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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（1350C、1500C、6001460C、11001600C）。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_0.6J的温度。a.0.2%b.0.6%c.1.2%3. 抗渗碳砖是FeO含量a的耐火材砖。a.VI%b.1%c.2%234. 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、500C。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
2、。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匚，通过炉墙的传热是_，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）的是h、热阻较大的是上；燃气对工件的传热是_L。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。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,肖U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.
3、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
4、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。(t_t)(t_t)答：=12或q=七S4. 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950C，炉墙平均散热面积为2m2，试求通过炉墙的散热损失。答
5、：根据我国部颁标准，当环境温度为20C时、工作温度为7001000C的电炉，炉壳温升为W50C。预先假设炉墙外表面温度为50C，则tt二900C且=0.113m6=0.230m1312为计算各层炉衬材料的导热系数，还需假设t=900C。则轻质耐火粘土砖的导热系数入为：入=950+900110.698+0.64X10-31=0.698+0.64X10-32=1.29W/(mC)均1硅藻土砖的导热系数入为：2900+50入=0.104+0.232X10-32=0.214W/(mC)2将求得的入和入2代入公式，就可求得比热流量。950-500.1130.230=774.5（W/m2）+1.290.2
6、14q0.113=950774.51.29=882C验算交界面温度t2t=tq21与原假设误差为9008829002%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=qS=774.5X2=1549（W）。5写出黑体及灰体全辐射力公式。答：Eb=hEd,=C(T丫0b,b1100丿（T4=ES=eCSbI100丿Cb黑体的辐射系数，灰体或实际物体的辐射力，e灰体或实际物体的黑度。b6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
7、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1200C、540C时的热损失。答：=ES=eC04(1200+2734S=0.89X5.67丿I100丿x0.5=118.78(kW)=ES=eC04丿(540+2734S=0.74X5.67I100丿x0.5=9.165(kW)8说明影响对流换热系数的因素，比较铅浴、盐浴
8、、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叮二效/总。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1200C，非金属电热元
9、件加热的高温电阻炉的最高工作温度是1350C。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接法的旦。a.3倍b.1/3倍c.l倍4. 电阻炉低、中、高温度的划分是丄、_L、a,对应炉型号表示方式为g、h、丄。a.1000Cb.650C1000Cc.W650Cd.W550Ce.12f.13g.6h.9i.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1.工作温度低m.电热元
10、件长方便布置n,电热元件短便允允于布置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.咼温咼电阻合金三、简答题1. W、敞露型、封闭型。允答：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。炉侧墙电允热元件为敞露型，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。允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0Cr25A15比CR20Ni80高，为防止电允热元件烧坏，电热元件表面温度越高，W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
11、。允允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
12、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。6. 45kW低温井式电阻炉，选用0Cr
13、25Al5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初取40-50kw/m2,电阻丝直径4.Omm,总长允度约3X27=81m。采用三角形接法，相电压为380V,低温炉W初取40-50kw/m2,电阻丝直径3.0mm，总长度约3X47=141m。允7有一箱式电阻炉，炉膛尺寸为1200X900X850mm，最高工作温度为950C，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（
14、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（，1.2X0.9X0.85=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“取8kw/m2,允4X1012p2p4,1012,302,1.2,10-63.142,2202,8t=3心10.5(mm)2U2W允每相电热元件长度L和总长度L总:总U2S“2202,3.14,10.52“L=，10-9=，10-9=116(m)pp30,1.2,10-6,4tL=116X3=349(m)
15、总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1000X500X400,最高工作温度为1200C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、炉门允及炉后墙各占总功率的1/4。第三单元综合训练题答案、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.不锈钢f.液态的盐g.石墨h.熔盐
