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、应用成分和可燃成分。3、常用的重油雾化方法有低压空气雾化、高压空气雾化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≤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20℃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.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2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Eλ与黑体在同一波长的单色辐射力E0λ之比都是同一数值，等于ε，这种物体称为灰体，ε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？①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；②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；③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？①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；②控制炉内气氛：保证完全燃烧的前提下，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；③使用保护气层；④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；⑤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？①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1580℃，低于这个温度不属于耐火材料；②能承受结构的建筑荷重和操作中的作用应力，在3高温下也不丧失结构强度；③在高温下体积稳定，不致产生过大的膨胀应力和收缩裂缝；④在温度急剧变化时，不致崩裂破坏；⑤对熔融金属、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；⑥具有较好的耐磨性和抗震性能；⑦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？①在炉子的均热段砌筑实炉底，使钢坯得到均热；②水管施行绝热包扎；③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？①减少出炉废气从炉膛带走的热量；②回收废热以预热空气、煤气；③减少冷却水带走的热量；④减少炉子彻底的散热；⑤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℃，炉气在标准状态下的密度为1.30kg/m3，炉外大气温度20℃。求当炉底表压力为零时，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℃时，炉气的密度为：20℃的空气密度为：基准面取在炉顶，则炉顶H0=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℃，4车间空气温度20℃。I-I截面处的静压头Pg1=250mmH2O，II-II截面处的静压头Pg2=200mmH2O，求I-I至II-II这段热风管的压头损失。解：就I-I和II-II截面列伯努利方程：由于管径不变，w1=w2，221222ww设基准面取在I-I截面的水平中心线，则H1=0m，H2=12m，根据题设温度，求出密度ρ′及ρ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s1，s2和s3，导热系数依次为λ1，λ2和λ3，均为常数。最外层两表面分别保持均一的温度t1和t4，且t1t4。求热流密度q、t2和t3。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5面加热，热流密度q表=46000W/m2，钢坯开始温度t0=10℃，终了温度t表=600℃，钢的导温系数α=0.04m2/h，导热系数λ=46W/(m·℃)，并假设它不随温度变化，计算所需加热时间。解：460000.12602246qst表（℃）60060540ttt中表（℃）加热时间为：正规加热开始时间τ′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ν和动力粘度μ的关系可表示为。4、边长分别为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。66、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。8、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分）71、已知煤成分：w(C用)=58.5%，w(H用)=5.7%，w(S用)=0.6%，w(O用)=10.7%，w(N用)=0.9%，w(A用)=9.5%，w(W用)=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℃，厚20mm的板坯在炉内双面加热，钢坯入炉温度为30℃，出炉温度为1150℃，求钢坯加热时间。已知：钢的比热为690J/(kg·℃)，密度为7650kg/m3，导热系数为35.5W/(m·℃)，对流给热系数经验公式α∑=58.2+0.52（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λ1=0.11W/(m·K)；中间层厚度δ2为5mm，导热系数λ2=0.12W/(m·K)；外层厚度δ3为3mm，导热系数λ3=0.05W/(m·K)。炉内温度tfi=1050℃，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/(m2·K)、hr=220W/(m2·K)；车间内温度tfo=30℃，总表面传热系数ho=16W/(m2·K)。试求：（1）若要求炉门外层温度t4不超过65℃，求内层材料的最小厚度δ1；（2）若外层材料的耐温极限为100℃，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=μ/ρ4.2ab/(a+b)85.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.FeOFe3O4Fe2O310.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？①加热温度的影响（1.5分）；②加热时间的影响（1.5分）；③炉气成分的影响（1.5分）；④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炉型结构的影响：采用新的炉型和改造旧炉型（1.5分）；②燃烧条件和供热强度的影响（1.5分）；9③钢料入炉条件的影响（1.5分）；④工艺条件的影响（1.5分）。3、工业上对加热炉的要求是什么？①生产率高（1.5分）；②加热质量好（1.5分）；③燃料消耗低（1分）；④炉子寿命长（1分）；⑤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：o33n4.7622.4W(C)%W(H)%W(S)%W(O)%L(10012432324.7622.458.55.70.610.7(6.38m/kg1001243232L1.26.387.66m/kg用用用用））（3分）燃烧产物量：0322.4W(C)%W(H)%W(S)%W(N)%W(W)%V(10012232281822.458.55.70.60.914.1(+6.96m/kg100122322818用用用用用00）+0.79L）0.79L10noo3VV(1)6.960.26.388.24m/kgnL（2分）燃烧产物成分：2222222.458.510012()100%13.25%8.2422.45.714.1()100218()100%9.88%8.2422.40.610032()100%0.05%8.2422.40.90.797.6610028()100%73.53%8.240.21(1.21)6.38()100%3.25%8.24coHosoNo（5分）2、解：α∑=58.2+0.52（t炉-700）=58.2+0.52（1250-700）（3分）=344.2W/（m2·℃）0.02344.220.09735.5sBi（2分）11Bi0.1即为薄材'''0.0276506901250302lnln3841344.212501150ttscsktt炉炉（5分）3、解：（1）4020400()16(6530)560(/)1ffttqhttWmh（3分）得δ1=182mm（3分）（2）312121fiirttqhh（4分）得t3=98.6℃100℃合理一、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