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供稿:冯峰; 标识:原创日期:20161229; 文献分类:炉窑技术; 说明：本文热能专业同盟成员原创编辑供稿(主笔微信号ff6928)。查阅更多的热能炉窑专业技术资料信息，欢迎关注“火龙热能科技” 微信公众号。 什么叫传热、有几种方式？ 热量从高温物体传到低温物体的现象叫传热，传热是一种复杂的现象。按传热过程分为三种基本方式：对流、传导、辐射传热。 什么叫传导传热？ 物体通过接触，并没有发生物质的相互转移而传递热量的方式叫传导传热。如钢坯内外表面之间的传热。 什么是导热系数? 指单位温度梯度作用下，物体内所允许的热流密度值，它表示物质导热能力的大小。用λ表示，单位为W/（m·℃）。其值由实验法测定可查相应表格。 常见物质的导热系数有何特点? 各种物体中金属的导热系数最大，纯金属中加入任何杂质，导热系数便迅速降低，因此高碳钢的导热系数比软钢低，高合金钢的导热系数更低。 耐火材料和绝热材料的导温系数较小（0.023～2.91范围内）。小于0.23 W/（m·℃）的材料称为绝热材料。 气体导热系数较固体小（0.006～0.6范围内），0℃空气的导热系数为0.024,绝热材料中含有大量孔隙,因此导热系数较小。 传导热流如何计算? 传导热流的计算公式：
什么叫对流传热？ 依靠流体（液体或气体）本身流动而实现的热传递叫做对流传热。如烟气流过钢坯表面的传热。 自然对流传热? 由于流体受热后体积膨胀、比重减小而上升，或流体冷却后体积收缩、比重增加而下降所产生的对流传热叫自然对流传热。 强制对流传热? 依靠外力强制流动来实现的热量传递叫强制对流传热。 什么叫辐射传热？它有何特点？ 物体间依靠电磁波互相辐射传导热量的方式叫辐射传热。辐射与传导和对流有着本质的区别，辐射传热无需中间介质，不需要物体间的直接接触，如太阳热量与地球间的传热;另外辐射传热过程不仅有能量的转移，而且伴随有能量形式的转化，即热能→辐射能→热能; 热量传递不仅由高向低也由低向高的方式互相传递热量。 炉内传热包括哪些方式？哪种方式占主要地位？ 绝大多数情况下的炉内传热过程是由对流、传导、辐射三种基本传热方式组合同时出现的，故称为综合热交换。如钢坯在炉的加热，炉墙外界的散热等，热量依靠对流和辐射方式传给炉膛及钢坯。当炉膛温度高于800℃时，炉内传热以辐射传热占主要地位。 什么叫温度场和稳定态导热? 在某一瞬间，物体内部各点温度分布的综合称为温度场, 温度场是坐标和时间函数。其中物体温度场内的任何一点温度不随时间而变化的温度场叫做稳定温度场，如正常生产下炉砌体温度场。物体温度场内的各点温度随时间而变化的温度场叫做不稳定温度场，如正在加热或冷却的钢锭。稳定温度场内导热称为稳定态导热，不稳定温度场内导热称为不稳定态导热。 什么叫等温面和温度梯度? 把物体上具有相同温度的各点连接起的温度面称为等温面；在等温面法线方向上的温度差对于其之间的距离的比值极限，称为温度梯度。温度梯度是一个沿等温面法线方向的失量，它的方向朝着温度升高的一面，与热量传播的方向和温度梯度的正方向相反。 导热的基本定律是什么？ 导热的基本定律即傅立叶定律，指在纯导热现象中，单位时间内通过给定面积的热量，正比于该处的温度梯度及垂直于导热方向的截面面积。 什么是热流密度? 单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度。 导温系数的物理意义是什么,如何计算? 导温系数通常用α来表示,其说明物体在加热或冷却过程时，内部热量传播的快慢，其值愈大，表明物体温度变化越快，物体容易被加热或冷却。计算公式α=λ/（ρc）。 什么是热射线? 物体把本身的内能转化为对外发射辐射能及其传播的过程称为热辐射,作为工业炉上所涉及的温度范围，热辐射主要位于红外线波的区段（0.46～20μm），也称为热射线。辐射是一切物体固有的特性，只要物体温度在绝对零度以上，都会向外辐射能量，高低两个物体相互辐射，只至温度相同时两者热辐射交换达到平衡，换热量等于零，但相互的辐射仍然进行。辐射能的载体是电磁波，能量的传递不需要任何中间介质，在真空也可进行。热射线与可见光的本质相同，都是电磁波，所以可见光线的传播、反射和折射等规律，对热射线同样适用。 热辐射中的吸收、反射和透过三者有何关系？ 根据能量守恒原理,热辐射中的吸收、反射和透过的总能量守恒，其中吸收率用A来表示、反射率用R来表示，透过率用D来表示，则三者的关系为：A＋R＋D=1 什么是绝对黑体？其参数有何特征？ 落在物体上的全部辐射热能，都被该物体所吸收，这种物体称为绝对黑体，简称黑体。其参数有何特征为A =1；R=0；D=0。 什么是绝对白体？其参数有何特征？ 落在物体上的全部辐射热能，都被该物体反射出去，这种物体称为绝对白体，简称白体。其参数有何特征为A =0；R=1；D=0。 什么是绝对透明体？其参数有何特征？ 投射到物体上的全部辐射热能，都能透过该物体，这种物体称为绝对透明体，简称透明体。其参数有何特征为A =0；R=0；D=1。（应用：玻璃对可见光来说是透明体，但对热辐射却几乎是不透明体，加热炉仪表室的玻璃即可透光又可挡住长波热射线的辐射。） 什么是灰体与黑度？ 如果某物体的辐射光谱也是连续的，在任何温度下任何波长的单色辐射力（E）与黑体在同一波长的单色辐射力（E0）之比都是同一数值（ε）时，这种物体称为灰体。比值ε称为该物体的黑度。即E/ E0=ε；灰体也是一种理想的概念，与实际物体的辐射也是有差别的但计算习惯把实际物体当作灰体看待。物体的黑度ε取决于物体的材质、温度和表面状态，其值都是实验方法测定的，计算时查相应表格。 什么是辐射能力？ 指单位时间内物体单位表面积所辐射出去的（向半球空间所有方向）总能量。辐射能力常用E来表示。 热辐射有哪些基本定律？各表达了什么规律？ 1）普郎克定律：揭示了黑体的单色辐射力与波长、绝对温度之间的关系式如下： E0λ=（3.743×10-16×λ-5）/（e0.014387÷(λT)－1）；其中, λ表示波长,单位m；e为自然对数的底;T绝对温度, 单位K； E0λ—黑体的单色辐射力,w/m3； 2）斯蒂芬－波尔茨曼定律：说明黑体的单色辐射力与绝对温度的四次方成正比，也称四次方定律。其关系式如下：E=5.67×ε×(T÷100)4 单位 w/m2; 3）兰贝特定律:又称余弦定律,它表明黑体单位面积发出的辐射能落到空间不同方向单位立体角中的能量,正比于该方向与法线间夹角的余弦。 4）克希荷夫定律：它说明任何物体的辐射能力和吸收率的比值，恒等于同温度下黑体的辐射能力，与物体的表面性质无关，仅是温度的函数。其表达式为： E1/A1=E2/A2=…… =E1/A1= E0 （克希荷夫定律） 由灰体与黑度可知E/ E0=ε，将本式代入上式可得A=ε。因此又得出：任何物体的黑度等于它对黑体辐射的吸收率。也就是说，物体的辐射能力愈大，它的吸收率就愈大，反之亦然。 热量在炉内是如何传递的？ 加热炉的烧嘴燃烧时，火焰中的热量靠对流和辐射方式传给炉壁和钢坯。对流传热主要取决于贴近炉壁或钢坯表面的炉气流速。为避免局部过热，火焰一般不宜冲着炉壁或钢坯，钢坯只与火焰的边缘接触，因此对流传热强度不大。火焰对钢坯的辐射传热有两个途径，一个是钢坯直接接受火焰的辐射热；另一个是以炉壁为介质传递热量。炉壁的作用一方面是反射来自火焰的辐射热，另一方面是吸收辐射热提高自身温度，再将热量辐射给钢坯。因此炉内仍以辐射传热为主。 怎样利用传热原理提高加热速度？ 燃料燃烧所产生的炉气是加热炉炉膛内的热源。气体以对流与辐射的方式把热量传给被加热金属表面，同时也传给炉壁。产生辐射能，辐射能进行多道次的炉气、金属与炉壁的反复辐射。炉内坯料的加热，对流传导辐射在不同温度范围所占比例不同，在800℃以下时，炉气与金属工件之间的传热主要靠对流给热，在800℃～1000℃之间时，炉气与金属工件之间的传热主要靠对流和辐射换热；根据斯蒂芬－波尔茨曼定律可知，物体的辐射量与绝对温度的四次方成正比，若温度每提高一倍，则辐射量则会成倍提高，因此当温度高于1000℃时，炉气与金属工件之间的传热主要靠辐射换热，这时金属所吸收的热量约90%通过辐射换热方式实现。提高炉墙温度，则炉墙辐射给坯料的热量就会增加，因此提高炉温对快速加热有决定意义。 气体辐射传热有何特性？ 加热炉燃烧气体中CO2、H2O、SO2气体能够吸收和辐射能量。这种气体的辐射传热对钢料的加热很重要，特别是采用煤气无焰燃烧的加热炉，火焰的绝大部分是靠燃烧产物中CO2和水蒸气辐射传热传给钢料的。 |
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