热处理炉复习题1

复习题（论述题）

1 自然对流与强制对流换热机理有何区别

答：1）引起流动的原因不同，自然对流是由于流体与表面换热后温度发生变化，导致不同部位流体的密度产生差异，受热部分受浮力作用产生向上的流动，变冷的流体部分向下流动，从而产生对流；2）强制对流的动力来自外界，不受温度场影响或影响较小；3）换热强度不同。一般由于强制对流速度大，边界层厚度小、热阻小，因而对流换热强度大；而自然对流给热强度一般较小；4）影响对流换热系数的因素不同。

自然对流换热系数一般受温差大小、流体物性参数、表面形状等因素影响较大，而强制对流一般受外来动力影响较大。

2 试述外热式真空热处理炉的工作原理及缺点有哪些

答：原理：外热式真空热处理炉是指有真空罐的炉子。加热元件，耐火材料等在罐外，被处理工件放在管内。当工件放入炉罐内密封后，开始抽真空到规定的真空度，再加热到规定温度。工件冷却有炉内冷却和炉外冷却两种，炉内冷却通入特殊气体冷却介质：氢气、氮气、氩气等。

缺点：由于热源在炉罐外，热惰性大、热效率低、加热速度慢、生产周期长。由于炉罐材料高温强度所限，炉子尺寸小，使用温度低于1100℃，合金钢或耐热钢罐价格昂贵，不易加工，仅适用于合金的退火、真空除气、真空渗金属等。

3 为什么要做燃烧计算？包括哪些方面？

答：燃料的燃烧是一种剧烈的氧化反映，是燃料中的可燃成分与空气中的氧气所进行的氧化反应。要使燃料达到完全燃烧、所放热能充分利用，首先需要对燃烧反应过程做物料平衡计算，诸如，了解燃烧时需要的空气量，以及确定供风能力的大小；了解燃烧后生成燃烧产物量，以确定排烟设备的能力大小；还要了解燃烧后的炉气成分，等等。另外，还要根据热平衡计算出炉气可以达到的温度，看是否能满足工艺的要求。知道了这些数据，人们才能有根据地去改进燃烧设备，控制燃烧过程，达到满意的燃烧效果。

4 试分析窑内气体与窑外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？

答：有以下换热环节及传热方式：（1）窑内气体到炉墙内壁，热传递方式为对流换热和辐射换热。窑内气体温度越高，则窑内气体与炉墙内壁辐射换热量就越大；（2）墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热；（3）炉墙的外壁到车间空气，热传递方式有对流换热和辐射换热，由于车间环境温度较低，辐射换热量相对较小。

5 什么是炉子的供热量？如何确定炉子的供热量？

答：炉子的供热量通常是指由燃料燃烧供入炉内的最大热量，其值应能满足炉子在最高额定产量时所需的热量。

确定炉子供热量有两种办法，常用的方法是直接采用类似条件（产量、炉型、钢种和燃料种类等）的炉子的实际生产资料来确定，条件越接近，准确度越高。

在确定新建炉子的供热量时，往往要通过详细的热平衡计算来确定供热量。采用热平衡计算方法可以科学地把许多具体的有利和不利的因素包括进去，有时会更精确一些。

6 试述埋入式盐浴炉与插入式盐浴炉相比所具有的优缺点

答：两者相比，埋入式盐浴炉具的优点：（1）有效面积大，生产率高，热效率高，节能25%~30%；（2）炉温相对均匀，介质流动性好；（3）电极不接触空气，寿命长；（4）工件接触电极可能性小，废品率低。缺点是：（1）砌体与电极一体，不能单独更换电极，电极损坏时，浴槽也要相应更换；（2）形状复杂，不易焊接，砌炉麻烦；（3）电极间尺寸不能调节，电极形状、尺寸、布置要求高，功率不可调。

7 炉子的热损失同哪些因素有关？提高热效率的途径有哪些？

答：炉子的热损失与炉子的结构尺寸、燃料种类、装炉状况、工艺操作等因素有关、要提高炉子的热效率就要尽可能减少或回收各种热损失。

1）减少烟气带走的热量：Q烟=BV n t烟c烟，要减少烟气带走的热量，则需降低烟气温度t烟或减少烟气体积V n,即控制好过剩空气量。

2）有效地利用烟气余热：①预热空气或燃料气，②预热工件或辅助工具，③作为回火炉的热源，④作为废热锅炉生产蒸气等。

8 何谓空气过剩系数？其值过大或过小对燃烧和节能有哪些影响？

答：实际供应空气量与理论空气量的比值，称为空气过剩系数。燃料燃烧时，燃料与空气的混合难于达到十分完善的程度，为保证燃料完全燃烧，实际供应的空气量应超过理论空气需要量。空气过剩系数过小易造成燃料燃烧不完全，浪费燃料；空气过剩系数过大会增加废气带走烟气量，降低炉温，且易使工件氧化。或增加烟气带走热量，浪费燃料。

9 何谓热平衡计算法？热处理电阻炉的主要能量支出项有哪些？

答：热平衡法是根据炉子的输入总功率（收入项）应等于各项能量消耗（支出项）总和的原则确定炉子功率的方法。

主要能量支出项有：(1)加热工件所需热量；（2）加热辅助构件所需热量；(3)加热

控制气体所需热量；（4）通过炉衬的散热损失；（5）通过开启炉门或炉膛缝隙的

辐射热损失；（6）通过开启炉门或炉膛缝隙的溢气或吸气热损失；（7）砌体蓄热

量；（8）其它热损失。