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1、1热处理设备复习题第一单元综合训练题答案一、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、6001460、11001600） 。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
2、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
3、、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 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2的问题。试选择
4、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： = 或 q = St)(21)(21t4有一双层炉墙，第一层是重
5、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 2m2，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 7001000的电炉，炉壳温升为50。预先假设炉墙外表面温度为 50，则t1 t3 = 900 且 1 = 0.113m 2 = 0.230m为计算各层炉衬材料的导热系数，还需假设 t2 = 900。则轻质耐火粘土砖的导热系数 1为： 1= 0.698+0.64 t 均 1= 0.698 + 0.64 = 1.29W/(m)30 3095硅藻土砖的导热系数 2为： 2= 0.104 + 0.232 =
6、0.214W/(m)3120将求得的 1和 2代入公式，就可求得比热流量。q = = 774.5（W/m 2）214.039.5验算交界面温度 t2t2 = t1 q = 950 774.5 = 882 129.13与原假设误差为 2%9083误差小于 5%，故原假设可用。验算炉墙外表面温度 t3略最后就可以求出 2m2炉墙的传导热损失量 = q S = 774.52 = 1549 （W） 。5写出黑体及灰体全辐射力公式。答： Eb = = Cb0db410T=ES = C b S4Cb黑体的辐射系数， 灰体或实际物体的辐射力， 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
7、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 12不是 1 而是小于 1。7有一浴炉，浴面面积为 0.5m2，试比较其在 1200、540时的热损失。答： =ES = C b S=0.895.67 = 118.78(kW)410T5.01273
8、4=ES = C b S=0.745.67 = 9.165 (kW)4 .05448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、空气的冷却速度，为什么？答：对流传热与流体的流速、流体性质（层流、紊流） 、温度、黏度、密度有关，铅、盐、水、空气的密度有较大差异，密度大者的加热速度以及冷却速度均大于密度小者。第二单元综合训练题答案1、填空题1热平衡计算法中热量支出项目有 加热工件的有效热 、 炉衬散失的热 、 炉墙积蓄的热量 、通过炉门和缝隙溢出热气损失的热量、炉门和缝隙辐射出的热量、炉内工夹具、支架等所消耗的热量、加热可控气氛所需的热量、其它热损失。4连续加热炉不考虑
9、哪项热量支出炉墙积蓄的热量，炉子热效率表达公式为 = 效 / 总 。2金属电热元件加热的高温电阻炉的最高工作温度 一 般是 1200 ，非金属电热元件加热的高温电阻炉的最高工作温度是 1350 。3电热元件数目及元件电阻值相同，相电压相同时，接法的功率是 Y 接法的 a 。a.3 倍 b.1/3 倍 c.1 倍4电阻炉低、中、高温度的划分是 d 、 b 、 a ，对应炉型号表示方式为 g 、h 、 i 。a.1000 b.6501000c.650 d.550 e.12 f.13 g.6 h.9 i.12 或 135电阻炉中常用的电热元件材料有 a,b ，0Cr25Al5 优于 Cr20Ni80
10、 的原因 f,g,I,k,n 。a.铁铬铝系 b.镍铬系 c.石墨 d.碳化硅 e.二硅化钼 f.合金及贵重合金质量分数低 g.电阻率高 h.电阻率低 i.W 允 高 J.W 允 低 k.工作温度高 l.工作温度低 m.电热元件长方便布置 n,电热元件短便于布置6高温电阻炉使用的电热元件材料有 c,d,e,f,g 。a.铁铬铝系 b.镍铬系 c.石墨 d.碳化硅 e.二硅化钼 f.钨或钼 g.高温高电阻合金三、简答题1 W 允 、敞露型、封闭型。答：在计算电热元件尺寸时，表面负荷率应有一个允许的数值，称为允许表面负荷率 W 允 。炉侧墙电热元件为敞露型，炉底、有罐、服饰管电热元件属于封闭型。2
11、举例说明影响 W 允 的三个主要因素并解释之。W 允 的确定与元件的材料、工作温度、散热条件等因数有关。如 0Cr25Al5 比 CR20Ni80 高，为防止电热元件烧坏，电热元件表面温度越高， W 允 不能高了。散热条件好，不易烧坏电热元件，故 W 允 可以取高些。3说明低温井式电阻炉的结构特点、结构的作用及选用，比较低温井式电阻炉与中温井式电阻炉结构。答：低温井式电阻炉的结构特点有电风扇、料框、导风装，为了增加低温的对流传热。低温退火、低温回火、时效均可以选用低温井式电阻炉。中温井式电阻炉结构无电风扇、料框、导风装置，多用于退火、淬火。4比较井式气体渗碳炉与低温井式电阻炉结构的异同，比较两
12、者电风扇作用的主次。答：均有电风扇和料框，炉体结构相同。低温炉的炉盖在炉面以上，渗碳炉的炉盖在炉面以下，低温炉料框既有导流作用，又有防止电热元件对工件直接辐射造成工件局部过热的作用，渗碳炉的马弗罐是个密封罐。渗碳炉电风扇主要作用是增加渗碳气氛的流动以使气氛均匀，低温炉电风扇主要作用是增加炉气的对流以使炉温均匀。55根据热平衡计算法，说明如何提高电阻炉的热效率？试提出改造、维修、提高电阻炉性能的措施。答：1. 减少炉衬散失的热，使用低导热系数的筑炉材料。2.减少炉墙积蓄的热量，一是使用低导热系数的筑炉材料，二是采用连续式作业。3.减少炉内工夹具、支架等所消耗的热量，使用耐热钢材料制作工装夹具及支
13、架。4. 减少通过炉门和缝隙溢出热气损失的热量、炉门和缝隙辐射出的热量，增加炉体及炉门的密封性。使用耐火纤维替代耐火砖，使用耐火纤维贴在炉墙内侧或炉墙外侧，增加炉体及炉门的密封性，尽量使用电风扇，使用带状电热元件等。645kW 低温井式电阻炉，选用 0Cr25Al5 线状电热元件，供电电压为 380V ，试计算电热元件的尺寸及结构尺寸（绘出炉型及电热元件结构尺寸的布置草图） 。选择另一种接线方法进行设计。答：参考例 2-1，采用星形接法，相电压为 220V，低温炉 W 允 取 40-50kw/m2，电阻丝直径 4.0mm，总长度约 327=81m。采用三角形接法，相电压为 380V，低温炉 W
14、 允 取 40-50kw/m2，电阻丝直径 3.0mm，总长度约347=141m。7有一箱式电阻炉，炉膛尺寸为 1200900850mm，最高工作温度为 950，试用经验法确定炉子所需要的功率并分别设计两种线状 0Cr25Al5、Cr20Ni80 电热元件的基本尺寸和在炉膛侧墙的布置（绘出草图） 。当电阻丝的功率、位置一定时，说明影响电阻丝长度的四个因素及原因。答：1.炉膛体积（，1.20.90.85=0.92m 3）对应炉子功率见图 2-14 约 90KW，0Cr25Al5 电热元件的基本尺寸和在炉膛侧墙的布置,参见例 2-2。Cr20Ni80，采用星形接法，相电压为 220V， W 允 取
15、 8kw/m2，d = = 10.5 （mm）32104允Upt32261804.1.每相电热元件长度 L 和总长度 L 总 ：L = = = 116（m）9210tpS9622140.135.L 总 = 1163 = 349 （m）电热元件的布置提示，因电阻丝很长，布置时要增加电阻丝的排数方能布置的下。8设计一台炉膛尺寸为 1000500400，最高工作温度为 1200的箱式电阻炉。设计出该炉的功率、炉体结构、电热元件尺寸及电热元件在炉门炉底炉侧墙炉后墙的布置。答：提示，1.注意炉温、电热元件材料、炉底侧墙所对应的 W 允 ，2.可以考虑炉底、两炉侧墙、炉门及炉后墙各占总功率的 1/4。6第三单元综合训练题答案1、填空题1盐浴炉对环境污染的形式有 盐蒸气 ， 残盐 ，残盐对工件表面有 腐蚀 作用，特别是 硝盐 盐，需对残盐进行 清理 。2浴炉中加热速度最快的是 铅 浴炉、其次是 盐 浴炉或 碱 浴炉、最慢的是 油 浴
