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绪言 1

1 燃料及燃烧 2

1.1 燃料的一般性质 2

1.1.1 燃料的化学组成 2

1.1.2 燃料组成的表示方法 4

1.1.3 燃料的发热量 6

1.2 加热炉常用燃料 7

1.2.1 煤 8

1.2.2 重油 8

1.2.3 天然气 10

1.2.4 钢铁厂副产煤气 10

1.2.5 液化石油气及液化天然气 12

1.2.6 加热炉用燃料的选择原则 12

1.3 燃烧计算 14

1.3.1 固体燃料和液体燃料完全燃烧的分析计算 15

1.3.2 气体燃料完全燃烧的分析计算 18

1.3.3 燃烧温度的计算 21

1.3.4 空气消耗系数 24

1.4 气体燃料的燃烧 25

1.4.1 气体燃料的燃烧过程 25

1.4.2 有焰燃烧 27

1.4.3 无焰燃烧 30

1.5 液体燃料的燃烧 32

1.5.1 重油的燃烧过程 32

1.5.2 低压油烧嘴 35

1.5.3 高压油烧嘴 36

1.5.4 机械雾化油烧嘴 37

1.6 固体燃料的燃烧 38

1.6.1 块煤的层状燃烧 38

1.6.2 煤粉燃烧 39

习题 40

2 气体力学 42

2.1 气体及其物理性质 42

2.1.1 连续介质的概念 42

2.1.2 密度和重度 42

2.1.3 气体的压缩性和膨胀性 43

2.1.4 气体的黏性 44

2.2 气体静力学基础 46

2.2.1 作用在气体上的力 46

2.2.2 气体平衡微分方程式 46

2.2.3 气体静力学的基本方程式 47

2.2.4 气体静力学基本方程的物理意义 48

2.2.5 两种气体相关时的静力平衡关系 49

2.3 气体动力学基础 50

2.3.1 基本概念 50

2.3.2 连续性方程式 52

2.3.3 理想气体的运动微分方程式 54

2.3.4 理想气体的伯努利方程式 55

2.3.5 黏性气体的运动微分方程式 56

2.3.6 实际流体的伯努利方程式 56

2.3.7 伯努利方程的应用 58

2.4 气体流动时的压头损失 60

2.4.1 流动的两种型态 60

2.4.2 边界层理论 61

2.4.3 摩擦阻力 63

2.4.4 局部阻力 65

2.4.5 管道计算 68

2.5 气体的流出 69

2.5.1 不可压缩气体的流出 69

2.5.2 压缩性气体的流出 71

2.6 射流 74

2.6.1 自由射流 74

2.6.2 射流的相互作用 76

2.6.3 限制射流 76

2.6.4 炉内的气体流动 77

2.7 烟囱与风机 78

2.7.1 烟囱 78

2.7.2 离心式通风机 82

习题 86

3 传热原理 90

3.1 传导传热 90

3.1.1 基本概念和定律 91

3.1.2 导热问题控制方程及定解条件 92

3.1.3 几种典型的一维导热问题 94

3.1.4 二维稳态导热的有限差分法 97

3.2 对流换热 99

3.2.1 牛顿冷却定律以及对流换热的研究方法 99

3.2.2 对流换热问题的控制方程与定解条件 101

3.2.3 相似原理简介及其在对流换热分析中的应用 102

3.2.4 对流换热的实验公式 106

3.3 辐射换热 108

3.3.1 热辐射的基本概念 108

3.3.2 热辐射的基本定律 110

3.3.3 物体表面间的辐射换热 113

3.3.4 气体辐射 118

3.4 综合传热 122

3.4.1 综合传热过程的分析和计算 122

3.4.2 火焰炉炉膛内的热交换 125

3.5 非稳态导热 128

3.5.1 分析法 128

3.5.2 第一类边界条件下的加热 129

3.5.3 第二类边界条件下的加热 133

3.5.4 第三类边界条件下的加热 134

3.5.5 数值解法 137

习题 140

4 金属加热及冷却工艺 143

4.1 金属的物理和力学性能 143

4.1.1 金属的导热系数 143

4.1.2 金属的比热 145

4.1.3 金属的密度 145

4.1.4 导温系数 145

4.1.5 金属的力学性能及其与温度的关系 146

4.2 金属的加热缺陷 147

4.2.1 钢的氧化 147

4.2.2 有色金属的氧化 152

4.2.3 钢的脱碳 152

4.2.4 钢的过热 154

4.2.5 钢的过烧 154

4.3 金属的加热温度和加热速度 154

4.3.1 金属的加热温度 154

4.3.2 金属的加热速度 159

4.4 金属的加热制度和加热时间 160

4.4.1 金属的加热制度 160

4.4.2 金属的加热时间 162

4.5 金属的冷却 164

4.6 连续铸钢过程的传热 165

4.6.1 钢液的一维凝固 165

4.6.2 结晶器中的传热 166

4.6.3 结晶器的热流密度 167

4.6.4 结晶器数值模拟 168

5 加热炉的生产率和热效率 170

5.1 加热炉的生产率 170

5.1.1 炉子的生产率 170

5.1.2 影响炉子生产率的因素 171

5.2 炉膛热交换的分析 174

5.2.1 炉膛辐射热交换的分析 175

5.2.2 炉膛内对流换热的分析 177

5.3 炉子热平衡 177

5.3.1 热量的收入 178

5.3.2 热量的支出 178

5.3.3 热平衡方程和热平衡表 180

5.4 加热炉的燃耗和热效率 181

5.4.1 单位燃料消耗量 181

5.4.2 炉子的热效率 182

5.4.3 提高炉子热效率降低燃耗的途径 183

6 加热炉的基本结构 185

6.1 炉膛和钢结构 185

6.1.1 炉墙 185

6.1.2 炉顶 185

6.1.3 炉底 186

6.1.4 基础 188

6.1.5 炉子的钢结构 189

6.2 加热炉的冷却系统 189

6.2.1 炉底水冷结构 189

6.2.2 汽化冷却 191

6.3 余热利用设备 192

6.3.1 换热器 194

6.3.2 蓄热室 199

6.3.3 余热锅炉 200

6.4 耐火材料 201

6.4.1 耐火材料的性能及分类 201

6.4.2 耐火材料性能 202

6.4.3 加热炉常用耐火砖 203

6.4.4 不定形耐火材料 205

6.4.5 耐火纤维 208

6.4.6 耐火材料的选用原则 209

7 连续加热炉 210

7.1 推送式连续加热炉 210

7.1.1 两段式连续加热炉 210

7.1.2 三段式连续加热炉 211

7.1.3 多点供热的连续加热炉 217

7.1.4 加热圆形料坯的斜底炉 217

7.2 机械化炉底加热炉 218

7.2.1 步进式加热炉 218

7.2.2 转底式环形加热炉 221

7.2.3 链式加热炉 223

7.2.4 辊底式加热炉 224

7.2.5 氧燃加热炉 224

7.3 蓄热式加热炉 226

7.3.1 高温空气燃烧技术概念及设计 226

7.3.2 工业用高效蓄热式加热炉 233

7.3.3 高效蓄热式加热炉的发展及前景 238

7.3.4 高效蓄热式加热炉的应用及效果 238

8 锻造室状炉 240

8.1 加热中小型料坯的室状炉 240

8.2 加热大型锭的室状炉 243

9 热处理炉 245

9.1 热处理炉的分类和特点 245

9.1.1 热处理加热设备的分类 245

9.1.2 热处理炉的特点 245

9.2 轧钢厂常见的热处理炉 247

9.2.1 中厚钢板热处理炉 247

9.2.2 冷轧薄板热处理炉 247

9.2.3 钢管热处理炉 251

9.2.4 线材热处理炉 252

9.3 热处理炉技术发展趋势 253

10 电加热炉 254

10.1 电阻加热炉 254

10.1.1 直接加热电阻炉 254

10.1.2 间接加热电阻炉 255

10.1.3 电热体的寿命与表面负荷 258

10.1.4 间接电阻炉的节能措施 258

10.1.5 电阻炉功率的确定与电热元件的计算 259

10.2 感应加热炉 261

10.2.1 感应加热炉工作原理 261

10.2.2 感应加热炉的电热效率 262

10.2.3 金属的感应加热过程 263

10.2.4 炉型结构 264

10.3 盐浴炉 265

10.4 真空热处理炉 266

10.4.1 真空热处理工艺的原理 266

10.4.2 我国真空热处理炉发展概况 267

10.4.3 真空热处理炉的基本类型 268

10.4.4 外热式真空炉 268

10.4.5 内热式真空炉 270

11 加热炉相关新技术 272

11.1 氧燃技术（FLOX技术，Flameless Oxy-Fuel Combustion） 272

11.1.1 氧燃技术简介 272

11.1.2 氧燃技术的主要方式及特点 273

11.1.3 氧燃技术的工业应用 275

11.2 燃烧优化控制技术 276

11.2.1 燃烧优化控制技术的原理 276

11.2.2 ROMT技术应用案例 278

11.3 加热炉烟气余热回收技术 279

11.3.1 烟气余热发电的原理 280

11.3.2 烟气余热发电的效益 280

11.4 少（无）氧化加热技术 280

11.4.1 无氧化加热的原理 281

11.4.2 无氧化加热关键技术 282

11.5 热电材料工业废热发电技术 282

11.6 多孔介质燃烧 286

11.6.1 多孔介质特性及其作用 286

11.6.2 超绝热燃烧原理与多孔介质燃烧 287

11.6.3 多孔介质燃烧器的发展现状和趋势 288

11.7 CFD在加热炉中的应用 289

11.7.1 CFD的发展历史和应用介绍 289

11.7.2 数值计算的要素和步骤 290

11.7.3 数值计算举例 290

11.7.4 加热炉数值模拟 295

附录 301

参考文献 309