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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 同时具有两种或两种
2、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
3、、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的问题。试选择电阻丝搁板所用
4、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 = 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
5、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+0.64t均1= 0.698 + 0.64= 1.29W/(m) 硅藻土砖的导热系数2为：2= 0.104 + 0.232 = 0.214W/(m)将求得的1和2代入公式，就可求得比热流量。q = = 774.
6、5（W/m2）验算交界面温度t2 t2 = t1 q = 950 774.5 = 882 与原假设误差为 2%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 = = Cb =ES = CbS Cb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
7、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，S1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 = CbS=0.895.67 = 118.78(kW)=ES = CbS=0.745.67 = 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
8、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一、 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。连续加热炉不考虑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
9、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
10、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1W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
11、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。5根据热
12、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
13、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
14、.炉膛体积（，1.20.90.85=0.92m3）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8kw/m2，d = = 10.5 （mm）每相电热元件长度L和总长度L总：L = = = 116（m）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。第三单元综合训练题答案一、 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 浴炉，原因是 主要是在对流传热和传导传热时，传热介质的密度越大传热量也越大 。3电极盐浴炉的发热体是 f,h ，常用电极材料是 e,g ；外热式浴炉的发热体是 b,c ，电发热体材料是 b,e 。a.固态的盐 b.合金电阻丝 c.燃料 d.低碳钢 e.不锈
