；掌握两物体的辐射热交换。3.4综合传热主要内容：对流和辐射同时存在的综合传热、流体通过固体对另一个流体的传热、火焰炉内传热、竖炉内热交换。重

点：不同情况下综合传热的计算公式。难

点：火焰炉与竖炉内热交换的分析。基本要求：掌握对流和辐射同时存在的综合传热；掌握流体通过固体对另一个流体的传热；掌握火焰炉内与竖炉内热交换。第四篇耐火材料[教学目的与要求]使学生了解冶金炉常用的各种耐火材料的主要性能以及学会合理选择合适的砌炉材料。[教学重点]耐火材料的主要性能。[教学难点]各种耐火材料的主要性能。4.1耐火材料的种类和性能主要内容：耐火材料的定义和分类、耐火材料的主要性能。重

点：耐火材料的高温使用性能。难

点：耐火度、高温荷重软化温度、抗渣性。基本要求：掌握耐火材料的主要性能4.2硅酸铝质耐火材料主要内容：粘土质耐火材料、高铝质耐火材料、半硅质耐火材料。重

点：三种耐火材料的使用性能。难

点：高铝砖的性能。基本要求：掌握三种耐火材料的主要性能及用途。4.3氧化硅质耐火材料主要内容：二氧化硅的硅晶转变、硅砖的性质及用途。重

点：硅砖的性质及用途。难

点：二氧化硅的硅晶转变。基本要求：掌握硅砖的性质及用途。4.4氧化镁质耐火材料主要内容：镁石质耐火材料、美铝砖、镁铬砖和镁碳砖、白云石质耐火材料。重

点：氧化镁质耐火材料的使用性能。难

点：氧化镁质耐火材料的使用性能。基本要求：掌握氧化镁质耐火材料的主要使用性能及用途。4.5其他耐火材料、散状耐火材料和隔热材料主要内容：碳质耐火材料、散状耐火材料、隔热材料、耐火材料的选用。重

点：碳质耐火材料、散状耐火材料、隔热材料的使用性能。难

点：耐火材料的选用原则。基本要求：掌握三种耐火材料的主要性能及用途。第五篇冶金炉热能的合理利用[教学目的与要求]使学生了解冶金炉能源的选用；掌握节约燃料的途径以及余热的利用。[教学重点]炉内燃料的选用原则、炉内热平衡、余热回收。[教学难点]炉内热平衡。5.1炉子能源的合理选择主要内容：高炉燃料的选用、熔炼冰铜的反射炉燃料的选用。重

点：冶金炉能源选用的原则。难

点：两种炉子燃料的选用。基本要求：掌握高炉燃料的选用、熔炼冰铜的反射炉燃料的选用原则。5.2节约燃料的途径主要内容：热平衡和燃料消耗、燃料的节约。重

点：燃料节约的途径。难

点：炉内热平衡。基本要求：掌握炉内热平衡，掌握燃料节约的途径。5.3余热利用主要内容：预热空气和和煤气的作用、换热器、蓄热器、余热锅炉、汽化冷却。重

点：换热器、蓄热器、余热锅炉的结构及用途。难

点：汽化冷却的原理。基本要求：掌握换热