實驗室馬弗爐的作用及其原理

采用馬弗的主要目的是使工件免受燃燒產物的影響。另外一個目的則是消除工業(yè)爐馬弗壁“燃燒側”溫度的不均勻性。如果僅僅為了溫度的均勻化而采用馬弗則往往將它的頂部做成開敞的，這就是所謂半馬弗。但一般的馬弗是把工件的四周全都包圍起來，如圖58所示。有的馬弗是用來包圍燃燒氣的，這種馬弗通常就是一些管子，叫做輻射管（見圖16>。把工件四周全都包圍起來的馬弗，其加熱能力：燃燒產物m58馬弗爐決定于工件表而積、工件黑度和馬弗內璧狀況（溫度、面積、黑度）。但在這些變數(shù)彼此相同的情況下，馬弗的加熱能力仍然略小于直接燃燒式爐（具有同樣壁溫）的加熱能力，這是因為燃燒產物比爐壁熱，而馬弗內卻沒有燃燒產物。

       對于把工件四周全都包圍起來的馬弗，必須注意以下情況，即：馬弗壁具有熱阻，因而馬弗壁的內_要比外側冷。又因為馬弗是位于爐壁與工件之間的一個輻射屏，這個輻射屏能使傳熱量(指固體的輻射傳熱）減少一半，所以馬弗壁的外側又比馬弗周圍的爐壁耐火材料冷。這一點可以用下述推理予以證明：設溫度為的面積向著溫度為：r₂的同樣大小的面積w進行輻射.，那么每小時的傳熱量Q=(7V—7V)。如果有一個極其薄的薄壁介于這兩個面積之間，那么這個薄壁很快就會達到一個中間的溫度為了使溫度保持平衡，這個介午中間的薄壁必須把它從高溫面積那里所接受到的熱量*輻射給低溫面積。由此，可以導出下述兩個屮間方程式，BP：

0/(kA)=7V-7V和Q/(kA)-7V將這兩個方程式相加，中間溫度就被消掉。結果就得出Q=^lAkA(7V—7V)，這一方程式證明，即使無限薄的馬弗也會把固體的輻射傳熱擋掉一半。然而，火焰輻射并不遵循四次方定律，所以實際：減掉的傳熱量應略少于一半。

        馬弗的加熱能力還受馬弗壁的強度和壽命所限制。這一情況可以舉一個例子予以說明。假設要把鋼料放在圖58所示的爐子里加熱到540°C，并假設鋼料的加熱速度為122公斤/米時，那么，從圖26或27，傳給毎公斤鋼料的熱量應等于138千卡。毎小時每平方米爐底面積所傳給鋼料的熱量應等于122x138=16840千卡。在普通情況下，馬弗的傳熱表面與爐底面積之比大約是3。按照這個數(shù)值，每平方米馬弗表面必須傳遞5650千卡/時。如果馬弗是用耐火粘土制成的，其平均導熱系數(shù)為1.115千卡/米?時-C，又如果馬弗壁厚度為25毫米（=0.025米），那么在這一例子所說的情況下，通過馬弗壁的溫度降應等于^^x0.025=126°C。顯然，如果馬弗壁厚度為50毫米，那么溫度降就應該是252°C；如果馬弗壁厚度為6毫米，那么溫度降就只有30°C。在第7章內將證明，如果每小時每平方米壁面所傳遞的千卡破和厚度（毫米）的乘積超過了一定數(shù)值，那么耐火粘土質的馬弗就不可避免地會發(fā)生開裂。如果馬弗是用精選的材料精制而成，則這些數(shù)值可達135600左右；如果是用較差的材料粗制而成，則此數(shù)值會低至33900。-到現(xiàn)在這個例子，那就是說：質量的馬弗，其厚度可達毫米；而質量較差的馬弗，其厚度只能是毫米，否則就會發(fā)生開裂。

       用耐火粘土所制成的馬弗，其內外兩側的壁溫相差極大，這不僅會使馬弗的加熱能力降低，并且會使燃燒產物的離爐溫度太高。由于這雙重原因，馬弗壁就必須用導熱系數(shù)高而耐熱性能好的材料制成，而且要盡可能做得薄一些。因此，.zui適用的馬弗壁材料是合金鋼和碳化硅。

裝有輻射管（即包闈在火焰之外的馬弗管）的爐子，其加熱能力是被時間內管子輻射的能量所限制，這種箱射管在連續(xù)式爐內用得多些，。