热处理炉第二章5

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1、第二章炉子传热原理§5.综合传热1一.对流和辐射同时存在时的传热a辐——辐射换热系数w/(m2·℃)aΣ——综合传热系数。2注：（1）中、高温电阻炉和真空电炉：a辐为主，a对可忽略不计；（2）低温空气循环电阻炉、盐浴炉：a对为主，a辐可忽略不计；（3）装有风扇的中温电阻炉、燃料炉：aΣ综合。3二.炉墙的综合传热炉内热量——>炉内侧——>炉外侧——>环境（一）平壁炉墙传热4（二）复合炉墙的传热（符合串并联定律）5（三）圆形壁炉墙6（四）减少热损炉墙采取措施（加大热阻）1.增加炉墙厚度R=δ/（λF）；2.采用ρ小、λ小、比热容C小的耐火保温材料。①R↑，②b（蓄热系数）蓄热小

2、。[推荐：中温电阻炉0.6g/cm3轻质砖、泡沫砖；高温炉：0.806g/cm3高铝砖砌耐火层。]3.改变炉墙结构：双层炉壳、空心砖炉墙结构；采用圆形炉膛，外表面积缩小14%左右。7ThankYouforAttention8三.炉衬厚度计算在设计三层炉墙时，耐火层和中间保温层的厚度S、S，一般根据炉膛温度以及炉子的大小按标准砖尺寸的整倍数选定，而炉墙内、外表面温度t和t4为已知，那么剩下的只需计算确定满足此规定T4温度时的外层保温层厚度S，以及未知的界面温度t和t3值。在稳定传热时，对各层炉衬可分别列出下述方程：q=(t1-t2)[+0.5b(t+t)

3、]/S(a)q=(t2-t3)[+0.5b2(t2+t3)]/S2(b)q=(t3-t4)[+0.5b3(t3+t4)]/S3(c)9方括号部分为各层炉衬的平均热导率。由式(a)可直接解出未知的界面温度t2的计算式同理，由式(b)、可分别得t3和S3的计算式S3=(t3-t4)[+0.5b3(t3+t4)]计算的顺序应该是：先计算出t2,再计算t3,最后算出保温层的厚度S3。10例设计某热处理中温炉的平壁炉墙（侧墙），已知炉膛温度为950℃，车间温度20℃，炉壳合理温度为60℃。耐火层用QN-0.6轻质粘火砖，厚度115mm。保温层为115mm的B级硅藻

4、土砖，外层用矿渣棉，矿渣棉的体积密度0.2t/m3。试确定矿渣棉层的厚度及其界面温度。11解由炉衬材料的热导率算式QN-0.6轻质砖1=0.165+0.19410-3tW/（m·℃）B级硅藻土砖2=0.131+0.2310-3tW/（m·℃）矿渣棉3=0.07+0.1610-3tW/（m·℃）故01=0.165b1=0.19410-3；2=0.131b2=0.2310-33=0.07b3=0.1610-3。当t4=60℃时，由表2-12查得=12.17W/（m2·℃）。故q=12.17（60-20）=486.8（W/m2）。将上述数据代入式（2-

5、70），先算出界面温度t2。12再由式（2-71）计算t3由式（2-72）计算矿渣棉保温层的厚度S3=（588-60）[0.07+0.50.1610-3（588+60）]=132mm13下面进一步计算1m2面积侧墙的蓄热量。轻质粘土砖、硅藻土砖和矿渣棉在1m2面积侧墙上所占的重量分别为G1=0.115600=69KgG2=0.115550=63.3KgG3=0.132200=26.4Kg它们的平均比热容分别为C1=0.836+0.26310-30.5（950+782）=1.06KJ/（Kg℃）C2=0.837+0.25110-30.5（782+588）=

6、1.0KJ/（Kg℃）C3=0.75KJ/（Kg℃）各层的畜热量Q1=691.06[（950+782）/2-20]=61876KJ，Q2=42095KJ，Q3=6019KJ14总畜热量Q=109990KJ上述炉墙若用体积密度为120Kg/m3的硅酸铝耐火纤维炉衬，它的平均导热率为m=0.032+0.21（tm/103）2=0.032+0.21[（950+60）/（2103）]2=0.086W/（m·℃）由此得全耐火纤维炉墙的厚度S=（950-60）0.086/486.8=157mm1m2面积炉墙的重量为18.8Kg，相应的畜热量Q=18.81.1[（50+6

7、0）/2-20]=10030KJ15耐火纤维的平均比热容按1.1KJ/（Kg·℃）计算。由此可见，在上述条件下用耐火纤维炉衬代替砖彻炉衬后，炉衬的畜热量将减少近90%。因而在周期作业炉上使用耐火纤维炉衬可显著节能，并能大大缩短其空炉升温时间。[例]设计某热处理中温炉的平壁炉墙（侧墙），已知炉膛温度为950℃，车间温度20℃，炉壳外温度60℃。耐火层用QN-0.6轻质粘土砖，厚度115mm。保温层为115mm的B级硅藻土砖，外层用矿渣棉，其=0.2t/m3，试确定矿渣棉层的厚度及其界面温度。16解：已知QN-0.6