热处理设备习题答案1

第一单元综合训练题答案

一、填空题、选择填空题

1．常用耐火材料有（粘土砖、高铝砖、耐火混凝土制品及各种耐火纤维），它们的最高使用温度分别为

（1350℃、1500℃、600~1460℃、1100~1600℃）。

2．荷重软化开始点是指在一定压力条件下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形量为0.6% 的温度。 a.0.2% b.0.6% c.1.2%

3．抗渗碳砖是Fe2O3含量a的耐火材砖。 a.＜1% b.＞1% c.＞2%

4．常用隔热材料有（硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉以及珍珠岩制品），其中最低使用温度及材料是石棉、 500℃。

5．传热的基本方式有传导、对流、辐射，综合传热为同时具有两种或两种以上的单一传热。

6．电阻丝对炉墙的传热是 b ，炉墙对车间的传热是 b ，电阻丝对炉墙对车间的传热包括了e ，通过炉墙的传热是 a ，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）的是h 、

热阻较大的是k ；燃气对工件的传热是 b 。

a.传导

b.对流+辐射

c.辐射+传导

d.辐射

e.辐射+传导+对流g.传导+对流h.电阻丝对炉墙的传热i.炉墙对车间的传热k.通过炉墙的传热

7．影响“黑度”的因素有b 、d、e、g、f 。

a.时间

b.表面粗糙度

c.传热面积

d.温度

e.物体的材料

f.物体的形状

g.物体的颜色

h.角度系数

8．增强传热（含炉温均匀性）有a、s、d、g、h、k、n、o，削弱传热有d、e、f、i、j、l、m、p 。

a.加大温差

b.增加传热面积

c.增加风扇

d.加大气孔率

e.减小热导率

f.增加隔板

g.增加导风系统

h.箱式炉膛改圆形炉膛

i.圆形炉膛改箱式炉膛

j.炉壳外刷银粉比砖墙或一般金属外壳

k.增加黑度（如工件或炉壁表面涂覆高黑度磷化处理层或CO2红外涂料）

l.降低黑度

m.工件表面不氧化（真空、可控、保护、中性气氛加热）比工件表面氧化

n.高速燃气烧嘴比低速燃气烧嘴

o.燃气炉比空气炉

p.空气炉比燃气炉

二、是非题

1．荷重软化开始点与最高使用温度基本相等或比较接近（是）。

2．重质砖、轻质砖可以是同一种原材料制成，热导率相同（非）。

3．耐火材料中Al2O3含量越高，其使用温度也越高（是），其颜色也越白（是）。

4．工程上把导热系数小于0.23 W/(m·℃)的材料称为隔热材料（是），其热导率低，热阻大，削弱传热（是）。主要是气孔率高、比重轻，发挥了空气是不良导体的作用（是），其使用温度高于耐火材料（非）。

5．传热量与温差成正比（是）、与传热面积无关（非）、与传热时间无关（非）、与传热系数成正比（是）。

6．低温传热以辐射传热为主（非），中温特别是高温以对流传热为主（非）。

7．普朗克定律是黑体单色单一波长的辐射力（是），工程计算时计算的是黑体的全辐射力，而不是黑体的单色辐射力（是）。

8．两物体之间加一隔板可以减少对流传热（非），两物体之间加一隔板可以减少辐射传热（是），隔板的黑度越小，传热量越少（是）。

三、简答题

1．比较重质砖、轻质砖以及硅酸铝耐火纤维的主要性能，说明它们在热处理炉中的应用及应注意的问题。试选择电阻丝搁板所用材料，并说明选择的依据。

答：重质砖使用温度高于同材质的轻质砖，硅酸铝耐火纤维兼有耐火及保温性能，新型耐火纤维的使用温度高于重质砖。重质砖多在炉底支撑砖，轻质砖多用于炉侧墙或炉顶，硅酸铝耐火纤维使用温度不要过高以防损坏。电阻丝搁板通常选择高铝砖或刚玉材料，并说明选择的依据。

2．比较三种基本传热方式的异同。

答：三种传热均与温差、传热面积、传热系数、传热时间成正比。不同的材料的传热系数差别很大，对流传热还与流体的流速、温度、黏度有关，辐射传热还与材料的黑度、角度系数、表面粗糙程度有关。

3．写出单层稳定态传导传热计算公式。

答：φ = S t t λδ

)

(21- 或 q = λδ)(21t t -

4．有一双层炉墙，第一层是重质耐火粘土砖厚113mm ，第二层为硅藻土砖厚230mm ，炉墙内表面温度为950℃，炉墙平均散热面积为2m 2，试求通过炉墙的散热损失。

答：根据我国部颁标准，当环境温度为20℃时、工作温度为700～1000℃的电炉，炉壳温升为≤50℃。预先假设炉墙外表面温度为50℃，则

t 1－ t 3 = 900 ℃ 且δ1 = 0.113m δ2 = 0.230m

为计算各层炉衬材料的导热系数，还需假设t 2 = 900℃。则轻质耐火粘土砖的导热系数λ1为：λ1= 0.698+0.64×310-t 均1= 0.698 + 0.64×310-2

900950+= 1.29〔W/(m 〃℃)〕 硅藻土砖的导热系数λ2为： λ2= 0.104 + 0.232×310-250

900+ = 0.214〔W/(m 〃℃)〕

将求得的λ1和λ2代入公式，就可求得比热流量。

q = 214.0230.029.1113.050950+-= 774.5（W/m 2

） 验算交界面温度t 2

t 2 = t 1－ q 11λδ = 950－ 774.529

.1113.0 = 882 ℃ 与原假设误差为 900

882900-≈ 2% 误差小于5%，故原假设可用。

验算炉墙外表面温度t 3略

最后就可以求出2m 2炉墙的传导热损失量φ = q 〃S = 774.5×2 = 1549 （W ）。

5．写出黑体及灰体全辐射力公式。

答：E b = ⎰∞0λλd E b = C b 4100⎪⎭

⎫ ⎝⎛T φ=ES = εC b 4100⎪⎭

⎫ ⎝⎛T S C b 黑体的辐射系数，φ灰体或实际物体的辐射力，ε灰体或实际物体的黑度。

6．根据被加热工件黑度的不同，比较普通加热炉与真空炉对工件的加热速度（即炉膛对工件的辐射热交换量）。另一种比较，当工件散放的表面积比堆放的表面积增加1倍时，炉膛对工件的辐射热交换量的增减倍数是＞1、＜1、＝1？为什么？

答：普通炉加热时工件有氧化，工件表面黑度大，而真空加热工件表面黑度小，加热速度慢于普通炉。 当工件散放的表面积比堆放的表面积增加1倍时，炉膛对工件的辐射热交换量的增减倍数是＜1，主要原因参见例1-4，S 1虽然增加了一倍，但φ12不是1而是小于1。

7．有一浴炉，浴面面积为0.5m 2，试比较其在1200℃、540℃时的热损失。

答：φ=ES = εC b 4100⎪⎭

⎫ ⎝⎛T S =0.89×5.675.010*********⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+ = 118.78(kW) φ=ES = εC b 4100⎪⎭

⎫ ⎝⎛T S =0.74×5.675.010********

⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+ = 9.165 (kW) 8．说明影响对流换热系数的因素，比较铅浴、盐浴、空气的加热速度以及盐浴、水、空气的冷却速