热处理电阻炉设计计算举例课件.ppt

1、2022-6-61主讲主讲教师：汪炳叔教师：汪炳叔2022-6-62电阻炉是最主要的、应用最广的热处理设备电阻炉是最主要的、应用最广的热处理设备优点：优点：1)1)控温精度和自动化程度很高，准确度可达控温精度和自动化程度很高，准确度可达1 155；2)2)炉温均匀性好，波动范围小，可控制在炉温均匀性好，波动范围小，可控制在3 355；3)3)热效率高，可达热效率高，可达45%45%80%(80%(煤气炉煤气炉25%)25%)；4)4)便于采用可控气氛；便于采用可控气氛；5)5)结构简单紧凑，体积小，便于组成流水线生产；结构简单紧凑，体积小，便于组成流水线生产；6)6)其生产和热处理工艺的机械化

2、、自动化、生产效率其生产和热处理工艺的机械化、自动化、生产效率和生产质量高，劳动条件好，对环境污染较小。和生产质量高，劳动条件好，对环境污染较小。2022-6-63箱式电阻炉2022-6-64箱式电阻炉箱式电阻炉la a、高温箱式电阻炉：最高温度、高温箱式电阻炉：最高温度13001300，SiCSiC棒作电热元件。棒作电热元件。特点：特点：l电热元件直接布置在炉膛两侧，且不遮蔽，电热元件直接布置在炉膛两侧，且不遮蔽，极少布置于炉顶和炉底，工件加热依靠热辐极少布置于炉顶和炉底，工件加热依靠热辐射。射。l砌筑材料要求高，高铝砖或砌筑材料要求高，高铝砖或SiCSiC制品。制品。2022-6-6520

3、22-6-66lb b、中温箱式电阻炉：额定温度、中温箱式电阻炉：额定温度950950，合，合金电热元件金电热元件Ni-Cr Ni-Cr 。特点：特点：l1 1）电热元件布置在炉子侧壁和炉顶，依）电热元件布置在炉子侧壁和炉顶，依靠辐射加热工件。靠辐射加热工件。l2 2）炉衬采用密度不超过）炉衬采用密度不超过1.0g/cm1.0g/cm3 3的轻质耐的轻质耐火粘土砖砌成，保温层采用珍珠岩保温砖火粘土砖砌成，保温层采用珍珠岩保温砖并填以蛭石粉、膨胀珍珠岩颗粒等材料。并填以蛭石粉、膨胀珍珠岩颗粒等材料。2022-6-67lb b、中温箱式电阻炉：额定温度、中温箱式电阻炉：额定温度950950，合金电

4、热，合金电热元件元件Ni-Cr Ni-Cr 。特点：。特点：3 3）在耐火层和保温层间夹以硅酸铝耐火纤维作为）在耐火层和保温层间夹以硅酸铝耐火纤维作为炉衬。炉衬。l作用：炉衬变薄、重量减轻、炉衬蓄热量减少、作用：炉衬变薄、重量减轻、炉衬蓄热量减少、热损失减少、降低炉子空载功率并缩短升温时间。热损失减少、降低炉子空载功率并缩短升温时间。4 4）较大的炉子采用温度分区控制，增进温度均匀）较大的炉子采用温度分区控制，增进温度均匀性，性， 还可设置风扇，以加快传热速度。还可设置风扇，以加快传热速度。5 5）炉底电热元件上方敷盖耐热钢制炉底板，其材）炉底电热元件上方敷盖耐热钢制炉底板，其材料以铬锰氮居多

5、。料以铬锰氮居多。2022-6-682022-6-69lc c、低温箱式电阻炉：、低温箱式电阻炉：650 650 l有强制气流循环和远红外辐射加热炉，前有强制气流循环和远红外辐射加热炉，前者靠对流传热。者靠对流传热。2022-6-610热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作：热处理电阻炉的设计是一项综合性的技术工作：所需知识：炉子知识；热处理工艺；机械设计；电所需知识：炉子知识；热处理工艺；机械设计；电工及温度控制等有关内容；工及温度控制等有关内容；设计原则：密切结合生产实际，综合运用有关知识。设计原则：密切结合生产实际，综合运用有关知识。设计准备：详尽收集有关原始资料：设计准备：详尽收集有

6、关原始资料：包括：生产任务包括：生产任务( (公斤或件公斤或件/ /小时或年小时或年) )及作业制度及作业制度( (一、二班或连续生产一、二班或连续生产) )；加热工件的材料、形状、；加热工件的材料、形状、尺寸和重量；工件的热处理工艺规程和质量要求；尺寸和重量；工件的热处理工艺规程和质量要求；电源及车间厂房等条件；炉子的制造维修能力和电源及车间厂房等条件；炉子的制造维修能力和投资金额等。投资金额等。2022-6-611热处理电阻炉的设计内容热处理电阻炉的设计内容(1)(1)炉型的选择；炉型的选择；(2)(2)炉膛尺寸的确定；炉膛尺寸的确定；(3)(3)炉体结构设计炉体结构设计( (包括炉衬、构

7、架、炉门等包括炉衬、构架、炉门等) )；(4)(4)电阻炉功率的计算及功率分配；电阻炉功率的计算及功率分配；(5)(5)电热元件材料的选择；电热元件材料的选择；(6)(6)电热元件材料的设计计算；电热元件材料的设计计算；(7)(7)炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用；炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用；(8)(8)技术经济指标的核算；技术经济指标的核算；(9)(9)绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和绘制炉子总图、砌体图、零部件图、安装图和编制电炉使用说明书等随机技术文件。编制电炉使用说明书等随机技术文件。 为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：为某厂设计一台热处理电阻炉，

8、其技术条件为： (1)(1)用途：用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及调质处理。处理对象为中小型零件，无定型产品，正火及调质处理。处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；处理批量为多品种，小批量； (2)(2)生产率：生产率：160kg/h160kg/h； (3)(3)工作温度：工作温度：最高使用温度最高使用温度950950； (4)(4)生产特点：生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。周期式成批装料，长时间连续生产。 1 1炉底面积的确定炉底面积的确定 因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底因无定型产品，故不能用实际排料法

9、确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p p为为160kg/h160kg/h，按表按表5151选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p p0 0为为120kg/(m120kg/(m2 2h)h)，故可求得炉底有效面积，故可求得炉底有效面积 根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻加热炉，不通保护气氛。理电阻加热炉，不通保护气氛。20133.1120160mPPF2022-6-615 有效面积与炉底总面积存在关系式有效面积与炉底总面积存在关系式F F1 1

10、/F=0.750.85/F=0.750.85，取系数上限，得炉底实际面积，取系数上限，得炉底实际面积 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L =1.741mL =1.741m， B=0 .869mB=0 .869m。2157. 185. 033. 185. 0mFF 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑装出料方便，取L/B=2：1，而，而F=LB=0.5L2，因此，可求得，因此，可求得mLBmFL886. 02/772. 12/772. 15 . 0/57. 15 . 0/ 2 2炉底长度和宽度的确炉底长度和宽度的确定定 3 3

11、炉膛高度的确定炉膛高度的确定 按统计资料，炉膛高度按统计资料，炉膛高度H H与宽度与宽度B B之比之比H/BH/B通常在通常在0.50.90.50.9之间，根据炉子工作条件，取之间，根据炉子工作条件，取H/B=0.7H/B=0.7左右，根据左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640mH=0.640m。因此，确定炉膛尺寸如下：因此，确定炉膛尺寸如下：mmHmmBmmL64037926586922113224026542120174122123072230）（高）（）（）（）（宽）（）（长炉底支撑砖厚度炉底支撑砖厚度拱角砖矮边拱角砖矮边高度高度炉底搁砖宽度炉底搁砖宽度

12、砖砖 缝缝长度长度砖长砖长 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为：寸为： L L效效=1500mm =1500mm ； B B效效=700 mm=700 mm； H H效效=500mm=500mm 4 4炉衬材料及厚度的确定炉衬材料及厚度的确定 由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即同炉衬结构，即113mmQN1.0113mmQN1.0轻质粘土砖轻质粘土砖+50mm+50mm密度为密度

13、为250kg/m250kg/m3 3的普通硅酸铝纤维毡的普通硅酸铝纤维毡+ 113mrnB+ 113mrnB级硅藻土砖。级硅藻土砖。 炉顶炉顶 采用采用113mmQN 1. 0113mmQN 1. 0轻质粘土砖十轻质粘土砖十80mm80mm密度密度为为250kg/m250kg/m3 3的普通硅酸铝纤维毡十的普通硅酸铝纤维毡十115mm115mm膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩。 炉底炉底 采用三层采用三层QN1.0QN1.0轻质粘土砖轻质粘土砖(67(67 3)mm + 3)mm + 50mm50mm密度为密度为250kg/m250kg/m3 3的普通硅酸铝纤维毡十的普通硅酸铝纤维毡十182mmB182

14、mmB级硅藻级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。 炉门炉门 用用65mmQN1.065mmQN1.0轻质粘土砖轻质粘土砖+80mm+80mm密度为密度为250kg/m250kg/m3 3的普通硅酸铝纤维毡的普通硅酸铝纤维毡+65mmA+65mmA级硅藻土砖。级硅藻土砖。 炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重炉底隔砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。质高铝砖。（注（注67=65+267=65+2，2 2是砖缝的宽度。）是砖缝的宽度。） 2022-6-621炉底板材料选用炉底板材料选用CrMnNCrMnN耐热钢，根据炉底实际尺寸给耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，

15、分三块或四块，厚出，分三块或四块，厚20mm20mm。 砌体外廓尺寸如图砌体外廓尺寸如图515所示所示（教材图（教材图5-9）。）。 L外外=L+2(115+50+115) = 2360mm B外外=B+2(115+50+115)=1490mm H外外=H+f+(115+80+115)+674+50+182 炉炉 顶顶 厚厚 4 块粘土砖高块粘土砖高 炉炉 底保温层厚底保温层厚 =640+116+310+268+50+182 =1566 mm 式中：式中：f 拱顶高度，此炉子采用拱顶高度，此炉子采用600标准拱顶，取拱弧标准拱顶，取拱弧半径半径R=B，则，则f可由可由f =R(1- co300

16、 )求得。求得。炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算将炉门包括在炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算将炉门包括在前墙内。前墙内。 F F墙内墙内=2LH=2LH十十2BH= 2H(L2BH= 2H(L十十B)B) =2 =20.6400.640(1.741+0.869)(1.741+0.869) =3 .341m =3 .341m2 2 F F墙外墙外=2H=2H外外(L(L外外+B+B外外)=2)=21.566 1.566 (2.360+1.490) (2.360+1.490) =12 .058m =12 .058m2 21.1.炉顶平均面积炉顶平均面积 222360. 2516. 3585

17、. 1516. 3360. 2490. 1585. 1741. 16869. 014. 3262mFFFmLBFmLRF顶外内顶顶均外外顶外顶内2 2炉墙平均面积炉墙平均面积五、计算炉子功率五、计算炉子功率 1 1根据经验公式法计算炉子功率根据经验公式法计算炉子功率 由式由式(514)(514) 222304. 2516. 351. 1516. 3360. 2490. 151. 1741. 1869. 0mFFFmLBFmLBF底外底内底均外外底外底内55.19.05.0)1000(tFCP升安炉底平均面积墙外墙内墙均.3)(25.668.11341.32mFFF2022-6-625式中：空炉

18、升温时间(h)； F炉膛内壁面积(m2) t炉温()； C系数，热损失大的炉子，C3035；热损失小的炉子，C2025，单位为(kwh0.5)(m1.81.55)。这种方法适用于周期作业封闭式电阻炉，使用时需注意使用条件并参考有关文献。取式中系数取式中系数C=30(kWC=30(kWh h0.50.5)/(m)/(m1.81.8C C1.551.55) )，空炉升温时，空炉升温时间假定为间假定为升升= 4h= 4h，炉温，炉温t =950t =950，炉膛内壁面积，炉膛内壁面积F F壁壁 由经验公式法计算得由经验公式法计算得P P安安75 (kW)75 (kW)kWtFCPmF1 .74)10

19、00950(44. 6430)1000(44. 6741. 136060869. 014. 32869. 0741. 1)64. 0869. 0(2)640. 0741. 1255. 19 . 05 . 055. 19 . 05 . 0200升安壁所以（ (1)(1)加热工件所需的热量加热工件所需的热量Q Q件件 由附表由附表6 6得，工件在得，工件在950950及及2020时比热容分别为时比热容分别为 C C件件2 2 = 0. 63kJ/(kg = 0. 63kJ/(kg ) ) ， C C件件1 1=0.486kJ/(kg)=0.486kJ/(kg)，根据式根据式(51)(51) Q Q

20、件件= P(C= P(C件件2 2 t t1 1CC件件1 1t to o) ) =160 =160 (0.63 (0.63950-0.486 950-0.486 20) 20) =95117 =95117kJ/h kJ/h （ p p每小每小时装炉量）时装炉量） (2)(2)通过炉衬的散热损失通过炉衬的散热损失Q Q散散 由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一由于炉子侧壁和前后墙炉衬结构相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内。2 2根据热平衡计算炉子功率根据热平衡计算炉子功率）（）（）（件15/1122hkJtctcPQ 根据式根据

21、式(115）niiinFstt111散对于炉墙散热，如图对于炉墙散热，如图516所所示，首先假定界面上的温度及炉示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，壳温度，t2 墙墙 = 7800 ，t3 墙墙 = 485，t t4 墙墙=60则则 耐火层耐火层S S1 1的平均温度的平均温度 t ts1s1均均= =（950+780950+780）/2=865/2=865，硅酸铝纤维层硅酸铝纤维层S S2 2的平均温度的平均温度 t ts2s2均均= =（780+485780+485）/2=632.5,/2=632.5,硅藻土砖层硅藻土砖层S S3 3的平均温度的平均温度 t ts3s3均均= =（485+

22、60485+60）/2=272.5/2=272.5，S S1 1、S S3 3层炉衬的热导率由附表层炉衬的热导率由附表3 3得得 1 1=0 .29+0.256 =0 .29+0.256 1010-3-3 t ts1s1均均 =0.29+0.256 =0.29+0.256 1010-3-3 865=0.511W/(m865=0.511W/(m) 3 3=0.131+0.23=0.131+0.23 10 10-3 -3 t ts3s3均均 =0.131+0.23=0.131+0.23 10 10-3-3 272.5=0.194W/(m272.5=0.194W/(m)。 普通硅酸铝纤维的热导率由附

23、表普通硅酸铝纤维的热导率由附表4 4查得，在与给查得，在与给定温度相差较小范围内近似认为其热导率与温度成线性关定温度相差较小范围内近似认为其热导率与温度成线性关系，由系，由t tS2S2均均= 632.5 = 632.5 ，得，得 2=0 .129W/ 2=0 .129W/ ( m( m) 当炉壳温度为当炉壳温度为6060，室温为，室温为2020时，由附表时，由附表2 2经近似经近似计算得计算得=12. 17W /(m=12. 17W /(m2 2) ) （综合传热系数）（综合传热系数） 求热流求热流2332211/4.73017.121194.0115.0129.005.0511.0115.

24、0209501mWasssttgqa墙不需重算。不需重算。满足设计要求墙墙墙墙墙墙墙墙墙墙墙%,5%64. 2%1004854858 .4978 .497129. 005. 04 .7306 .788,%,5%1 . 1%1007807806 .7886 .788511. 0115. 04 .73095033322232221112tttSqtttttSqtt验算交界面上的温度验算交界面上的温度t t2 2墙墙、t t3 3墙墙满足一般热处理电阻炉表面温升满足一般热处理电阻炉表面温升5050的要求。室温的要求。室温20 20 验算炉壳温度验算炉壳温度t t4 4墙墙 Sqtt709 .6419

25、4. 0115. 04 .7308 .4973334墙墙墙计算炉墙散热损失计算炉墙散热损失 Q Q墙散墙散=q=q墙墙FF墙均墙均=730 .4 =730 .4 6.25=4562.5W6.25=4562.5W同理可以求得同理可以求得 t t2 2顶顶=844 .39=844 .39； t t3 3顶顶=562 .6 =562 .6 ； t t4 4顶顶=53=53； q q 顶顶= 485 .4 W/m= 485 .4 W/m2 2 t t2 2底底=782 .2=782 .2，t t3 3底底568 .54568 .54，t t4 4底底=53.7=53.7， q q底底=572 . 2

26、W/m=572 . 2 W/m2 2 炉顶通过炉衬散热炉顶通过炉衬散热 Q Q顶散顶散=q=q顶顶FF顶均顶均=485.4=485.42.29=1111.6 W2.29=1111.6 W 炉底通过护衬散热炉底通过护衬散热 Q Q底散底散=q=q底底.F.F底均底均=572.2 =572.2 2.23=1276 W2.23=1276 W整个炉体散热损失整个炉体散热损失 Q Q散散=Q=Q墙散墙散+Q+Q顶散十顶散十Q Q底散底散 =4562 .5+1111 .6+1276=4562 .5+1111 .6+1276 =6950 .1w =6950 .1w （因为（因为1W=3.6kJ/h1W=3.

27、6kJ/h）所以所以 Q Q散散 =3.6 =3.6 6950.1=25020 .4kJ/h6950.1=25020 .4kJ/h606=0.1炉门开启率炉门开启率 t =(3)(3)开启炉门的辐射热损失开启炉门的辐射热损失 设装出料所需时间为每小时设装出料所需时间为每小时6 6分钟，根据式分钟，根据式(56(56) 100100675. 56 . 344）（）（辐TaTgFt式中：式中：CC黑体辐射系数；黑体辐射系数； FF炉门开启面积或缝隙面积（炉门开启面积或缝隙面积（m m）；）； 3.63.6系数；系数；炉口遮蔽系数；炉口遮蔽系数； t t炉门开启率炉门开启率( (即平均即平均1 1小

28、时内开启的时间小时内开启的时间) )，对常开炉门或，对常开炉门或炉壁缝隙而言炉壁缝隙而言t t=1=1。2640. 02H 因为因为Tg=950+273=1223K，T=20+273=293K，由于正常工作时，炉门开启高度为炉膛高度的一半，故由于正常工作时，炉门开启高度为炉膛高度的一半，故 炉门开启面积炉门开启面积 F=B =0.869=0.278m235由于炉门开启后，辐射口为矩形，且由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H/2H/2与与B B之之比为比为 0.32/0.869= 0.370.32/0.869= 0.37，（可看出此为一拉，（可看出此为一拉长的矩形），炉门开启高度与炉墙厚度之比为长

29、的矩形），炉门开启高度与炉墙厚度之比为H H/S=0.32/S=0.32/0.280.28=1.14=1.14，由图，由图114114第第1 1条线查条线查得得=0.7=0.7，故，故 hkJTTgFQ/75.8877)100293()1001223(7 . 01 . 0278. 06 . 3675. 5100100675. 56 . 34444）（）（辐0.28 = (0.113+0.002)+(0.113+0.002)+0.05 (m)0.28 = (0.113+0.002)+(0.113+0.002)+0.05 (m)37ttttttmkJCamkgagaggaa640)20950(32

30、20)(32,20)/(342. 110/29. 133近似认为：为溢气温度，得，由附表冷空气密度hmHHBqVa/1 .31432. 032. 0869. 019972219973(4)(4)开启炉门溢气热损失开启炉门溢气热损失 溢气热损失由式溢气热损失由式(57 Q吸吸 )得得 Q溢溢 =qVC(ttg t)t其中，其中，qV由式（由式（58 qva=1997BH ）得）得 H 其它热损失约为上述热损失之和的其它热损失约为上述热损失之和的10%20%10%20%，故，故 Q Q它它=0.13(Q=0.13(Q件件+Q+Q散散+Q+Q辐辐+Q+Q溢溢) )=0.13 =0.13 (95117

31、+25020.4+8877.75+33713) (95117+25020.4+8877.75+33713) =23346 .1 kJ/h =23346 .1 kJ/hhkJttCqQtagaaVa/337131 . 0)20640(342. 129. 11 .314）（溢3600115总安）由式（KQP其中其中Q Q辅辅=0=0，Q Q控控=0=0，由式，由式(5l0)(5l0)得得 Q Q总总=Q=Q件件+Q+Q辅辅+Q+Q控控+Q+Q散散+Q+Q辐辐+Q+Q溢溢+Q+Q它它 =95117+25020.4+8877.75+33713+23346.1 =95117+25020.4+8877.7

32、5+33713+23346.1 =202931.2 kJ/h =202931.2 kJ/h360020293124 . 1 其中其中K为功率储备系数，本炉设计中为功率储备系数，本炉设计中K取取1.4，则，则 P安安= =78.9 Kw与标准炉子相比较，取炉子功率为与标准炉子相比较，取炉子功率为75kW75kW。 由式由式(512)(512) %3 .59%100)337137 .8877(2 .20293195117）（溢辐总件QQQQ%2.47%1002.20293195117%100总件QQ）（总件125%100QQ kwQQP4 .1336001 .233464 .250203600它散

33、空 由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、前后墙及炉层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、前后墙及炉顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进行单顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进行单独计算，因升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。独计算，因升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。1.1.炉墙及炉顶蓄热炉墙及炉顶蓄热顶粘 0.97(1.741+0.276) 0.115=0.225m3后前粘2(0.869+0.1152)(160.067+0.135)=0.305m3侧粘 21.741(120.067+0.135) 0.

34、115=0.376m3拱角砖的厚度拱角砖的厚度顶珍 2.31.430.115=0.378 m3后前硅21.43(160.067+0.135) 0.115=0.397 m3侧硅2(120.067+0.135) (1.741+0.115) 0.115=0.401 m3顶纤1.071(1.741+0.276)0.08=0.13 m3后前粘 2(0.87+0.1152)(160.067+0.135)0.05=0.133 m3侧纤2(1.741+0.115) (120.067+0.135) 0.05=0.174 m3由式（由式（5959）得：得：tttkgkJtCtttttCVttCVttCVQ2 .6

35、4328 .4976 .7882/ )()/(066.13 .8691026. 084.01026.084.033 .86926 .7889502/3321000纤粘粘墙粘硅硅硅硅纤纤纤纤粘粘粘粘蓄得查附表）（因为）（）（）（蓄蓄=V=V1 11 1(C(C1 1tt1 1-C-C1 1t t0 0)+V)+V2 22 2（C C2 2tt2 2-C-C2 2t t0 0）（）（kJkJ） （5959）)/(91. 04 .2781025. 084. 01025. 084. 033 .28126498 .4972/ )()/(99. 02 .6431028. 081. 01028. 081.

36、03334333kgkJtCtttkgkJtC硅硅墙墙硅纤纤得查附表得查附表1.1.炉底蓄热计算炉底蓄热计算kJttCVVVttCVVVttCVVVQ1032238203 .28191. 0105 . 0378. 0397. 0401. 0202 .64399. 01025. 0173. 0133. 0174. 0203 .869. 0066. 1100 . 1225. 0305. 0376. 03330001）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（所以得硅硅硅顶硅前后硅侧硅纤纤纤顶纤前后纤侧纤粘粘粘顶粘前后粘侧粘蓄查附表3得tttkgkJtCtttkgkJtCtttmVmV3112/

37、7 .535 .5682/999. 06751028. 081. 01028. 081. 036752/5 .5682 .7882/065. 11 .8661026. 084. 01026. 084. 01 .8662/2 .7829502/600. 0182. 043. 13 . 2164. 005. 043. 13 . 2433332332133）（）（）（得查附表）（）（）（）（）（由于底底底硅底纤底纤底底底纤底粘底粘底底粘底硅底纤3 3炉底板蓄热炉底板蓄热 根据附表根据附表6 6查得查得950950和和2020时高合金钢的比热容时高合金钢的比热容分别为分别为C C板板2 2 = 0 .

38、 670kJ/( kg = 0 . 670kJ/( kg )和和C C板板1 1 =0.473kJ/(kg =0.473kJ/(kg)。经计算炉底板重量。经计算炉底板重量G=242kgG=242kg，所以有，所以有Q Q蓄板蓄板=G(C=G(C板板2 2t t1 1-C-C板板1 1t t0 0)=242)=242（636.5-9.46636.5-9.46）=151743.6kJ=151743.6kJkJQkgkJtC389880)20311(918.0105.06.0)20675(990.01025.0164.0)201.866(065.1100.134.0)/(918.03111025.0

39、84.01025.084.033333底蓄底硅底硅所以得 对于一般周期作业炉，其空炉升温时间在对于一般周期作业炉，其空炉升温时间在3-83-8小时内均可，故本炉子设计符合要求。因计算蓄热时是按小时内均可，故本炉子设计符合要求。因计算蓄热时是按稳定态计算的，误差大，时间偏长，实际空炉升温时间应稳定态计算的，误差大，时间偏长，实际空炉升温时间应在在4 4小时以内。小时以内。由式由式(513)(513)得空炉升温时间得空炉升温时间Q Q蓄蓄=Q=Q蓄蓄1 1+Q+Q蓄底蓄底+Q+Q蓄板蓄板 =1032238+389880+15174.36=1573861.6kJ=1032238+389880+151

40、74.36=1573861.6kJhPQ8 . 57536006 .15788613600安蓄升 75kW 75kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y Y、或或YY,YY,、接线。供电电压为车间动力电网、接线。供电电压为车间动力电网380 V 380 V 。核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在炉，内壁表面负荷应在1535kw/m1535kw/m2 2之间，常用为20 25kw/m2之间。表面负荷在表面负荷在20 25kW/m20 25kW/m2 2常用的范围之内，故符合设计常用的

41、范围之内，故符合设计要求。要求。22/05.2074. 375/74. 3869. 0741. 164. 0741. 122mkWFPWmFFF电安电底电侧电 1 1图表法图表法 由附表由附表1515查得查得0Cr25A150Cr25A15电热元件电热元件75kW75kW箱式炉箱式炉YYYY接接线，直径线，直径d = 5mmd = 5mm时，其表面负荷为时，其表面负荷为1. 58W/cm1. 58W/cm2 2。每组元。每组元件长度件长度L L组组=50.5m=50.5m，总长度，总长度L L总总 = 303. 0m,= 303. 0m,元件总重量元件总重量G G总总=42 .3kg,=42

42、.3kg, 2 2、理论计算法、理论计算法 (1)(1)求求950950时电热元件的电阻率时电热元件的电阻率tt 当炉温为当炉温为950950时，电热元件温度取时，电热元件温度取11001100，由附，由附表表1212查得查得0Cr25A150Cr25A15在在2020时电阻率时电阻率20=1.40mm2/m20=1.40mm2/m， 由最高使用温度由最高使用温度950950，选用线状，选用线状0Cr25Al50Cr25Al5合合金作电热元件，接线方式采用金作电热元件，接线方式采用YYYY。2022-6-6542022-6-655(4)(4)每组电热元件端电压每组电热元件端电压 由于采用由于采

43、用YYYY接法，车间动力电网端电压为接法，车间动力电网端电压为380V380V，故每组电热元件端电压即为每相电压故每组电热元件端电压即为每相电压 由于采用由于采用YYYY接法，即三相双星形接法，每组元件功率接法，即三相双星形接法，每组元件功率 (2)(2)确定电热元件表面功率确定电热元件表面功率 由图由图5353，根据本炉子电热元件工作条件取，根据本炉子电热元件工作条件取 W W允允 =1.6W/Cm=1.6W/CmkWnP5.12237575组电阻温度系数电阻温度系数=4=41010-5-5-1-1，则，则11001100下的电热元件电下的电热元件电阻率为阻率为t t=2020(1+t)=1

44、.40(1+t)=1.4010-510-51100)=1.46mm1100)=1.46mm2 2/m/m (5)(5)电热元件直径电热元件直径 线状电热元件直径由式线状电热元件直径由式(524)得得取取d=5mm (6)(6)每组电热元件长度和重量每组电热元件长度和重量 每组电热元件长度由式每组电热元件长度由式(525)得得每组电热元件重量由式每组电热元件重量由式(526)得得VU2203380组mmWUPdt9 . 4)6 . 1220/(46. 15 .123 .34)/(3 .34322322允组组mPdULt07.5246. 15 .12522010785. 010785. 02232

45、23组组组MLdG组组24 电热元件总长度由式电热元件总长度由式(527)(527)得得 L L总总=6L=6L组组 =6=652.07=312.44m52.07=312.44m 电热元件总重量由式电热元件总重量由式(528)(528)得得 G G总总 = 6 G= 6 G组组=6=67 .26 = 43 .56kg7 .26 = 43 .56kg 式中，式中，M由附表由附表12查得查得M =7. 1g/cm2 所以得所以得kgLdGM26. 7101 . 707.525414. 34322组组w实W允，结果满足设计要求。 23/53. 17 .52005. 014. 3105 .12CmWL

46、dPW组组实所需电热元件总长度和总重量为需电热元件总长度和总重量为 L总= n L （ m ） （5-27） G总= n G （ k g ） （5-28）2022-6-6592022-6-660常用元件的表面允许负荷 将将6组电热元件每组分为组电热元件每组分为4折，布置在两侧炉墙及炉折，布置在两侧炉墙及炉底上，则有底上，则有 mLL02.13407.524组折布置电热元件的炉壁长度布置电热元件的炉壁长度 LL=L50=1741-50=1691 mm 丝状电热元件绕成螺旋状，当元件温度高于丝状电热元件绕成螺旋状，当元件温度高于1000，由，由表表55可知，螺旋节径可知，螺旋节径D=(46)d，

47、取取D=6d=65=30mm 螺旋体圈数螺旋体圈数N和螺距和螺距h分别为分别为圈折138103014. 302.133DLN h=L/N=1691/138=12.3mm h/d=12.3/5=2.46按规定，按规定，h/dh/d在在2424范围内满足设计要求。范围内满足设计要求。 根据计算，选用根据计算，选用YYYY方式接线，采用方式接线，采用d = 5mmd = 5mm所用所用电热元件重量最小，成本最低。电热元件重量最小，成本最低。 电热元件节距电热元件节距h h在安装时适当调整，炉口部分增在安装时适当调整，炉口部分增大功率。大功率。 电热元件引出棒材料选用电热元件引出棒材料选用1Cr18N

48、i9Ti, =12mm, 1Cr18Ni9Ti, =12mm, L= 500mmL= 500mm。重量：出厂日期：重量：出厂日期：额定功率：额定功率：75kW 75kW 额定电压：额定电压：380V380V最高使用温度：最高使用温度：950 950 生产率：生产率：160kg/h160kg/h相数：相数：3 3 接线接线方法：方法：YYYY工作室有效尺寸：工作室有效尺寸：1500 1500 700 700 500 500外形尺寸：外形尺寸：L=2300mmL=2300mm，B=1430mmB=1430mm，H=1566mmH=1566mm结束结束为：为： L L效效=1500mm =1500mm ； B B效效=700 mm=700 mm； H H效效=500mm=500mm返回)(97. 039255. 0360)(9255. 00565. 0869. 02113. 0869. 0mSmRRS），所以（）圆心角（）（而这里的半径）；）乘以圆心角（半径（）弧长（7172