热工设备试题及答案

热能０２级《工厂热工设备》期末考试参考答案
一、解释下列概念和术语（每题２分，共２０分）
１．火焰炉内热过程
火焰炉内气体流动、燃料燃烧和传热、传质过程的综合，是以传热为中心的物理和物理化学过程，以物理过程为主。

２．火焰
具有一定的外形和长度、明亮轮廓的炽热的正在燃烧的气流
股。

３．炉温
炉子测温热电偶所反映的温度，是某种意义上的综合温度。

４．定向辐射传热
炉气对炉衬、炉料的的辐射换热量不同的炉内辐射传热现象，分直接定向辐射传热和间接定向辐射传热两种。

５．炉子热平衡
根据热力学第一定律建立起来的、表示在一定时间内炉子热
量收入和热量支出在数量上的平衡关系。

６．热量有效利用系数
有效热／总供热量
７．热量利用系数
留在炉膛的热量／总供热量
８．炉底强度，有效炉底强度（钢压炉底强度）
单位炉底面积单位时间内的产量叫做炉底强度；如果只
考虑钢坯覆盖的那部分炉底面积，就叫做有效炉底强度（钢压炉底强度）。

９． 钢的加热速度
金属表面升温速度；加热单位厚度金属所需要的时间；单位时间加热金属厚度。

１０． 钢的加热温度，钢的加热均匀性
加热完后钢的表面温度，钢的外部和中心温度的一致程度。

二、填空（每题２分，共３０分）
１．火焰炉内的气体运动大致可以分为（气体射流运动）〔１分〕及（主要由它引起的气体回流运动）〔１分〕两大部分。

２．炉内气体再循环率r 的定义式为（ ），再循环倍率的定义式为（ ）。

a
o r m m m r h kg h kg h kg ＋＝）
／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／流率（从喷嘴流出气体的质量）／再循环气体流率（再循环率＝ r
a o r m m m m r h kg h kg h kg h kg ＋＋＝｝）／再循环气体流率（）＋／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）／／再循环气体流率（再循环率＝‘
（１分）
a o r
a o m m m m m R h kg h kg h kg h kg h kg ＋＋＋＝｝）／气体质量流率（）＋从喷嘴周围供入的／量流率（｛从喷嘴流出气体的质）｝／
／）＋再循环气体流率（／体质量流率（＋从喷嘴周围供入的气）
／量流率（｛从喷嘴流出气体的质再循环倍率＝
（１分）
３．火焰的基本特征包括（几何特征）〔１分〕、（析热规律）〔１分〕和（辐射特性）。

４．火焰的辐射特征包括（发射率）、（温度）〔１分〕和（辐射热流密度）〔１分〕。

５．按炉内被加热工件外部传热参数空间特征，可将炉内传热模型分为（零维模型）〔１分〕、（一维模型）、（二维模型）和（三维模型）〔１分〕。

６．热量利用系数（大于）〔２分〕热量有效利用系数。

７．燃耗（能耗）的表示方法有（ｂ单位实物燃耗）、（单位标准燃料消耗量）〔１分〕和（单位热耗）〔１分〕。

８．钢的加热制度包括（钢的加热温度，断面允许温差，各段加热速度，〔１分〕炉温制度，加热时间〔１分〕）。

９．在加热过程中，影响钢氧化的因素有（加热温度，加热时间〔１分〕，炉气成分〔１分〕）。

１０．在钢的加热过程中，影响钢脱碳的主要因素有（加热温度，加热时间〔１分〕，炉气成分〔１分〕，其它因素）。

１１．加热炉的“炉型”包括（炉膛空间形状、尺寸，燃烧器种类、布置，排烟口的布置）〔１分〕；加热炉的加热制度包括（温度制度和供热制度）〔１分〕。

１２．二段连续加热炉沿炉长分（预热段）和（加热段）两部分〔１分〕。

三段连续加热炉沿炉长分（预热段）、（加热段）和（均热段）〔１分〕三部分。

１３．连续加热炉的主要类型包括（推钢式连续加热炉〔１分〕、环形炉和步进炉〔１分〕）。

１４．均热炉炉型主要有（蓄热式均热炉、底部中心烧嘴均热炉、上部四角烧嘴均热炉、上部单侧烧嘴均热炉〔１分〕）。

在均热炉中钢锭的加热制度有（二期加热制度，三期加热制度和“逆Ｌ”加热制度）〔１分〕。

１５．热处理工艺有（淬火、退火、正火、回火和化学热处理）〔１分〕。

一般热处理工艺三个阶段是（加热、保温、冷却）。

热处理炉加热方式有（直接加热）和（间接加热）〔１分〕。

三、回答下列问题（每题５分，共３０分）
１．在实际生产中，对炉子这样的热工设备有那些基本要求？
经济性要求：生产率
热效率
能耗
设备材料消耗
设备寿命
设备基建费用
设备空间占用（３分）
环境要求：污染小，环境友好（１分）
其它要求：如机械化、自动化水平（１分）
２．炉内气体再循环是如何影响燃烧过程的？
缩短火焰，提高火焰温度。

原因：高温回流（2.5分）
延长火焰，降低火焰温度。

原因：低温回流，淡化氧浓度（2.5分）
３．炉子热平衡有那些项目？试列出之。

燃料燃烧的化学热Q1，kJ／t
燃料预热的物理热Q2，kJ／t
空气预热的物理热Q3，kJ／t
炉内物料的氧化放热Q4，kJ／t
雾化用蒸汽带入的热量Q5，kJ／t
入炉物料的物理热Q6，kJ／t
成渣反应热Q7，kJ／t
（2.5分）
加热或熔炼物料的热量Q′1 ，kJ／t
烟气带走的物理热Q′2 ，kJ／t
冷却系统带走的热量Q′3 ，kJ／t
炉衬散热损失Q′4 ，kJ／t
炉衬积热Q′5 ，kJ／t
通过炉门、小孔开口辐射热损失Q′6 ，kJ／t
通过炉门、逸气热损失Q′7 ，kJ／t
化学不完全燃烧热损失Q′8 ，kJ／t
机械不完全燃烧热损失Q′9 ，kJ／t
炉渣、炉尘带走的热损失Q′1 0 ，kJ／t
炉内台车、支架、链带、底盘等带出的热量Q′1 1 ，kJ／t
吸热反应所需要的热量Q′1 2 ，kJ／t
误差与其它热损失Q′1 3 ，kJ／t
（2.5分）
４．影响炉子生产率的热工因素有那些？是如何影响的？
炉子热负荷（１分）
炉子温度制度和供热制度（１分）
废气出炉温度（１分）
金属入炉温度和出炉温度（１分）
料坯厚度（１分）
５．分析炉子热负荷、炉子生产率、炉子热效率的变化与炉温变化的关系。

当其它条件不变时，炉子热负荷增加，炉温增加；（2分）
当其它条件不变时，炉子生产率增加，炉温下降；（2分）
当其它条件不变时，炉子热效率增加，炉温下降。

（１分）６．在钢的加热过程中，减少钢氧化的措施有那些？
加热温度控制（2分）
加热时间控制（2分）
减少冷空气吸入（１分）
其它措施（隔离，少（无）氧化，涂料，特种炉等）
四、作图并说明（每题５分，共２０分）
１．试定性画出炉子生产率(p—横坐标)与炉子热效率（η）、炉子热负荷（ＢＱ低）、单位热耗（ｂ）（纵坐标）的关系曲线并作
简要分析。

２．炉内气体再循环的方式有那些？试用图示方法解释之。

内部再循环（自然再循环）
结构作用气体再循环的方式外部再循环（结构再循环）
设备作用
钝体再循环
再循环现象示意图：
３．试画出双面加热的三段连续加热炉的炉型示意图。

４．试画出三段连续加热炉温度制度的曲线图并作简要说明。