加热炉复习题

1、加热炉复习题填空题1、 传热的三种基本方式分别为传导、对流和辐 射 三种方式。2、 燃料基于不同的分析基准常用的成分表达方式有干燥成分、应用成分和。3、 常用的重油雾化方法有低压空气雾化、高压空气雾复和重油雾化三种方式。4、马赫数是判断气体可压缩性的标准。一般认为，当马赫数 w 0.3 时，气体视为不可压缩的。5、 加热炉常用耐火砖为黏土砖 、 高铝砖 、_硅 砖和镁砖。6、 加热炉按其出料方式分为端出料 和 侧出料 两 种。名词解释1. 燃料低发热量：当燃烧产物中的水分不是呈液态，而 是呈20C的水蒸气存在时，由于扣除了水分的汽化热而使发热量降低，这时得到的热量称为燃料的低发热量，用Q低表示

2、。2. 无焰燃烧：如果将煤气与空气在进行燃烧以前预先混 合再进入炉内，燃烧过程要快得多。由于较快地进行燃烧， 碳氢化合物来不及分解，火焰中没有或有很少游离的炭粒， 看不到明亮的火焰，或者火焰很短，这种燃烧方法称为无焰 燃烧。3. 火焰增碳：为了提高火焰的亮度和辐射能力，可以向不含碳氢化合物的燃料中加入重油作为人工增碳剂，这种方 法称为火焰增碳。4. 灰体： 如果某物体的辐射光谱也是连续的， 在任何温 度下任何波长的单色辐射能力E入与黑体在同一波长的单色辐射力E0入之比都是同一数值，等于e,这种物体称为灰体，&为该物体黑度。5. 炉底强度： 加热炉的单位生产率也称为炉底强度， 即 每平方

3、米炉底布料面积上每小时的产量，单位是kg/(m2 h)。简答题1、金属加热的目的是什么？ 提高金属的塑性： 金属在冷的状态下可塑性降低， 为了改善金属的热加工条件，必须提高金属的塑性； 使金属锭或坯内外温度均匀： 通过均热使断面上 温差缩小，可避免出现危险的温度应力； 改善金属的结晶组织： 金属经过冷加工后， 组织 结构改变，处于加工硬化状态，需要加热进行热处 理，达到所要求的物理性能和力学性能。2、减少加热钢坯在加热炉内被氧化的措施有哪些？ 快速加热：减少钢在高温区域停留时间，是加热 炉操作的原则，达到出炉温度后，马上出炉开轧， 避免长时间停留在炉内待轧； 控制炉内气氛： 保证完全燃烧的前提

4、下， 控制适 当的空气消耗系数，不使炉气中有大量过剩空气， 降低炉气中自由氧的浓度； 使用保护气层； 采用保护涂料：在钢的表面涂上一层保护性涂 料，把钢与炉气隔开减少氧化，但增加了热阻，不 利于传热； 使钢料与氧化性气氛隔绝：这是在热处理炉上用 的比较多的一种方法。3、冶金工业对耐火材料性能的要求是什么？ 在高温条件下使用时， 不软化不熔融， 即应具有 一定的耐火度；规定耐火度低限为 1580C,低于这 个温度不属于耐火材料； 能承受结构的建筑荷重和操作中的作用应力， 在高温下也不丧失结构强度； 在高温下体积稳定， 不致产生过大的膨胀应力和 收缩裂缝； 在温度急剧变化时，不致崩裂破坏； 对熔融

5、金属、 炉渣、 氧化铁皮、 炉气的侵蚀有一 定抵抗作用，即具有良好的化学稳定性； 具有较好的耐磨性和抗震性能； 外形整齐， 尺寸准确， 保证公差不超过一定范围。4、消除加热炉钢坯水管黑印的途径有哪些？ 在炉子的均热段砌筑实炉底，使钢坯得到均热； 水管施行绝热包扎； 为了进一步消除黑印，采用无水冷滑轨道。5、提高炉子热效率降低燃耗的途径是什么？ 减少出炉废气从炉膛带走的热量； 回收废热以预热空气、煤气； 减少冷却水带走的热量； 减少炉子彻底的散热； 加强炉子的热工管理与调度。计算题1、 设炉膛内炉气温度为1300 C,炉气在标准状态 下的密度为1.30kg/m3，炉外大气温度 20 C。求当 炉

6、底表压力为零时， 距炉底 2.0m 高处炉顶下面的表 压力为多少？解：当炉气温度为1300 C时，炉气的密度为：20 C的空气密度为：基准面取在炉顶，则炉顶 H°=2.0m，炉顶H=0m ,2、 某炉的热风管两端分别和换热器与烧嘴相连，见 图1。热风管垂直段高12m ,热空气平均温度400 C, 车间空气温度20C。1-1截面处的静压头Pgi=250mmH 2O ,11-11 截 面处的 静压头Pg2=200mmH 20,求1-1至11-11这段热风管的压头 损失。解：就1-1和11-11截面列伯努利方程：由于管径不变，Wi=W2，卫二主2 2设基准面取在1-1截面的水平中心线，则H

7、q=0m，H2=12m,根据题设温度，求出密度p及p所以，3、设加热炉的炉墙由三层不同绝热材料组成，见图2。已知参数：各层厚度分别为3, S和S3，导热系数依次为 入,?2和h，均为常数。最外层两表面分 别保持均一的温度ti和t4,且ti> t4。求热流密度q、 t2和上3。解：稳态条件下，热流量是常数，即通过每一层的 热流量都是相同的，否则温度场将随时间而改变成 为不稳态。将上述式（1）、（2 ）和（3）相加，得热流密度q为：进而可得：4、断面为120mm< 120mm的钢坯在热流不变的加热炉中单 面加热，热流密度 q表=46000W/m2，钢坯开始温度t0=10 C, 终了温度

8、t表=600 C,钢的导温系数 a =0.04mf/h，导热系数 入=46W/(m )，并假设它不随温度变化， 计算所需加热时间。解：，t= 3严°°0 °.J60 (C)2 九2x46=t中=上表-.'：t = 600 60 = 540 (C)加热时间为：正规加热开始时间 T为，加热的开始阶段很短，比起整个加热时间微不足道， 采用这样的简化计算也是允许的。第二份资料及答案一、填空(每空1分，共20分)1、燃料基于不同的分析基准常用的成分表达方式有、和。2、 常用的空气消耗系数计算方法有和 两种方式。3、流体运动粘度v和动力粘度的关系可表示为。4、 边长分

9、别为a和b的矩形截面管道，其当量直径为。5、 热辐射是以 来传播热能的过程。6、 金属的加热缺陷主要有 、和。7、加热炉炉底水管冷却方式有和两种方式。& 加热炉均热段砌筑实炉底的目的是 。9、 加热炉氧化铁皮的由内向外依次是 、和。10、加热炉按其出料方式分为和两种。二、名词解释（每题 4分，共20分）1、空气消耗系数2、火焰增碳3、辐射能力4、热应力5、炉子生产率三、简答题（每题6分，共30分）1、影响金属氧化的措施有哪些？2、影响炉子生产率的因素有哪些？3、工业上对加热炉的要求是什么？4、减少钢脱碳的措施有哪些？5、加热炉炉膛压力通常为微正压，为什么？四、计算题（每题10分，共30

10、分）1、已知煤成分： w(C 用)=58.5% ，w(H 用 )=5.7% ，w(S 用)=0.6% ， 用 用 用 用w(O )=10.7% ，w(N )=0.9% ，w(A )=9.5% ，w(W )=14.1% 。 当空气消耗系数 n=1.2 时，求完全燃烧时的空气需要量、燃 烧产物量和燃烧产物的成分。2、 已知某重油连续式加热炉炉温为1250 C，厚20mm的板坯在炉内双面加热，钢坯入炉温度为30 C,出炉温度为1150C，求钢坯加热时间。已知：钢的比热为690J/(kg G),密度为7650kg/m3,导热系数为35.5W/(m C )，对流给热系 数经验公式 生=58.2+0.52

11、 (t炉-700)。3、 大型加热炉的炉门由三层不同保温材料组成，见图附图 1。已知参数：内层导热系数入=0.11W/(m K);中间层厚度总为5mm,导热系数 "0.12W/(m K);外层厚度 为3mm , 导热系数 ?3=0 05W/(m K)。炉内温度 tfi=1050 C,炉内气体 与内墙的对流表面传热系数和辐射表面传热系数分别为 hi=18W/(m 2 K)、hr=220W/(m 2 K);车间内温度 tfo=30 C,总 表面传热系数 h°=16W/(m 2 K)。试求：(1)若要求炉门外层 温度t4不超过65 C,求内层材料的最小厚度、;(2)若外层材料的耐

12、温极限为100C，炉门设计是否合理。附图 1一、填空(每空 1 分，共 20 分)1. 应用成分 干燥成分 可燃成分2. 氮平衡法 氧平衡法3. V= i/ p4. 2ab/ (a+b)5. 电磁波6. 氧化 脱碳 过热 过烧7. 水冷却 汽化冷却8. 减少水管黑印9. FeO Fe3O4 Fe2O310. 端出料 侧出料二、名词解释（每题 4 分，共 20 分）1. 空气消耗系数：实际消耗空气量和理论所需空气量的 比值。2. 火焰增碳：由于重油燃烧时不可避免的热解与裂化， 火焰中游离大量碳粒，使火焰呈橙色或黄色，这种火焰比不 发亮光的火焰辐射能力强。为了提高火焰的亮度和辐射能 力，可以向不含

13、碳氢化合物的燃料中加入重油作为人工增碳 剂，这种方法叫火焰增碳。3. 辐射能力：单位时间内物体单位表面积所辐射出去的 （向半球空间所有方向）总能量，称为辐射能力。4. 热应力：钢在加热过程中，由于金属本身的热阻，不 可避免的存在内外温度差，表面温度总比中心温度升高的 快，这时表面的膨胀要大于中心的膨胀。表面受压力而中心 受张力，钢的内部产生了温度应力及热应力。5. 炉子生产率：单位时间内所加热出来的温度达到规定 要求的金属锭或金属坯的产量即为炉子生产率。三、简答题（每题 6分，共 30 分）1、影响金属氧化的因素有哪些？ 加热温度的影响（ 1.5 分）； 加热时间的影响（ 1.5 分）； 炉气

14、成分的影响（ 1.5 分）； 钢的成分的影响（ 1.5 分）。2、影响炉子生产率的因素有哪些？1.5 炉型结构的影响： 采用新的炉型和改造旧炉型 分）； 燃烧条件和供热强度的影响（ 1.5 分）； 钢料入炉条件的影响（1.5分）; 工艺条件的影响（1.5分）。3、工业上对加热炉的要求是什么？ 生产率高（1.5分）； 加热质量好（1.5分）； 燃料消耗低（1分）； 炉子寿命长（1分）； 劳动条件好（1分）。4、减少钢脱碳的措施有哪些？快速加热，缩短钢在高温区域停留的时间（2分）；正确选择加热温度，避开易脱碳钢的脱碳峰值范围（2分）；适当调节控制炉内气氛，对易脱碳钢使炉内保持氧化气氛，使氧化速度大

15、于脱碳速度 （2分）（5、加热炉炉膛压力通常为微正压，为什么？若炉膛内保持正压，炉气又充满炉膛，对传热有利（1分），但炉气将有装料门和出料门等处溢出，不仅污染操作环境，并造成热能的损失（2分）。若炉膛内为负压，冷空气将有炉门被吸入内，降低了炉 温，对传热不利（1分），并增加了炉气中的氧含量， 加剧了料的烧损（2分）。四、计算题（每题10分，共30分）1、解：空气需要量：,4.7672.4 ,W（C用）% W（H 用） 丄 W（S用）% W（O用）、3232二 6.38 m3/kg（ 3L。（1001244.76 22.4 58.5 5.7 0.6 10.7、 （_1001243232Ln =1

16、.2 6.38 = 7.66 m3/kg分）燃烧产物量:用用用用用v 22.4 W（C 用）% 十 W（H 用）% * W（S用）% * W（N 用）% 十 W（W 用）%）+079lVo 100 （122322818+.022.4 58.55.70.60.914.13=（+）+0.79L °=6.96 m3/kg100122322818(2 分)Vn 二 V。(n -1)L。=6.96 0.2 6.38= 8.24 m3/kg燃烧产物成分:22.4 58.5(co2)=诚 亿 100%3.25%8.2422.4Q714.1( )(H2op 加02 込 100% 9.88%8.242

17、2.4 0.6(心321。0%®5%0.79 7.6623(N2)100 288.24100% 73.53%(02)0.21(12 1) 6.388.24100%= 3.25%(5 分)2、解：au=58.2+0.52 (t 炉-700)=58.2+0.52(1250-700)(3分)=344.2 W/ ( m2 C)Bi3 4 4.2J =0.0973 5.5(2 分)Biv0.1即为薄材sPc, t炉一 tInk ：(5 分)譽7650严3、解:(1)二 h0(t4-tf0) =16 (65-30) =560(W/m2)(3 分)h。得 8 i=182mm(3 分)tfi -七3

18、q 二hihr 1 2(4 分)得 t3=98.6C <100 C合理t炉 -t1 344.21250-1150，、填空题1. 根据流动原因的不同，把对流给热分为自然 对留给热和 强制对留给热。2. 雷诺准数的物理意义是流体的惯性力与粘性力之比。3. 若两物理现象相似，则其同名相似准数相 等，此即相似第一定理。4.在冶金炉（尤其是 高温炉）内，辐射是主要的传热方式。5.若A =1, 即卩R + D = 0或对外来的热辐射全部吸 收，没有反射和透过的物体称为绝对黑体或黑 体。6.普朗克定律说明绝对黑体的辐射强度与波 长和温度的关系。 7.对任意两个表面而言 F1© 12 = F2

19、 © 21，此关系称为角系数的互变性。 8.若在两平行表面间平行放置 n 块黑度、 面积均相同的隔热板， 则辐射传热量将减少为 原来的 1/n+1。9. 当辐射能投射到某物体上时，该物体对辐射 能可能会产生反射 、吸收和透过三种作用。10. 平壁厚度越薄，平壁材料的导热系数越大， 则通过平壁的导热量越大。11. 物体各处温度不随时间变化的传热状态称 为 稳定态导热。 12.物体内温度相同的所有点 连成的面称为等温面。13. 两种或两种以上传热方式同时存在的传热 过程，称为综合传热14. 耐火材料按耐火度的不同可分为普通耐火 材料、 高级耐火材料和特级耐火材料三种。15. 对流现象只能

20、在气体或液体中出现，它是 借温度不同的各部分流体发生扰动和混合而 引起的热量转移。16. 传热学的任务，就是研究不同条件下热压 和热阻的具体内容和数值， 从而能计算出传热 量大小，并合理地控制和改善传热过 程。 17. 物体的黑度或称辐射率表示该物体辐 射能力接近绝对黑体辐射能力的程度。 18.单位时间的传热量可称为热流，温度差可 称为热压。 19.耐火材料抵抗高温而不变形的 性能叫耐火度。20. 重油雾化的主要作用是将重油雾化成很细 的油雾，增加与氧气的接触面积。21. 固体和液体燃料都是由五种元素、灰分、 水分组成。 22.煤气的燃烧可分为扩散式燃烧 和 预混式燃烧两大类。 23.重油牌号

21、的命名是 按照该种重油在50 C的恩氏粘度来确定 的。 24.粉煤的燃烧过程可分为混合、预热和 燃烧三个阶段。 25.高炉煤气的主要可燃成分 是 CO 。26. 常用燃料的特性主要包括化学组成和燃料 的发热量两个方面。27. 按照物理本质的不同，传热过程可分为传 导传热、对流传热 和辐射传热三种基本的 形式。28. 平壁导热的特点是导热面积不变，圆筒壁 向外导热时导热面不断 变化。29. 绝对黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比30. .当物体接受到热射线时，有三种可能的情 况，一部分被反射，一部分被吸收，另一部分 透过。31气体平衡方程式是研究静止气体的压力变 化规律的方程式。包括气体绝

22、对压力变化和气 体表压力变化两个平衡方程式。32.以真空为起点所计算的气体压力是气体的绝对压力，设备内气体的绝对压力与设备外相同高度的实际大气压的差是气体的表压力。3.对气体而言，分子热运动所引起的 分子掺 混作用是气体粘性产生的主要依据。34. 层流时，边界层内的气体不流动，它对管 内的气体产生阻碍作用；紊流时，边界层内的 气体是层流状态。35. 大气状态下的柏努力方程式失动位静动位静 hhhhhhh22211136. 按其产生的原因不同，压头损失分为摩擦 阻力损失和局部阻力损失两类。二、判断题(V) 1.没有温度差，就没有传热现象。温度 差是传热的动力。(V) 2.在气体火焰中喷入 少量重

23、油或焦油就叫做“火焰掺碳"。(X) 3.硅质耐火材料是碱性耐火材料。(X) 4.任何工程材料的导热系数都随温度升 高而增大。 (V) 5.同一等温面上没有热量传 递。 (X) 6.颜色深的物体就是黑体。(V) 7.可见光是热射线，热射线并不全是可 见光。 (V) 8.某物体的辐射能力越强，其吸 收能力也必然越强。 (X) 9.动力边界层和传 热边界层的概念在一般情况下是相同 的。 (V) 10.在保证燃料完全燃烧的基础上 使空气过剩越小越好。 (X) 11.火焰传播速 度大于气流喷出速度， 容易出现回火。 (X)12. 耐火度可以代表耐火材料的实际使用温 度。(V) 13.多层圆筒壁

24、导热时，其温度变化曲 线是一条不连续的曲线。 (V) 14. 耐火材料 的实际使用温度比荷重软化点高。(V) 15.静止气体沿高度方向上，下部的绝 对压力大于上部的绝对 压力。(V) 16黑度可以说明不同物体的辐射能力，它是分析和计算热辐 射的一个重要的数值。(V) 17常见的气体多属于 A+D = l, R= 0, 即气体不能反射，而未被吸收的就被透过。(X) 18.固体材料中铜的导热系数最大。(V) 19.物体的辐射能力与其吸收能力是一 致的，能辐射的波，也 能被该物体吸收。(V) 20. 在整个气体容积中，气体的辐射和吸收是沿着各个方向同时进行的。三、名词解释1. 传热边界层：在有放热现

25、象的系统中，流体 与固体壁面的温度降主要集中在靠近边界的这一薄膜层内， 这种有 温度变化(即温度梯度) 的边界层称为“传 热边界层”。2. 气体的粘性力：在气体流动时使两相邻气层 的流速趋向一致，且大小相等方向相反的力， 称为内摩擦力或粘性 力。3. 火焰传播速度：燃烧反应在可燃混合物中扩 展的直线速度，它反映了燃烧速度的快慢。4. 气体的层流：当气体流速较小时，各气体质 点平行流动，此种流动称为层流。5. 角度系数：角度系数是表示从某一表面射到另一表面的能量与射出去的总能量之比。用符号©表示。6. 导热系数：当温度沿x轴向的变化率为1单 位时，通过单位面积的热流，称为导热系数，用

26、入表示。7. 稳定流动：流体中任意一点上的物理量不随时间改变的流动过程。8.黑体：若A= 1，R + D = 0的物体或对外来的热辐射全部吸收， 没有反射和透过的物体。9. 空气消耗系数：实际空气需要量与理论空气 需要量的比值叫空气消耗系数以 n表示，即：0nLLn10. 燃料的发热量：单位质量或单位体积的燃 料在完全燃烧情况下所 能放出热量的千焦数叫做燃料的发热量。11. 燃烧温度：燃料燃烧放出的全部被燃烧产 物所吸收，燃烧产物所 能达到的温度叫燃料的燃烧温度。12. 局部阻力损失：气体在管道中流动时，由 于管道形状改变和方向 改变，气体分子间的相互碰撞和气体分子与气 壁间的碰撞而引起的压头

27、损失， 称为局部阻力 损失，常用符号 h 局表示 四、简答题 1.与传导传热和对流传热相比，辐射传热具有 哪几个特点？ 答： （1）任何物体只要温度高于 绝对零度， 便可以进行辐射传热； （2）辐射传 热不需要任何介质，在真空中同样可以传播， 而且热量的传递过程伴随有能量形式的转变（即热能T辐射能T热能）。2.气体的辐射与 吸收和固体比较起来主要有哪些特点？ 答：1）不同的气体， 其辐射和吸收辐射能的能力不 同。2）气体的辐射和吸收，对波长具有选择性。3）在气体中，能量的吸收和辐射是在整个体积内进行。3.简述高低发热量的区别？答：二者的区别在于废气中水的存在状态不同：高发热量中的水是冷却成为0C的液