热工设备原理与设计复习参考

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1、第一章筑炉材料1.1坩埚渗碳炉的内衬一般选用哪种耐火材料？为什么？答：炉内使用耐热钢坩埚，高碳气氛不与炉体接触，此时可不选用抗渗碳砖。1.2保护气氛加热炉一般选用哪种耐火材料作为内衬？为什么？答：保护气氛加热炉，一般选用抗渗碳砖作为内衬。保护气氛加热炉，是进行光亮加热的，其气氛不是高碳气氛，CO+H2的含量只有约5％左右。虽然CO+H2的含量很低，但仍然会和砖中的Fe2O3等杂质反应，生成CO2、H2O等。这样一来，势必增加炉内氧化气氛的含量。而且由于CO+H2本身就很少，氧化性成分一旦增加，有可能不能保证光亮加

2、热的效果。保护气氛加热炉，应该采用抗渗碳砖。1.3有中温箱式炉、推杆式炉和渗碳炉三台设备，问其内衬材料应如何选择？为什么？答：中温箱式炉：周期式作业炉，应选用轻质砖、耐火纤维等。因为经常反复加热，蓄热是主要热损失，必须减少，提高加热速度。推杆式炉：连续作业炉，蓄热不是主要问题，因为一直处于高温状态，长期工作，则使用寿命应重点考虑。为此，一般要选用重质砖。渗碳炉：可控气氛炉，要选择抗渗碳砖。1.4比热容的概念是什么？该指标有什么作用？答：比热容（热容量）用CP表示，单位为kJ/kg·℃，指1kg物质温度升高1℃所需

3、的热量。CP是反映材料蓄热能力的一个指标，通常CP↑→蓄热能量↑，对于耐火材料，CP越小越好。1.5热导率的作用是什么？它主要和哪些因素有关？答：热导率λ表示材料导热的能力，通常：λ↑，则导热能力强→散热量大。热导率的大小，除了和材料的矿物组织有关外，主要取决于制品的气孔率。对同样材料，如果气孔多而小，且分布均匀，则其热导率λ就低。热导率的大小也和温度有关，λ=a+bt，对大多数耐火材料，t↑→λ↑，但也有些制品，如镁砖（炼钢炉用），碳化硅制品等，正好相反。1.6抗渗碳砖的实质是什么？为什么这种砖能用于高碳气氛中

4、？答：实质：抗渗碳砖是指Fe2O3等杂质含量小于1％的高铝砖、粘土砖。高碳气氛主要是CO+H2，在高温下，这些气氛与Fe2O3等杂质反应产生的破坏效果不明显。1.7说明耐火材料的耐急冷急热性能指标及其评定方法。答：将重质耐火材料试样（标准砖）（230×113×65）加热至850ºC，然后在流动水中冷却，（若是轻质耐火材料则加热至1000ºC，然后在静止空气中冷却），如此反复进行加热、冷却，直至试样脱落部分重量为原重量的20%为止，所经受的反复加热、冷却的重复次数，作为耐急冷急热性能指标。耐急冷急热性主要取决于材料

5、，好的达几百次，差的只有几次。1.8耐火材料的实际使用温度能否达到其耐火度数值，为什么？答：耐火度不能代表耐火材料的实际使用温度。因为在高温下承受载荷时，耐火材料的软化变形温度要降低，故耐火材料的实际允许最高使用温度比其耐火度低。1.9Fe-Cr-Al电热元件通常用哪种耐火材料作搁砖？为什么?答：粘土砖对Fe-Cr-Al电热元件有腐蚀作用，不能用作搁砖。电热元件搁砖，要求绝缘，选择高铝砖。1.10耐火度的定义是什么？耐火度大于多少度的材料才能称为耐火材料？答：耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能，指耐火材料在高温下

6、抵抗熔化的性能。通常，耐火材料的耐火度＞1580ºC，耐火材料也可据此定义。1.11为什么普通粘土砖不能砌筑马弗渗碳炉，而抗渗碳砖则可以？答：渗碳炉中可控气氛主要是CO+H2，在高温下，这些气氛不可能将粘土砖中的主要成分Al2O3、SiO2还原，但是却可以和粘土砖中的杂质Fe2O3反应。形成的渗碳体很硬很脆，使用时很容易剥落，从而造成炉体破坏。另外，由于Fe2O3还原，砖内变得疏松，C原子容易进入砖内，而造成膨胀，这样也可能造成炉体破坏。但是抗渗碳砖中Fe2O3等杂质含量小于1％，这些气氛和砖中的杂质反应所产生的

7、破坏效果不明显。1.12耐火材料的高温结构强度一般用什么指标评定？该指标如何测试？答：高温结构强度一般用荷重软化点来评定。荷重软化点测试方法：试样直径Φ36mm，高50mm，在荷重2kg/cm2压力下，置于炉中加热，加热速度是：≤800ºC时，为≤100ºC/min；＞800ºC时，为4～5ºC/min。测定两个变形温度：试样压缩0.3mm或4%时的温度称为荷重软化开始温度；试样压缩20mm或40%时的温度称为荷重软化终止温度。第二章传热理论2.1何为传导传热？何为对流传热？它们之间的差别是什么？答：传导传热又称

8、为导热，是指物体之间存在着温差时，热量由物体中温度较高的部份传至较低的部份；或由一个温度较高的物体传给与之接触的低温物体的传热过程。对流传热指依靠流体的运动，把热量从一处传递到另一处的现象。导热的特点：（1）物体各部分之间不发生宏观的相对位移；（2）对于几个物体之间的导热，必须相互接触；（3）导热在固体、液体、气体中均可进行。对流传热的特点：（1）有物质宏观运动存在；（2