在热平衡测试时，只要测出炉子的燃气用量B，燃气的低热值H_L以及炉子的有效利用热Q_e，即可计算出炉子的热效率。这是一种常用的，也是比较简单准确的方法，称为直接计算法或正算法。
　　为了研究和分析影响热效率的种种原因、寻求提高热效率的途径，在实际测试过程中，往往先测出炉子的各项热损失，然后反过来计算炉子的热效率，这种方法称为反算法。当燃气物理热略去时，由炉子热平衡式(9—15)得
 

　　所以炉子热效率可表示为
 

 

 

　　炉膛热效率可表示为
 

 

 

　　工业炉的热效率往往比较低，例如金属连续加热炉为30％～50％，均热炉为30％～40％，锻造用炉为5％～40％，热处理炉为5％～20％。因此尽力提高炉子的热效率，是工业炉节能的一个重要任务。
　　5．提高炉子热效率降低燃气消耗的途径
　　(1)减少出炉废气从炉膛带走的热量
　　各类工业炉中，出炉废气从炉膛带走的热量占总热量支出的30％～80％，足热量损失中最重要的一项。
　　在保证燃气完全燃烧前提下，应尽可能降低空气过剩系数，以提高燃烧温度，减少废气量。要注意炉子的密封问题，控制炉底压力在微小正压水平，防止冷空气吸入。要控制合理的废气温度，废气温度越高，热效率越低；但废气温度太低，炉内的平均炉温水平降低，热交换恶化，加热速度变慢，炉子生产率下降。因此，正确的途径应该是保持较高的生产率，合理的废气温度，以提高热效率，降低燃气消耗。所以在生产率，热效率和单位热耗之间有一个合理选择热负荷的问题，这个特征如图3—9—11所示。
 

 

图3-9-11 加热炉的热工指标
1-燃料消耗量(B)；2-热效率(η)；3-单位热耗(b)

　　(2)回收废气余热
　　炉子排出的废气所带走的热量，可通过多种途径加以回收。其中最主要的是用来预热空气及燃气，把热量又重新带回炉膛，可以直接提高炉子的热效率，降低燃耗。
　　(3)减少冷却水带走的热量
　　冷却水带走的热量通常要占支出热量的13％～15％，甚至更高。为了减少此项热量，采用的措施确：减少不必要的水冷却面积：进行水冷管的绝热包扎；采用气化冷却等。
　　(4)减少炉子砌体的散热
　　主要措施是实行绝热。采用轻质耐火材料和各种绝热材料。
　　(5)加强炉子的热工管理与调度
　　炉子燃耗高，热效率低，往往不是技术方面的原因，而是管理与调度不善造成。应使炉子保持在额定生产能力下均衡地操作，并实现各项热工参数的最佳控制。
　　(二)燃气工业炉炉膛热交换计算
　　燃气工业炉的热交换计算，必须按窑炉的实际工作情况来具体分析，而且，由于炉内热交换过程的多样性，决定了热交换计算的复杂性。在工程上，可根据某些近似炉子工作状态下的假定条件，先按传热基本理论进行计算，然后按实际情况进行修正。
　　对于连续式加热炉炉膛热交换计算，在均匀热辐射条件下，有如下的假设；炉膛是一个封闭体系；炉膛内各处炉气温度都相等：炉壁和炉料表面温度都均匀；从炉壁和炉料表面反射出来的射线密度都均匀；炉气对辐射射线的吸收率在任何方向上都一样：炉气的吸收率等于黑度，其值只决定于炉气温度；炉壁和炉料表面部只有灰体性质，即黑度不随温度而改变；炉气以对流方式传给炉壁的热量，恰等于炉壁对外的散热量，即在辐射热交换中，炉壁的热量收支相等。
　　在上述假设条件下，可导出炉料净获得的辐射热：
 

 

 

　　其中，导来辐射系数C如公式(9—2)，为炉气黑度和炉壁对炉料的角系数的函数，即C=f(ε₁，ψ₃₂)。在实际使用中，将该函数式绘制成曲线，如图3—9—11所示。根据已知的ε₁和ψ₃₂可以非常简便地查出C值。
　　炉气的黑度，或称火焰黑度，在均匀热辐射炉气充满整个炉膛时，
 

　　式中 p——炉膛绝对压力，MPa，通常P≈0．1MPa；
　　　　　s——气体有效辐射层厚度，m，通常s=η4V/F，其中V为炉膛有效容积，F为炉膛全面积，η为气体辐射有效系数，一般取为0．85～1．0；
　　　　K——辐射减弱系数，1／(m·MPa)
　　　　K=(K_sur_su+K_su,这里K_su为三原子气体的幅射减弱系数，可按经验公式(9—15)或线算图3—9—13求得。
 

 

 

　　式中 r_su=r_RO2+r_H2O——烟气中三原子气体的总容积成分，％；
　　　　r_RO2、r_H2O、P_su——三原子气体的分压，MPa。
 

 

图3-9-12 C随ε₁和ψ₃₂变化的关系曲线

图3-9-13 三原子辐射减弱系数