1.

2.同一构件上各点的速度多边形必相似于对应点位置组成的多边形。

3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。

4.

5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于

6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于

7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36?，则行程速比系数等于

8.为减小凸轮机构的压力角，应该

9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作等加速 运动，后半程作

10.。

11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相 ，内啮合的两齿轮转向相。

12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是 轮系。

13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于

14.铰链四杆机构中传动角为

15.连杆是不直接和

16.偏心轮机构是通过

17.机械发生自锁时，其机械效率。

18.刚性转子的动平衡的条件是偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和为0 。

19.两次共线的位置时。

20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k。

21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越

22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为 的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为

23.相匹配。

24.差动轮系是机构自由度等于

25.平面低副具有个约束，个自由度。

26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在垂直移动路线的无穷远处 。

27.机械的效率公式为于0 。

28.标准直齿轮经过正变位后模数不变，齿厚。

29.

30.。

31.在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作_即得到双曲柄机构。

32.性冲击；从动件没有冲击。

33.圆上的压力角为标准值，其大小等于

34.标准直齿轮经过正变位后齿距 ，齿根圆。

35.交错角为90的蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件是、。

36.具有一个自由度的周转轮系称为行星 轮系，具有两个自由度的周转轮系称为

二、简答题：

1．判定机械自锁的条件有哪些？

1)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；2）机械效率小于或等于0

3）工作阻力小于或等于0

2．造成转子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？

原因：转子质心与其回转中心存在偏距；

平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。

3．渐开线齿廓啮合的特点是什么？

1）定传动比 2）可分性 3）轮齿的正压力方向不变。

4．速度瞬心法一般用在什么场合？能否利用它进行加速度分析？简单机构的速度分析；不能。

5．移动副中总反力的方位如何确定？

1）总反力与法向反力偏斜一摩擦角 2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。

6．什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？

自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦锥里；转动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦圆内。

7．什么是传动角？它的大小对机构的传力性能有何影响？铰链四杆机构的最小传动角在什么位置？ 压力角的余角为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置。

8．机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？

1）极点p‘的加速度为0

2）由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接两绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加速度。

3）加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。

9．造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？

转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或减小配重使转子偏心质量产

生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。

10．渐开线具有的特性有哪些？

1）发生线BK的长度等于基圆上被滚过的圆弧的长度2）渐开线任一点的法线恒与其基圆相切3）发

生线与基圆的切点是渐开线的曲率中心4）渐开线的形状取决于基圆的大小5）基圆内无渐开线。

11．什么是重合度？其物理意义是什么？增加齿轮的模数对提高重合度有无好处？

实际啮合线段与轮齿法向齿距之比为重合度，它反映了一对齿轮同时啮合的平均齿数对的多少。增加

模数对提高重合度没有好处。

12．什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？

一对标准齿轮安装时它们的分度圆相切即各自分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。

第二篇：热工设备原理与设计复习参考

第一章    筑炉材料

1.1 坩埚渗碳炉的内衬一般选用哪种耐火材料？为什么？

答：炉内使用耐热钢坩埚，高碳气氛不与炉体接触，此时可不选用抗渗碳砖。

1.2 保护气氛加热炉一般选用哪种耐火材料作为内衬？为什么？

答：保护气氛加热炉，一般选用抗渗碳砖作为内衬。保护气氛加热炉，是进行光亮加热的，其气氛不是高碳气氛，CO+H₂的含量只有约5％左右。虽然CO+H₂的含量很低，但仍然会和砖中的Fe₂O₃等杂质反应，生成CO₂、H₂O等。这样一来，势必增加炉内氧化气氛的含量。而且由于CO+H₂本身就很少，氧化性成分一旦增加，有可能不能保证光亮加热的效果。保护气氛加热炉，应该采用抗渗碳砖。

1.3 有中温箱式炉、推杆式炉和渗碳炉三台设备，问其内衬材料应如何选择？为什么？

答：中温箱式炉：周期式作业炉，应选用轻质砖、耐火纤维等。因为经常反复加热，蓄热是主要热损失，必须减少，提高加热速度。

推杆式炉：连续作业炉，蓄热不是主要问题，因为一直处于高温状态，长期工作，则使用寿命应重点考虑。为此，一般要选用重质砖。

渗碳炉：可控气氛炉，要选择抗渗碳砖。

1.4 比热容的概念是什么？该指标有什么作用？

答：比热容（热容量）用C_P表示，单位为kJ/kg·℃，指1kg物质温度升高1℃所需的热量。C_P是反映材料蓄热能力的一个指标，通常C_P↑→蓄热能量↑，对于耐火材料，C_P越小越好。

1.5 热导率的作用是什么？它主要和哪些因素有关？

答：热导率λ表示材料导热的能力，通常：λ↑，则导热能力强→散热量大。

热导率的大小，除了和材料的矿物组织有关外，主要取决于制品的气孔率。对同样材料，如果气孔多而小，且分布均匀，则其热导率λ就低。热导率的大小也和温度有关，λ=a+bt，对大多数耐火材料，t↑→λ↑，但也有些制品，如镁砖（炼钢炉用），碳化硅制品等，正好相反。

1.6 抗渗碳砖的实质是什么？为什么这种砖能用于高碳气氛中？

答：实质：抗渗碳砖是指Fe₂O₃等杂质含量小于1％的高铝砖、粘土砖。高碳气氛主要是CO+H₂，在高温下，这些气氛与Fe₂O₃等杂质反应产生的破坏效果不明显。

1.7 说明耐火材料的耐急冷急热性能指标及其评定方法。

答：将重质耐火材料试样（标准砖）（230×113×65）加热至850ºC，然后在流动水中冷却，（若是轻质耐火材料则加热至1000ºC，然后在静止空气中冷却），如此反复进行加热、冷却，直至试样脱落部分重量为原重量的20%为止，所经受的反复加热、冷却的重复次数，作为耐急冷急热性能指标。耐急冷急热性主要取决于材料，好的达几百次，差的只有几次。

1.8 耐火材料的实际使用温度能否达到其耐火度数值，为什么？

答：耐火度不能代表耐火材料的实际使用温度。因为在高温下承受载荷时，耐火材料的软化变形温度要降低，故耐火材料的实际允许最高使用温度比其耐火度低。

1.9 Fe-Cr-Al电热元件通常用哪种耐火材料作搁砖？为什么?

答：粘土砖对Fe-Cr-Al电热元件有腐蚀作用，不能用作搁砖。电热元件搁砖，要求绝缘，选择高铝砖。

1.10 耐火度的定义是什么？耐火度大于多少度的材料才能称为耐火材料？

答：耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能，指耐火材料在高温下抵抗熔化的性能。通常，耐火材料的耐火度＞1580ºC，耐火材料也可据此定义。

1.11 为什么普通粘土砖不能砌筑马弗渗碳炉，而抗渗碳砖则可以？

答：渗碳炉中可控气氛主要是CO+H₂，在高温下，这些气氛不可能将粘土砖中的主要成分Al₂O₃、 SiO₂还原，但是却可以和粘土砖中的杂质Fe₂O₃反应 。形成的渗碳体很硬很脆，使用时很容易剥落，从而造成炉体破坏。另外，由于Fe₂O₃还原，砖内变得疏松，C原子容易进入砖内，而造成膨胀，这样也可能造成炉体破坏。

但是抗渗碳砖中Fe₂O₃等杂质含量小于1％，这些气氛和砖中的杂质反应所产生的破坏效果不明显。

1.12 耐火材料的高温结构强度一般用什么指标评定？该指标如何测试？

答：高温结构强度一般用荷重软化点来评定。

荷重软化点测试方法：试样直径Φ36mm，高50mm，在荷重2kg/cm²压力下，置于炉中加热，加热速度是：≤800 ºC时，为≤100 ºC/min；＞800 ºC时，为4～5 ºC/min。测定两个变形温度：试样压缩0.3mm或4%时的温度称为荷重软化开始温度；试样压缩20mm或40%时的温度称为荷重软化终止温度。

第二章   传热理论

2.1 何为传导传热？何为对流传热？它们之间的差别是什么？

答：传导传热又称为导热，是指物体之间存在着温差时，热量由物体中温度较高的部份传至较低的部份；或由一个温度较高的物体传给与之接触的低温物体的传热过程。

对流传热指依靠流体的运动，把热量从一处传递到另一处的现象。

导热的特点：（1）物体各部分之间不发生宏观的相对位移；（2）对于几个物体之间的导热，必须相互接触；（3）导热在固体、液体、气体中均可进行。

对流传热的特点：（1）有物质宏观运动存在；（2）流体与固体接触。

2.2 辐射换热的概念？它有哪些特点？

答：辐射传热是由电磁波传递热量的过程。

辐射传热的特点：

（1）不需要传热物体或质点的直接接触；

（2）热量交换的同时，伴随有能量形式的转化；

（3）热量交换具有双向性。即辐射热交换，既可以从高温向低温进行，也可以由低温向高温进行。

2.3 简要说明温度梯度的概念？

答：沿温度变化率最大方向,温度变化率的最大值称为温度梯度，用符号gradt表示。

2.4 推导单层平壁炉墙的导热公式，推导空心球体的导热公式？

答：1、单层平壁炉墙的导热：已知：炉墙厚度为S；内、外表面温度分别为t1、t2；内、外表面面积相等：F_内＝F_外＝Fmm²；炉墙热导率为λ。

在平壁上x处取一个厚度为dx的薄层分析：             

分离变量：             

 

积分：                                          

 

所以：                （W）        或                 （W/m²）

实际应用时，注意两个问题：

（1）实际炉墙的耐火材料和保温材料的热导率λ并非常数

                            ，                

（2）实际炉墙内、外表面积不同

 

                      ，        ，              ；       ，                   

2、空心球体的导热

对于球坐标系

稳态导热                       ，其中α=k/ρc

2.5 炉衬厚度的计算。

答：①确定炉壳表面温度t_表，选定表面散热量q；

②计算界面温度，求出各层平均热导率；

③求炉衬厚度S；根据导热公式推导出S，若假设各层界面面积相等，则可以采用简化公式计算。

炉衬厚度确定①贯彻标准化原则，即厚度、宽度和长度均应为砖的整数倍，尤其是厚度和宽度必须保证。②实际设计时，还要考虑砖缝。防止跑火。一般的热处理炉，砖缝取1～2mm，而可控气氛炉砖缝要小于1mm。

2.6 炉墙散热量的计算。

答：根据具体情况选择导热公式求解。

2.7 高速钢常选择在盐浴炉中加热，为什么？

答：盐浴炉中加热，相对于在水，改变了（淬火）介质的成分，利用盐析出时破坏淬火件的蒸气膜，削弱边界层厚度，δ↙，u↗，Re↗，α↗，Q↗。

2.8 为什么低温炉内常设置搅拌风扇？

答：提高空气流速，利用风扇来强制空气高速循环流动，或改变空气的流态，使空气呈紊流流动。u↗，Re↗，α↗，Q↗。

2.9 什么是黑体？如何实现？

答：若R＝0，D＝0，A＝1，即射入物体的所有能量全部被吸收，这类物体称为黑体，或绝对黑体。绝对黑体实现方法：在封闭容器上开一小孔，则进入小孔的辐射能经多次反射过程后，几乎全部被吸收。此时，称小孔为黑体，而与模型表面吸收率无关。

2.10 简要说明灰体的概念。

答：若：        为定值；        为定值；

                                        则称该物体为灰体。

2.11 黑体的吸收率A是多少？

答：黑体：A=1。

2.12 任意物体，其吸收率A和黑度ε之间有何关系？

答：任意物体的黑度恒等于它的吸收率。

2.13 说明角度系数的概念。

答：设有任意放置的两个均匀的辐射面F₁及F₂。

由F₁面直接辐射到F₂面上的辐射能Q₁₂与F₁面辐射出去的总辐射能Q₁之比，称为F₁面对F₂面的角度系数，以符号   表示。

2.14 计算角度系数。

答：F₁面对F₂面的角度系数为          。

规律：（1）若F1面是平面或凸面，则        

（2）对于由两个物体表面组成的辐射换热封闭体系，根据能量守恒定律，角度系数之间存在下述关系：                         

（3）对于任意两个辐射表面：              

2.15 计算两个大平面之间的辐射换热量。

答：F1表面的面积、黑度、温度为：F₁、ε₁、T₁；

F2表面的面积、黑度、温度为：F₂、ε₂、T₂；

该系统的角度系数为：                                 

设T1 >T2 ，将角度系数代入辐射换热通式中，可得：                            

2.16 计算两个大平面之间加隔热屏后的辐射换热量。

答：当有n层隔热屏时，在任意两个平面之间辐射换热公式：                             

                                 

……                                 

 

在稳定态换热时：                           

根据合比定律可得：                                                           

式中：                         ……            

                                                                             

                               若                               ，           

                                                                             

                               则                           ，                              

2.17 计算开孔辐射量。

答：炉墙的开孔辐射，可以看作两个平行的黑体表面之间的热交换。还要考虑炉墙对开孔辐射的热射线的遮蔽作用。

                                                        （W）

                   

式中：                         

       Φ— 孔口的遮蔽系数，也称为综合角度系数，          

2.18 计算综合传热量。

答：一、以辐射传热为主的热处理炉

 

改变公式的形式，

令：               ，则：                          

α辐称为辐射传热系数（w/m².℃）。

二、辐射和对流同时存在的热处理炉

 

三、通过炉墙的综合传热

四、炉墙蓄热计算      设炉墙的体积为V，体积密度为γ，比热容为C_P。

                （kJ）                          （℃）       

第三章  热处理电阻炉

3.1 简要说明几个主要拱顶参数的概念。

答：拱顶参数：α：拱顶角； h：拱顶；B：炉膛宽度（也是拱的跨度）。

3.2 电阻炉功率设计有哪些方法？简要说明其中一种。

答：一、周期作业炉的功率计算

按冷炉升温时间确定功率：（1）炉墙蓄热（2）炉内耐热构件吸热（3）炉墙散热（4）炉墙开孔辐射热损失（5）计算功率

按工件升温加热确定功率：（1）加热工件蓄热（2）加热辅助材料蓄热（3）炉墙散热（4）炉墙开孔辐射（5）其它热损失（6）总的热量消耗（7）电阻炉的热效率（8）空炉升温时间

二、连续作业炉的功率计算

三、经验计算法

3.3 炉子热效率是如何定义的？电阻炉的热效率大致多少？

答：电阻炉的热效率为η，             ，对电阻炉：η=40～80%。

3.4 电热元件设计及计算。

答：电热元件的设计：1、电热元件材质的选择；2、确定单位表面负荷（W/cm2）；3、电热元件尺寸、重量的计算；（直径、长度、厚度、重量等）4、电热元件的接线方法；5、电热元件的结构设计；6、电热元件的布置和安装。

设计要求：① 满足炉子的功率要求（使用温度下）；② 要有足够的寿命，一般要保证3～4年；③ 合理安装在炉内；④ 炉膛温度分布要均匀；⑤ 便于维护修理。

设计原则：① 确定炉子加热区段② 供电原则③ 每相功率一般在10～25KW之间

计算：⑴每相功率；⑵高温下每相的电阻；⑶选择电阻丝直径d，求其长度l；⑷每相电热元件重量；⑸总长、总重量；⑹重新选择电阻丝直径d，求其长度l，与之前的电阻丝比较，取满足条件的。

3.5说明电热元件表面负荷的概念。

答：表面负荷是指电热元件每单位表面积所负担的功率，也称为单位表面功率。该指标主要用来校验电热元件的设计是否合理。

3.6 电阻炉的类型。

答：从大的方面划分，电阻炉可以分为周期作业炉和连续作业炉两大类；周期作业炉包括箱式电阻炉、井式电阻炉、台车式电阻炉、滚动底式电阻炉、罩式电阻炉等类型；连续作业炉包括输送带式炉、网带式炉、推杆式炉、振底式炉、转底式炉、滚筒式炉等类型。

第四章   热处理燃料炉

4.1 何为煤气低发热值和高发热值？

答：低发热值：燃料燃烧产物中的H₂O以气态存在，并以20℃为标准，此时，单位燃料完全燃烧放出的热量，以Q_低表示。

高发热值：条件是燃料燃烧产物中的H₂O以液态存在，并以0℃为标准，此时，单位燃料完全燃烧放出的热量，以Q_高表示。

4.2 何为燃烧空气系数？

答：实际供应空气量与理论空气需要量的比值，称为空气过剩系数，以α表示。

4.3 煤气正常燃烧有哪几个条件？

答：（1）可燃混合物加热至着火温度以上。

（2）煤气和空气混合物中煤气含量要在一定范围内。这个范围称为着火浓度范围。

（3）可燃混合物的喷出速度=火焰传播速度。

4.4 比较说明有焰燃烧与无焰燃烧的概念、特点。

答：有焰燃烧，指的是煤气与空气在烧嘴中不预先混合或只有部分混合，而是在离开烧咀进入炉内以后，在炉内边混合边燃烧，即混合与燃烧时同时进行，形成一个火焰。

有焰燃烧的特点：（1）煤气和空气在燃烧前未混合。空气是在煤气喷出过程中卷入的。（2）属于扩散式燃烧。（3）具有可见的较长的火焰，火焰明亮。

无焰燃烧法，指的是煤气和空气在进入炉膛之前预先进行了充分的混合。这时燃烧速度极快，整个燃烧过程在燃烧炕道（或烧嘴砖）内就可以结束，火焰很短，甚至看不到火焰，这种“预混式”的燃烧称为无焰燃烧。

无焰燃烧时，燃烧速度的快慢主要取决于化学反应速度的大小，和扩散速度无关，这是一种动力学因素的影响，故常常将无焰燃烧称为动力学燃烧。主要特点：燃烧所需的过剩空气量少（一般为5％），燃烧完全，燃烧速度快；火焰短，通常无明显火焰；热量集中，热效率高。

4.5 可燃气体的爆炸必须具备哪几个条件？

答：（1）有火源引入，或局部加热至着火温度以上。

（2）整个空间内，可燃混合物的成分在着火浓度范围内（也称为爆炸限）。

（3）有限的密封空间。

4.6 使用中应如何考虑煤气炉的防爆？

答：防爆措施：开炉点火时，先用压缩空气吹扫炉膛，把炉内的煤气排走，再关闭炉门，打开煤气管，点火。注意：第一次点火未着时，应立即关闭煤气管，再用压缩空气吹扫炉膛，然后减小煤气量，进行第二次点火。

4.7 空气吸入500℃的可控气氛炉中会否爆炸？为什么？

答：CO+H₂气氛的着火温度一般为400～700℃。500℃高于可控气氛的着火温度，是中温炉、高温炉的工作温度。其爆炸倾向主要出现在开炉和停炉两个阶段。使用过程中，由于炉内没有空气，不会形成爆炸性混合物，不能达到爆炸极限要求，不会发生爆炸。

4.8 着火温度的定义是什么？工业煤气的着火温度范围大致多少？

答：煤气和空气混合物，只有在被加热到一定温度时才能进行燃烧反应，这个一定的温度，我们就称之为着火温度。一般，工业煤气的着火温度为500~700℃，这是在空气中燃烧，若在氧气中燃烧，着火温度要低50~100℃。

4.9 着火浓度范围的概念？该指标受哪些因数的影响？

答：要进行正常燃烧，存在一个着火浓度范围。若              在一定范围时，可以正常燃烧，称该范围为着火浓度范围。影响着火浓度范围的因素：（1）煤气种类不同，着火浓度范围不同。（2）与自身所处的温度有关。

4.10 在煤气炉中，什么现象称为回火？脱火又是指什么现象？

答：火焰传播速度为u，管内的可燃混合物流动的速度为ω。当∣ω∣<∣u∣时，火焰前沿会向管内移动，在烧嘴中发生这种现象，称为“回火”。 当∣ω∣>∣u∣时，火焰前沿就会向管外移动，而最终脱离管口，在烧咀上发生这种现象称为脱火。

第五章  热处理浴炉

5.1 盐浴炉脱氧方法有哪些？

答：（1）还原脱氧法：用还原作用强的物质去还原熔池中的氧化物，或与氧反应生成还原性质的气体，而除去熔池中的氧或氧化物的方法。

（2）沉淀脱氧法：通过加入某种物质，与盐浴中的氧化物化合生成另一种化合物，该化合物比盐浴用盐的熔点高，比重大，且不宜溶解，因此将在盐浴槽中逐渐下沉，然后自盐浴槽底部定时捞出这些沉积物。

5.2 常用脱氧剂有哪些？

答：还原脱氧的物质有：碳粉、木炭、碳化硅等；沉淀脱氧的脱氧剂有：石英砂、硼砂、二氧化钛等。

5.3 盐浴炉的类型。

答：按照炉温高低可以分为低温盐浴炉、中温盐浴炉和高温盐浴炉三种类型。

低温盐浴炉工作温度＜650℃，主要用于高速钢的分级淬火和回火。

中温盐浴炉工作温度为650℃～1000℃，主要用于碳钢、低合金钢的淬火加热，高速钢的淬火预热及化学热处理等工艺。

高温盐浴炉工作温度为1000℃～1300℃，主要用于高速钢和高合金钢的淬火加热。

5.4 比较说明插入式电极盐浴炉与埋入式电极盐浴炉的特点。

答：插入式电极盐浴炉的主要特点：

①坩埚容积利用率低，热效率低。因为电极是插入浴槽内，面积利用少，电极约占1/3盐浴面，而工件只占2/3。

②炉温均匀性差。因为电极布置在炉膛一侧，电极附近的熔盐温度高，而远离电极一侧的坩埚底部温度低，造成盐不能熔化，形成所谓的“炉底斜坡”现象。

③电极损耗大，寿命短。因为在盐液面与空气接触处电极极昜氧化，造成“缩颈”现象。一旦出现了缩颈，缩颈处截面积减小，电流增大，会进一步加速电极的腐蚀、烧损。

④升温慢，耗电量大。

⑤不便于捞渣。

埋入式电极盐浴炉特点：

①有效面积大（大于插入式，若与插入式同等条件，则可以减小坩埚的尺寸，提高炉子热效率，节能可达20～30%）。

②电极不昜腐蚀，寿命长。

③炉温均匀，工件接触电极的可能性较小。

④升温快。

⑤便于捞渣。

存在的主要问题：

①电极结构较复杂，制造工作量大，更换困难。

②电极与坩埚的使用寿命不易匹配，而且不能单独更换。

5.5 电极盐浴炉一般如何启动？

答：电极盐浴炉金属启动电阻法，即先让金属启动电阻通电，产生的热量将固态盐熔化，至熔盐导电时，再改用电极通电，将熔盐加热到工作温度。

第六章   可控气氛热处理炉

6.1 吸热式气氛的制备特点有哪些？

答：吸热式气氛的制备特点：① C/O=1，保证生成CO，减少O₂、CO₂的含量。② 1000℃，必须从外部加热。③ Ni作催化剂。④ 在产物输出时加冷却器进行快速冷却，冻结CO的分解反应。

6.2 为什么吸热式气氛容易进行碳势控制?

答：CO、H₂的含量很高（>50%），且其比值恒定，则很容易进行碳势控制。H₂O+CO=CO₂+H₂→因此，该气氛可以很好地用作渗碳气氛的载体气。

6.3 吸热式气氛适合哪些材料的保护加热：（1）中碳钢（2）低碳钢（3）轴承钢（4）低合金钢（5）高强度钢

答；（1）（3）（4）

6.4 按燃烧空气系数大小的不同，放热式气氛可以分为哪两种类型？分别用于什么场合？

答：，CO₂、H₂O多，称为淡型放热式气氛，对Fe是还原性的，常在脱碳要求不高的情况下使用。比如，用作铸锻毛坯件的退火、正火，标准件的光洁退火，淬火、回火等的保护加热。

CO₂、H₂O少，称为浓型放热式气氛，为弱氧化性气氛（对Fe）。但这种气氛对Cu是还原性的，则常常用作铜及铜合金的光亮热处理。

6.5 制备放热式气氛时，其燃烧空气系数α大于1，还是小于1？为什么？

答：制备放热式气氛时，其燃烧空气系数小于1。因为这样鼓风机送入燃烧室内的空气进行的是不完全燃烧，燃烧反应制取的气体通入冷凝器中快速冷却，其中的水蒸汽冷凝成水，经由气水分离器将水除去，再通过吸附干燥器进一步除水，就得到了放热式气氛。

6.6 用碳分子筛和沸石分子筛制备氮基气氛的主要差别是什么？

答：碳分子筛吸附分离空气制氮

碳分子筛是由硬煤制取的，将硬煤粉碎，加入粘结剂，进行热处理而形成。碳分子筛借助于它对O₂、N₂的吸附速度不同，而对O₂、N₂进行分离。碳分子筛，吸附O₂比较快，而吸附N₂比较慢。这样，当空气通过碳分子筛时，O₂被吸附，N₂就排出。碳分子筛的吸附能力与压力有关，压力越大，吸附能力就越大，则提取的N₂纯度增大。碳分子筛在使用中，每隔一段时间要进行再生处理。制N₂时，总是两个碳分子筛塔轮流使用。 

沸石分子筛吸附分离空气制氮

沸石分子筛的制N₂过程与碳分子筛正好相反。因为沸石分子筛对N₂的吸附速度快，而对O₂的吸附速度慢。所以制N₂时，先排O₂，然后用真空泵抽出所吸附的N₂。

6.7碳势的概念？工业生产中如何测量碳势？

答：碳势：C_P（单位：% C），指气氛中活性碳原子[C]的含量。理论上，用钢箔的平衡含碳量描述。钢箔一般用低碳钢，厚度为0.1～0.2mm。

工程上CP是通过实验直接测量的。常用的测量碳势的方法是钢箔称重法：

将钢箔试样置于可控气氛中保温，待钢箔与气氛平衡后（一般保温20～30min），取出钢箔，求出钢箔的含碳量，即为气氛的碳势。

求钢箔的含碳量，采用称重法：

 

W_前:钢箔在气氛中渗C前的重量（g），一般取1g左右；

W_后:钢箔在气氛中渗C后的重量（g）；

Co ：钢箔的原始含碳量（%）， < 0.2%。

6.8 电阻法测控磁势的原理是什么？

答：电阻法测控碳势的工作原理：将纯铁丝置于渗碳气氛中渗碳，则它的电阻值和C_P有关。

在奥氏体化温度下，纯铁丝的电阻值只和其含碳量C%及温度有关：R = f（C%,T）温度越高，含碳量C%越多，则热丝的电阻值越大。若温度T一定，则: R = f（C%）而且R～C%之间的关系是线性的。纯Fe丝的C%就是气氛的碳势。即C%=C_P，所以R∝C_P

通过实验标定了电阻R和碳势C_P之间的关系后，通过测控纯Fe丝的电阻值即可测控炉内C_P值。

6.9 单参数控制碳势法的应用条件？

答：1.气氛中CO，H₂含量高，且稳定不变。

?  2.CH₄%<1.2%。

?  3.气氛处于平衡条件下（即渗碳反应均达到平衡）。

6.10 碳势测控设备？

答：1、露点仪（1）露点杯（2）氯化锂露点仪

2、CO₂红外仪

3、O₂探头

4、电阻探头

第八章   热工仪表与自动控制

8.1 误差的概念及计算

答：指示误差（或绝对误差）△＝仪表的指示值A₂－真实值A₁

（真实值可用标准仪器测定）

相对误差β＝（指示误差△/真实值A₁）×100％

          ＝[（A₂－A₁）/ A₁]×100％

8.2 什么是灵敏度

答：仪表的灵敏度，反映仪表指针的灵敏性大小，用S表示。定义：当被测参数变化一个单位时，仪表指针的移动距离或角度位移△A，即：S＝位移△A/被测参数变化量△t。

8.3 常用热电偶的种类及特点

答：（1）镍铬—镍硅（或镍铝）热电偶（俗称K偶）

a. 在500℃以下时，能够在还原性、中性、氧化性各种气氛中可靠地工作。但在500℃以上时，只能在氧化性和中性气氛中工作。

b. 产生的热电势较大，比铂铑10—铂热电偶大4～5倍，并且温度 与热电势之间近似为直线关系，有经验数据：0.04mV/℃

c. 价格便宜。电极丝比较粗，使用寿命长。

d. 应用：在热处理中温炉中使用非常广泛。

（2）铂铑10—铂热电偶（俗称S偶）

优点：热电性能稳定；抗氧化性能好；宜在氧化性、中性气氛及真空中使用；测量温度高。

缺点：价格贵；热电势较小，有经验关系：>1000℃时，0.01 mV/℃；<500℃时，0.005 mV/℃；要求配备灵敏度高的显示仪表；不能在还原性气氛和渗碳气氛中使用，否则很容易脆断。

（3）铂铑30—铂铑6热电偶（俗称双铂铑）

双铂铑热电偶与铂铑10—铂热电偶的优缺点相近。与铂铑10—铂热电偶相比，其热电特性更加稳定；测量温度更高；同时，所产生的热电势更小，所以必须配备高灵敏度的显示仪表。

这种热电偶的最大优点是：室温下其热电势极小，比如：25℃时只有2μV，50℃～3μV。所以，使用时不需要对冷端温度进行补正。

8.4 补偿导线的特点及作用

答：所谓补偿导线，实际上也是一对化学成分不同的金属线，它一般具有两个特点：一是在0～100℃范围内与其配接的热电偶具有相同的热电特性；二是价格便宜。

① 补偿导线的特点（或补偿导线应具备 的条件）a.在低温范围（0～100℃）内，具有与热电偶相同的热电特性；

b.价格比热电极丝大大降低，同时寿命大大提高（因为直径更粗）。

② 补偿导线的作用

只是将冷端温度移动。移动过程中不改变热电势。

8.5 测温仪表的主要类型及特点

答：（1）直流电位差计

直流电位差计，是一种高精度的标准仪器，其测量精度可达0.005级。甚至能准确地测出1微伏或更小的电压数值。所以，在实验室及科学研究中，直流电位差计用途很大。主要有二个应用：（1）用直流电位差计精确地测量温度；（2）用直流电位差计模拟热电偶，输出mV数。直流电位差计是检定热电偶、动圈仪表、电子电位差计，以及校验热处理炉炉温的不可缺少的仪器。

（2）电子电位差计

电子电位差计是工厂里广泛使用的测温仪表，它能够对温度进行测量、指示、记录和调节。是目前热处理车间应用最广泛的温度仪表。它具有如下优点：

①测量准确度较高，测量精度可达0.5级或更高。

②灵敏度高。一是小于20μV的电势都能很快反映出来（对于K偶，相当于0.5℃）；二是对较快变化的温度也能进行测量。

③能自动指示和记录温度。

④一般都附加有控温装置，能自动控制温度。

8.6调节器的类型及特点

答：按照调节规律，调节器可分为：位式调节器、比例调节器、比例积分调节器、比例微分调节器、比例积分微分调节器（即PID调节器）等。

双位调节器是只有通和断两种工作状态的一种调节机构，双位调节时的调节精度低。

比例调节的特点：优点：（1）调节作用强，调节速度快；（2）调节精度大大提高（与位式调节相比）。缺点：（1）存在静差δ，即炉温稳定后，其实际温度值T控总是低于给定值T设； （2）超调量MP大。

发展比例积分调节器的主要目的：消除静差。在比例积分调节器中，比例系数K_P、积分时间T_i均是可调的。调整T_i，只能调节积分作用的强弱；而K_P的变化将同时影响比例和积分的作用。

发展比例微分调节器的目的：减小最大超调量。比例微分调节规律就是比例调节规律和微分调节规律的组合。

比例积分微分调节器是指由比例调节器、积分调节器、和微分调节器三者组合而成的一种调节器，常常称为PID调节器。这种调节器同时具有比例调节、积分调节、微分调节三种调节作用，统称为PID调节。PID调节器的调节性能远远高于位式调节器，它具有调节作用强、调节速度快、最大超调量小、无静差、调节精度高等特点，是目前为止最为理想的调节器。