工业炉期中考试内容集锦选择填空（1）在等温条件下，流体因为受到压力不同，体积发生变化的特性，称为压缩性；在等压条件下，流体由于温度不同引起体积变化的特性，称为膨胀性。

（等压性，压缩性，体积比，膨胀性，压力比，过余温度比）（2）一般情况下，液体随着温度升高，粘度降低。

气体随温度升高，粘度升高。

（不变，升高，降低，线性变化，非线性变化）（3）在与黑体保持热平衡条件下，任何物体辐射能力与对黑体辐射吸收率的比值，等于同温度下黑体辐射能力。

（同温度下黑体辐射能力，对比温度下的辐射能力，同温度下灰体辐射能力，平衡条件下黑体辐射能力）（4）诺模图是1947 年海斯勒提出的，为后人进行一维非稳态导热计算提供了非常宝贵而方便的图表。

（1897，1939，1942，1947，1951，海斯勒，霍尔曼，贝尔特，雷格斯）（5）工业炉炉膛内压力的近似计算，炉气压力的测量等，都须运用流体静力学原理。

（流体力学，流体静力学，流体动力学，湍动力学）（6）流体的粘性是流体运动时内部产生摩擦力的特性表现。

（结合力，粘滞力，摩擦力，质量力）（7）伯努利方程的应用条件之一有不可压缩流体。

（不可压缩流体，任何流体，可压缩流体，压缩性可忽略的气流，牛顿流体）（8）伯努利方程的应用条件之一是对所取两过流截面之间，应满足无支流、无汇流、连续、稳定流动。

（有支流没有汇流的连续、稳定流动；无支流、无汇流、连续、稳定流动；有汇流没有支流的连续、稳定流动，任取截面的连续稳定流动）（9）变截面多层圆筒壁稳态导热量的计算，在最外层与最内层表面积之比小于等于2的条件下可以应用等截面多层平壁的稳态导热计算公式。

（最外层与最内层表面积之比小于等于2时；本层外表面积与内表面积之比小于等于2时）（10）有效辐射是指本身的辐射与反射投入辐射之和。

（吸收投入辐射向外的辐射；本身的辐射与反射投入辐射之和；所有的反射能量之和；自身辐射减去反射的能量）（11）在对流传热计算中，常用的准则数是Re，Gr，Pr，Nu 。

（Eu；Re；Gr；Pr；Fo；Bi；Nu）（12）物体黑度越大，辐射能力越大，吸收能力越大。

（越小；越大；不一定；随温度改变；随反射能力和透过能力改变）（13）重力作用下的流体平衡方程的能量意义，可以通过kJ/N；kJ/kg 量纲来表达分析。

（kJ/N；kJ/m3；kg/kg；kJ/kg；kg/kmol；W）(14) 不论外来辐射是否来自黑体，也不论与黑体是否处于热平衡状态，灰体吸收率始终等于同温度下的黑度。

(同温度下黑体的吸收率；同温度下的黑度；同温度下的透过率；同时刻的吸收率；同时刻的黑度)（15）烟气的黑度主要取决于烟气的颜色。

（燃料的清洁度；CO2和H2O汽的组分；烟气的颜色；燃料的燃尽率）（16）烟囱的高度主要取决于烟囱的抽力。

（烟囱出口与入口的动压差；烟囱本身的摩擦阻力；风机的能力；烟囱的抽力）（17）烟囱的抽力是指 炉体系统的总阻力 。

（炉体系统到烟囱根部的总阻力；烟囱自身的阻力；烟囱的摩擦阻力；引风机的抽力）（18）单值性条件包括 边界条件、几何条件、物理条件、初始条件。

（压力条件；几何条件；温度条件；速度条件；边界条件；物理条件；初始条件）（19）耐火材料的物理性质包括 气孔率、吸水率、透气度、气孔孔径分布、体积密度、真密度、常温耐压强度、热膨胀性、热物性、导电性 。

（耐火度；气孔率；吸水率；结构强度；透气度、气孔孔径分布、体积密度、真密度、常温耐压强度、热膨胀性、热物性、导电性）（20）耐火材料的使用性能包括 耐火度、高温结构强度、抗渣性、耐急冷急热性、高温体积稳定性 。

（耐火度；气孔率；高温结构强度；气孔孔径分布；体积密度；常温耐压强度；抗渣性；耐急冷急热性；热膨胀性；高温体积稳定性；热物性）（3）可燃混合物的定压比热有几种求解方法和量纲表达方法答：对于混合气体燃料的定压比热可根据以下加权公式来计算∑∑=i i i pii mix ,p MW X MWc X c （3-49a ）或者pi i mix ,p c X c ∑= （3-49b ）暂时设以质量为基的定压比热用q ,p c 表示，量纲为kJ/(kg ·℃)或kJ/(kg ·K)，以摩尔为基的定压比热用m ,p c 表示，量纲为kJ/(kmol ·℃)或kJ/(kmol ·K)，一体积为基的定压比热用v ,p c 表示，量纲为kJ/(m 3·℃)或kJ/(m 3·K)，三者之间的关系是MW c c m,p q ,p = （3-50a ）MW c c c m ,p q ,p v ,p ρ=ρ= （3-50b ）MW c c q .p m .p = （3-50c ）（21）耐火材料种类有哪些？工业炉砌筑主要应用的是哪种？粘土质、高铝质、硅质、镁质、碳质、耐火混凝土、耐火水泥、耐火纤维、耐火空心粒、特种耐火材料共10种。

在工业火焰炉窑上广泛应用的是粘土质耐火材料，约占耐火材料总产量的60~70％。

（22）耐火材料的矿相组成指的是什么？它对耐火材料性能有什么影响？耐火材料结晶和玻璃质组成，称为耐火材料的矿相组成。

耐火材料性能不仅与化学组分有关，也与矿相组成有关。

矿相显微结构分为2种类型：a 种是由硅酸盐结合物胶结晶体颗粒的结构类型，b 种是由晶体颗粒直接交错结合成结晶网。

例如高纯镁砖。

它属于直接结合结构类型制品，高温性能十分优越。

矿相显微结构类型（23）耐火材料的物理性质包括哪些？耐火材料的物理性质，也有称结构性能，它包括气孔率、吸水率、透气度、气孔孔径分布、体积密度、真密度等。

是评价耐火材料质量的重要指标。

耐火材料的结构性能与原料和制造工艺，包括原料的种类、配比、粒度和混合、成型、干燥及烧成条件等密切相关。

2. 非稳态传热的三类边界条件第一类：在导热过程中，物体表面温度保持常数，或随时间成直线变化；第二类：在导热过程中，热流密度保持常数，或随时间按照一定规律变化；第三类：与物体表面接触的介质温度及给热系数保持常数，或随时间按照一定规律变化。

a. d\一台热处理炉，炉气平均温度t hot =900℃，炉气在0℃时的密度ρhot0=1.3 kg/m3，外界空气温度t air0=25℃, 空气在0℃时的密度为ρair0=1.293 kg/m3。

炉气流速很小，可视为静止状态。

设炉中心水平面的表压力为0。

炉顶部距离炉中心有0.4m ，炉底部距炉中心有0.5m ，试求炉顶部以及炉底部的表压力。

如果炉顶部以及炉底部分别开观察孔，打开时会出现什么情况？b. 有三台相同的加热炉共用一个烟囱，如图平面结构。

在1-1处，3台炉的阻力均相同，试根据烟囱抽力计算式，分析估计烟囱的抽力如何考虑，不用具体计算，出分析方案。

2221()()2np air hot hot f l u u p gH W ρρρ-=---a. 有3台加热炉共用一个烟囱，如图平面结构。

在1-1处，2#炉的阻力是1#和3#炉的2倍，1#炉或3#炉1-1断面到2-2断面的阻力是2#炉本体的1/5。

试根据烟囱抽力计算式，分析估计烟囱的抽力如何考虑，不用具体计算，出分析方案。

2221()()2np air hot hot f lu up gH Wρρρ-=---c. 有一块钢板厚度为15mm，平面尺寸为550×1220mm,初始温度30℃，装入1250℃的炉内加热。

炉气对钢板表面综合传热系数为123W/(m2C),钢材的热导率为30W/(m℃），密度7800kg/m3，定压比热为482 J/(kg℃)，试计算将圆钢加热到850℃所需要时间。

解：（1）先计算Bi准数，判定是否为薄材。

1230.015==0.0640.129hBiδλ⨯=<（2）计算所需时间ln0.0150.55 1.227800482125030=ln1230.55 1.221250850=511spV c t thA t tρτ∞∞-=-⨯⨯⨯⨯-⨯⨯-7. 说明诺模图是如何得到的，谁的发明？用分离变量法，结合单值性条件，求得一维非稳态导热微分方程的级数形式特解为2212sin()()exp()(352)sinn nsta nn n n nxcon at t t tconββτδββββδ∞∞∞==----+∑其中2()naf Bi Foτβδ==，整理移项，得到对称一维加热，任意坐标处x截面在任意时刻与初始时刻的过余温度比20(,,)(353)t t a a x f t t τδδλδ∞∞-=--对于两面加热的平板中心（centre ），则有0,0x x δ==，于是又可得到中心与开始时刻的过余温度比 2(,)(354)cen cen sta t t a a f t t τδδλ∞∞-=--因为按照式（3-53）和（3-54）计算温度过繁，海斯勒Heisler 等人1947年绘制成以Fo和1/Bi 为横坐标，以过余温度比为纵坐标的曲线图，供查找计算，称为诺模图。

d. 将一厚100宽1000mm 的扁钢坯平放于炉温为1200℃的炉内单面加热，假设非受热面为绝热面。

扁钢坯初始温度为t sta =38℃，热导率为λ=35.4 W/(m •℃)，导温系数a=0.55×10-5m 2/s ，炉内火焰对钢坯表面的平均综合给热系数h=178 W/(m 2•℃)，试求扁钢坯受热表面达到641℃时所需要时间。

解：可以当做厚200mm 的扁钢坯进行双面对称一维加热处理，应用教科书图2-23、图2-24图解计算。

根据Bi=h δ/λ=(178×0.1)/35.4=0.5，无量纲坐标x/δ=0.1/0.1=1.0，查图B （书上图2-24），得图B （书上图2-24）平板一维加热或冷却时任意截面与中心的过余温度比0.8cent t t t ∞∞-=- 上式中t 为受热表面温度，t cen 为非受热表面温度，若看成100mm 厚扁钢坯就是底部温度。

若看成厚200mm 的扁钢坯进行双面对称一维加热时就是中心温度。

而受热面过余温度与初始过余温度之比可计算出 12006410.481120038sta tt t t ∞∞--==-- 由(355)cen sta sta cen t t t t t t t t t t t t ∞∞∞∞∞∞---=•----得到0.481/0.6010.8cen sta sta cen t t t t t t t t t t t t ∞∞∞∞∞∞---===--- 又由Bi=0.5，查图表A （书上图2-23），得Fo=1.6，图A （教科书上图2-23）平板一维加热或冷却时中心与初始过余温度比而02a F τδ=，于是22050.11.629090.8080.5510F s h a δτ-==⨯==⨯A 、c\E 用一个小型火焰炉烧嘴做燃烧特性试验，使用燃料为CH 4，当燃料流量为7 Nm 3／h ，空气流量为50 Nm 3/h ，炉温恒定在1150 ℃，试计算该炉温下的化学当量比和空气过剩系数。