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1、材料热工基础,主讲：武秀兰 教授电话：15191812305Email:,热工设备在无机材料工业中的作用,2 热工设备的基本组成、分类和要求,3 热工理论研究方法,绪 论,4 课程的目的要求、内容和教学安排,生物技术-是21世纪技术的核心 信息技术-是21世纪技术的先导 新材料技术-是21世纪技术的基础 新能源技术-是21世纪技术的支柱 空间技术-是21世纪技术的外向延伸 海洋技术-是21世纪技术的内向扩展现代分离技术激光技术,1 热工设备在无机材料工业中的作用,现代高新技术八大领域：,其中：,我们研究的是：无机非金属材料中的硅酸盐材料及各种复合材料等。,定义：以无机非金属材料为主要原料，用热
2、处理的方法制成的具有特殊性能的材料或制品。,国外：将复合材料复相陶瓷、无机非金属材 料硅酸盐材料统称为“陶瓷”(Ceramics)。国内：习惯于使用狭义的概念，如陶瓷、玻璃、水泥等。,共同特点：均需经过烧成或熔融，即经过热处 理用热工设备。,热工设备：（1）窑炉（2）干燥器（3）其它,有一种说法：热工设备是硅工业的“心脏”！（原料是基础，成形是条件，烧成是关键）,窑的称谓：窑炉（Kiln）、窑口（Kiln site）、窑器（Kiln ware）、窑业（日本）、窑、炉。,表一：我国燃料储存情况,根据国情，我国应首选煤，然后利用煤的气化、液化技术进行能源转化。,表二：燃料价格情况,注：获得1000
3、0kcal或41.86MJ热量时的价格,由表二可见，我国应该首选煤，其次是天然气。,2 热工设备的基本组成、分类和基本要求,2.1 基本组成,（1）窑体（窑墙、顶、底）围护结构及加固系统（2）物料承载、运输设备（3）燃烧或电加热系统（4）通风、排烟系统（5）热工测量和自动控制系统（温度、气氛、压力等）,古代窑：砖、石、木土木结构现代窑：机、电、土建、热工 机电一体化烧成机器,窑炉发展史上的三个阶段：,陶瓷窑炉发展过程：,龙窑、阶级窑、景德镇窑、馒头窑、倒焰窑、隧道窑、梭式窑、钟罩窑（高帽窑）、辊道窑、气垫窑,烧成周期：,从过去的几十小时到现在的几十分钟，甚至几分钟。,2.2 分类（按属性分）,
4、按加热方式分类：火焰窑、电热窑,按作业方式分类：连续式窑、间歇式窑（基本分类）,其它分类，如：按产品分：陶瓷窑、玻璃窑、耐火材料窑等 按燃料分：煤烧窑、气烧窑、油烧窑等 按结构分：倒焰窑、隧道窑、梭式窑、辊道窑等,2.3 基本要求,过去：社会主义计划经济时代，要求：“高产、优质、低消耗”,现在：社会主义市场经济时代，要求：“优质、低耗、灵活、无污染”,二战以后，随着世界经济的巨大发展，有三个方面的进步促使了陶瓷窑炉技术的迅速改观。,（1）能源工业的进步,（2）耐火材料工业的进步,（3）烧成技术的进步,现代窑炉具备了如下特征：,（1）使用清洁燃料（主要是清洁燃气），少数使用 电热（2）明焰裸烧方
5、式（3）快速烧成（4）扁平化（内宽大，高度小）（5）使用高速烧嘴（6）窑体、窑车轻质化（7）窑具轻质化（8）模块装配式窑体结构（9）计算机控制,现国际最先进窑炉（200 M3），温差0.5,中国硅工业窑炉今后的发展方向 绿色窑炉,实现绿色窑炉的努力方向,(1)降低窑炉风机电耗和噪音的改进研究,(2)研究先进的窑炉燃烧器,(3)使用新型耐火材料和涂料,(4)研究新的窑炉自动控制方式和方法,(5)逐步建立窑炉废气净化研究检测中心,3 热工理论研究方法,（1）理论分析：以“三传”为基础，微分方 程求解。,（2）实际研究：相似论、模型试验。,（3）数值分析：微分方程、数学模型、电 算求解。,4 课程的目的要求、内容和教学安排,4.1 目的要求,本课程是无机非金属材料工程专业热工窑炉课的基础理论部分，属于专业基础课。目的要求：热工设备（窑炉）设计 热工设备（窑炉）运行 生产作业改进,4.2 内容、教学,1,古代窑炉是在手工作坊式的生产经济下出现的。代表性窑型：景德镇窑和龙窑，代表性产品：青花、铜红釉、釉里红；还有霁红、豇豆红、郎窑红等。,龙窑结构示意图,日本高砂日用瓷辊道窑,日本NGK公司电瓷梭式窑可烧3还原气氛,CERIC THERMIC,钟罩窑（液压顶起窑车）,采用烟道式预热系统的高温钟罩窑，可用1760C温度烧成高纯度的氧化铝。,美国贝克莱公司钟罩窑,圆形倒焰窑,
