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第1章 概论 1

第1节 设计概论 1

1 简介 1

2 炉型分类 3

3 工业炉组成 5

4 设计原则 5

5 设计原始资料 6

6 设计计算 6

第2节 炉型选择 8

1 燃料选择 8

2 预热器选择 9

3 燃烧装置选择 10

4 炉衬材料选择 11

5 排烟方式选择 11

第3节 工业炉节能 12

1 工业炉能源消耗状况 12

2 工业炉节能计算 13

3 节能途径及措施 14

参考文献 22

第2章 传热计算 23

第1节 基本概念 23

1 传热的基本方式 23

2 温度场与热态 23

3 热流密度和传热系数 23

第2节 稳定态传导传热 24

1 导热的基本定律 24

2 平壁稳定态导热 24

3 圆筒壁稳定态导热 25

4 球壁稳定态导热 26

第3节 对流传热 26

1 影响对流传热的因素 26

2 基本公式 27

3 对流传热过程的数学描述 27

4 相似理论在对流传热上的应用 27

5 自然对流传热 29

6 强制对流传热 30

7 沸腾和冷凝过程的传热 33

第4节 辐射传热 34

1 热辐射的基本概念 34

2 辐射能的吸收、反射和透过 34

3 黑体辐射的基本定律 35

4 灰体及实际物体的辐射与吸收 36

5 辐射能在空间的分布 37

6 封闭体系内表面间的辐射传热 39

7 气体的辐射 41

8 气体和通道壁的辐射传热 45

第5节 综合传热 46

1 气体与表面间的传热 46

2 气体通过墙壁向另一气体的传热 46

3 火焰炉内的综合传热 51

第6节 不稳定态传导传热 53

1 概述 53

2 分析解法及单值条件 53

3 表面温度为常数时半无限厚平板的加热或冷却 55

4 表面温度为常数时有限厚物体的加热或冷却 56

5 表面温度呈直线变化的加热或冷却 57

6 表面热流密度为常数时物体的加热或冷却 59

7 周围介质温度为常数时的加热或冷却 60

8 周围介质温度为常数时薄材的加热或冷却 63

9 数值解法 63

参考文献 64

第3章 燃料与燃烧计算 65

第1节 燃料 65

1 固体燃料 65

2 液体燃料 70

3 气体燃料 75

第2节 燃料燃烧计算 81

1 燃料燃烧 81

2 燃料发热量计算 85

3 空气系数 86

4 燃烧所需空气量计算 87

5 燃烧生成气量及燃烧生成气密度的计算 87

6　燃烧温度的计算 89

第3节　燃料换算 94

1　换算公式 95

2　计算举例 96

参考文献 96

第4章　钢材加热 97

第1节　基本概念 97

1　热交换过程 97

2　炉温 97

3　锻造加热 98

4　热处理加热 99

5　“薄钢材”与“厚钢材” 101

6　炉内温度位差与钢材截面温差 101

7　加热、均热与保温时间 101

8　计算参数 102

第2节　加热时间简易计算 105

1　恒温炉内加热 105

2　热流密度不变情况下加热 106

3　表面温度不变情况下加热 107

第3节　加热时间计算图表 109

1　恒温炉内的加热时间 109

2　台车式炉内的钢锭加热时间 112

3　连续式炉内钢材加热时间 115

第4节　少无氧化加热 121

1　少无氧化加热工作原理 121

2　少无氧化加热炉示例 121

3　少无氧化加热计算 122

4　计算例题 123

参考文献 129

第5章　燃料消耗量计算 130

第1节　炉底（或容积）热强度指标 130

1　砂型及砂芯干燥炉热强度指标 130

2　塞杆烘炉及烘包器热强度指标 131

3　各种加热炉热强度指标 131

4　室式及台车式热处理炉热强度指标 132

5　井式热处理炉热强度指标 132

6　燃油或燃煤气热处理用盐浴炉容积热强度指标 132

7　燃油或燃煤气熔铜坩埚炉热耗指标 132

第2节　单位热耗指标 133

第3节　热平衡计算 136

1　热收入项 136

2　热支出项 136

3　炉子热效率计算 152

4　用热平衡法计算燃料消耗量 152

5　热平衡分析与工业炉节能 156

参考文献 163

第6章　燃烧装置 164

第1节　煤气烧嘴 164

1　煤气烧嘴分类与特性 164

2　高压喷射式烧嘴 166

3　低压涡流式烧嘴 179

4　天然气半喷射式烧嘴 182

5　大气式煤气烧嘴 184

6　焦炉煤气扁烧嘴 185

7　扩散式烧嘴 186

8　热煤气烧嘴 186

9　平焰烧嘴 188

10　高速烧嘴 196

11 自身预热烧嘴 198

12　火焰可调烧嘴 200

13　蓄热式烧嘴 202

第2节　油嘴 204

1　油嘴分类与特性 204

2　低压油嘴 206

3　高压油嘴 214

4　转杯式油嘴 223

5　燃油燃烧机 225

第3节　煤粉烧嘴 226

1　煤粉燃烧的条件与特点 226

2　煤粉烧嘴分类 227

参考文献 232

第7章　预热器 233

第1节　预热器用途及选用 233

1　预热器用途 233

2　预热器选用 235

3　提高预热器使用性能的措施 236

第2节　间壁式预热器的设计 236

1　概述 236

2　设计要点 237

3　基本计算公式 241

4　间壁式预热器设计计算 246

第3节　蓄热式预热器的设计 265

1　概述 265

2　蓄热式预热器的设计 266

3　基本计算公式 267

4　蓄热式预热器设计计算举例 269

第4节　热管式预热器的设计 270

1　概述 270

2　热管式预热器的设计 270

3　基本计算公式 271

4　热管式预热器设计计算举例 272

参考文献 273

第8章　筑炉材料与炉衬设计 274

第1节　耐火制品 274

1　工业炉对耐火制品的要求 274

2　耐火制品的分类 274

3　耐火制品的性能 275

4　通用耐火砖的形状尺寸 287

第2节　耐火纤维 294

1　概述 294

2　耐火纤维制品分类 294

3　耐火纤维的性能 296

4　耐火纤维增强涂料 298

5　耐火纤维粘结剂 298

第3节　不定型耐火材料 298

1　定义 298

2　不定型耐火材料使用类型 299

3　不定型耐火材料分类 299

4　耐火泥浆 303

第4节　隔热材料 305

1　隔热材料的主要性能 305

2　硅藻土质隔热材料 305

3　石棉制品 307

4　岩棉、矿渣棉及其制品 308

5　硅酸钙制品 308

6　蛭石及其制品 309

7　水泥轻骨料浇注料 310

8　水玻璃轻骨料浇注料 310

9　膨胀珍珠岩浇注料制品 311

第5节　普通筑炉材料 311

1　烧结普通砖（红砖） 311

2　水泥 311

3　砂 312

4　常用胶粘剂 312

5　促凝剂 315

6　铸石制品 315

7　常用筑炉材料的体积密度、热导率和比热容 316

第6节　炉衬设计 317

1　炉衬设计的一般要求 317

2　砖砌体设计 317

3　纤维炉衬计算 332

4　耐火纤维炉衬结构 337

参考文献 340

第9章　炉前管道 341

第1节　炉前煤气管道设计 341

1　设计范围 341

2　计算流速 341

3　设计要点 341

4　管件 343

5　阀门选用及其布置 346

6　放散吹扫系统 346

7　管道支架 347

8　管道阻力计算 348

9　施工及检验说明 349

第2节　空气管道设计 350

1　设计范围 350

2　设计要点及设计数据 350

3　风机 351

4　施工及检验说明 355

第3节　燃油管道设计 357

1　设计范围 357

2　燃油流速及阀门选用 358

3　设计要点 359

4　阻力计算 360

5　施工及检验说明 362

6　U形膨胀节 362

第4节　炉前冷却水管道设计 362

1　水的计算流速及阀门选用 362

2　设计要点 362

3　施工及检验说明 363

参考文献 363

第10章　排烟系统 364

第1节　车间烟道 364

1 烟道布置 364

2　烟道计算 364

第2节　烟囱 379

1　排烟方式 379

2　烟囱布置 380

3　烟囱高度与直径计算 380

第3节　喷射排烟计算 382

1　带扩散段喷射器计算 382

2　简单喷射器（无扩散段） 385

参考文献 386

第11章　炉用结构件 387

第1节　炉架 387

1　概述 387

2　炉架计算 387

3　钢材选用 396

第2节　台车轨道与砂封装置 397

1 台车轨道 397

2　砂封装置 403

第3节　操作平台及扶梯 405

1　平台结构 405

2　扶梯结构 406

3　平台结构计算 410

第4节　炉口装置 411

1　室式炉用炉口装置 411

2　台车式炉用炉口装置 414

3　井式热处理炉用炉口装置 421

4　室式干燥炉用炉口装置 422

第5节　烟道闸门 422

1　烟道闸门分类 422

2　烟道闸门配件 423

参考文献 426

第12章　炉用机械 427

第1节　炉用机械零件 427

1 轴 427

2　键联接计算 433

3　直齿轮和锥齿轮弯曲强度计算 434

4　起重用短环链及链轮 439

5　板式起重链及链轮 442

6　套筒滚子链及链轮 444

7　钢丝绳选用及滑轮卷筒设计 449

8　钝轮、销齿传动 460

9　螺旋传动 465

10　螺栓联接强度计算 469

11 吊杆、吊板及吊叉强度计算 470

12　各种传动副的机械效率 472

第2节　台车 472

1 台车类型 472

2　台车结构 474

3　台车车架的设计计算 475

4　台车行走机构的设计计算 483

第3节　台车牵引机构 486

1　牵引机构主要参数的确定 486

2　牵引机构的设计 487

3　牵引机构牵引装置的设计计算 500

4　机架及基础设计 503

5　台车行程限位 506

第4节　炉门升降机构 507

1　概述 507

2　手动炉门升降机构 507

3　电动炉门升降机构 510

4　气动炉门升降机构 520

第5节　推拉料机 521

1　推料机主要参数计算 522

2　炉内导轨 522

3　料盘 523

4　摇杆连杆式推拉料机 523

5　螺旋式推料机 527

6　摩擦式出料机 531

7　气、液压缸式推拉料机 535

第6节　液压传动 537

1　炉用机械液压回路 538

2　液压件的选择与设计 542

3　计算举例 563

参考文献 565

第13章　常用炉型设计 566

第1节　室式炉 566

1　概述 566

2　设计计算 571

3　炉型结构 573

4　计算举例 575

第2节　台车式炉 576

1　概述 576

2　设计要点 582

3　砖砌炉衬台车式炉炉型结构 583

4　耐火纤维炉衬台车式炉炉型结构 588

5　高速烧嘴台车式炉炉型结构 593

第3节　井式炉 594

1　概述 594

2　设计计算 594

3　炉型结构 595

第4节　振底式炉 599

1　概述 599

2　设计计算 603

3　炉型结构 607

4　计算举例 614

第5节　环形炉 615

1　概述 615

2　设计计算 616

3　炉型结构 618

4　炉底传动和装、出料方式 623

第6节　步进式炉 624

1　概述 624

2　设计计算 626

3　炉型结构 630

4　步进机构 635

5　步进式炉实例 641

第7节　罩式炉 645

1　概述 645

2　炉型结构 645

3　炉子主要组成部分 652

4　设计计算 658

第8节　煤炉 664

1　概述 664

2　燃煤方式及装置 664

3　供风方式 671

4　炉膛设计 671

5　排烟口结构 672

6　炉型示例 673

第9节　冲天炉 679

1　概述 679

2　炉型结构 682

3　热量平衡计算 689

4　其它常用参数 691

第10节　室式干燥炉 694

1　概述 694

2　炉型示例 694

3　炉型结构 696

4　设计计算 701

5　计算举例 702

6　热风发生装置 703

第11节　坩埚炉 707

1　概述 707

2　设计计算 708

3　坩埚的选用 709

第12节　蓄热式炉 709

1　概述 709

2　蓄热式燃烧装置 712

3　换向装置 719

4　蓄热式炉的设计 723

参考文献 731

第14章　电阻炉 732

第1节　概述 732

1　电阻炉分类 732

2　炉型 732

3　炉膛尺寸计算 737

4　安装功率计算 738

5　安装功率的分配 739

6　炉衬设计 740

第2节　电热元件 741

1　金属电热元件 741

2　非金属电热元件 755

3　管状电热元件 770

4　红外电热元件 775

第3节　空气循环电炉 778

1　炉型 778

2　热工计算 781

3　电热元件计算 784

4　电热元件的安装 786

5　空气循环装置设计 786

第4节　盐浴炉 793

1　电极盐浴炉 793

2　硝盐炉设计 804

第5节　真空电阻炉 810

1　概述 810

2　加热功率计算 812

3　电热元件计算参数 814

4　炉膛隔热装置 818

5　高压气淬炉冷却时间计算 819

6　炉壳 819

7　真空系统设计 826

8　金属表面净化 843

第6节　输送带式炉 843

1　炉型分类 843

2　炉用机械结构设计 846

参考文献 848

第15章　可控气氛炉 849

第1节　可控气氛 849

1　钢铁与炉气氛间的化学反应 849

2　炉气氛的碳势控制 852

3　可控气氛分类 852

4　可控气氛的选择 855

5　可控气氛的用量 856

6　原料与用量 857

第2节　炉型类别及特点 864

1　炉型类别 864

2　可控气氛炉特点 866

第3节　炉用材料与构件 867

1　炉子砌体 867

2　加热元件 868

3　风机 876

4　防爆装置 876

5　火封装置 878

6　窥视孔 879

7　供气 879

8　排气 880

9　可控气氛的取样 881

10　烧净 881

第4节　可控气氛热处理炉机组 882

1　室式多用炉热处理机组 882

2　推杆式炉热处理机组 887

参考文献 893

第16章　热工测量与控制 894

第1节　热工参数测试技术 894

1　温度测量 894

2　压力测量 899

3　流速流量测量 900

4　成分分析 903

5　热流密度测量 905

6　物位测量 906

7　火焰监测 907

8　高温工业电视技术 908

第2节　显示、调节仪表和执行器 909

1　显示仪表 909

2　调节仪表 911

3　执行器 913

第3节　工业炉控制系统 916

1　概述 916

2　常规仪表控制系统 916

3　DCS集散控制系统 917

4　PLC可编程序控制系统 919

5　FCS现场总线控制系统 920

第4节　控制系统检测、调节和典型控制 922

1　工业炉检测与控制项目 922

2　系统调节 927

3　工业炉典型控制 928

参考文献 931

第17章　环境保护 932

第1节　消烟除尘 932

1　工业炉烟尘来源 932

2　烟尘排放标准 932

3　除尘器 933

4　冲天炉除尘 935

5　煤炉除尘 945

第2节　有害气体净化 947

1　有害气体的来源 947

2　大气污染物排放标准 948

3　NOx抑制技术 949

4　SO2净化技术 950

第3节　噪声控制 951

1 噪声源 951

2　噪声危害 952

3　噪声的环保和卫生标准 952

4　噪声的物理量度 953

5　控制噪声的基本方法 954

6　工业炉常用消声器分类 954

7　风机房噪声控制示例 958

参考文献 960

附录 961

附录A　几种火焰炉最基本的操作规程 961

1　燃煤炉操作规程 961

2　燃煤气炉操作规程 961

3　燃油炉操作规程 961

附录B　炉子烘烤 962

1　烘炉步骤 962

2　烘炉曲线 962

3　烘炉方法 964

4　烘炉操作 964

附录C　热参数计算式及选用表 965

1　部分热参数近似计算式 965

2　热参数选用表 966

附录D　全国各省区主要城市海拔、计算温度及大气压力 984

附录E　高电阻电热合金及一些物体的热参数 989

附录F　火焰炉热工参数测定方法 995

1　烟道内冷空气吸入率计算 995

2　炉膛内空气系数α的计算 995

3　预热器性能的测定 996

4　炉子生产能力和炉子生产率的计算 996

5　金属烧损率的测定与计算 996

6　炉子热效率的测定与计算 996

7　流量的测定与计算 999

附录G　盛钢桶、浇包参考尺寸 1006

附录H　局部阻力系数（ξ）表 1007

附录I　炉衬材料图例 1019

附录J　工业炉及附属装置设计、研究、生产单位一览表 1020