高温箱式电阻炉 设计.docx
《高温箱式电阻炉 设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高温箱式电阻炉 设计.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高温箱式电阻炉设计
高温箱式电阻炉
一、特点
1、有较高的能量密度和温度。
2、能进行快速升温。
3、对温度及功率的控制比较容易。
4、对工件的加热均匀性好。
5、对被加热的工件污染小。
6、根据需要，炉内的气氛可以是真空或其他保护性气体。
7、操作方便、劳动条件好，对环境污染小。
二、箱式电阻炉和电热元件的主要参数
举例说明箱式电阻炉和电热元件的主要参数见图1、表1、表2、表3、表4和表5所示：
1-炉门2-测温孔3-炉壳4-耐火层
5-保温层6-硅碳棒7-调压变压器
图1非金属电热元件的高温箱式电阻炉的剖面结构
表1金属电热元件的1200℃箱式电阻炉的产品规格及技术参数
型号
功率（kW）
电压（V）
相数
最高工作温度（℃）
炉膛尺寸（长×宽×高）（mm×mm×mm）
炉温850℃时的指标
空炉损耗功率（kW）
空炉升温时间（h）
最大装载量（kg）
RX3-20-12
20
380
1
1200
650×300×250
≤7
≤3
50
RX3-45-12
45
380
3
1200
950×450×350
≤13
≤3
100
RX3-65-12
65
380
3
1200
1200×600×400
≤17
≤3
200
RX3-90-12
90
380
3
1200
1500×750×450
≤20
≤4
400
RX3-115-12
115
380
3
1200
1800×900×550
≤22
≤4
600
表2非金属电热元件的高温箱式电阻炉的产品规格及技术参数
型号
功率（kW）
电压（V）
工作电压范围（V）
相数
最高工作温度（℃）
炉膛尺寸（长×宽×高）（mm×mm×mm）
炉温850℃时的指标
空炉损耗功率（kW）
空炉升温时间（h）
最大装载量（kg）
RX2-14-13
14
380
89～215
3
1350
520×220×220
≤5
≤2
120
RX2-25-13
25
380
185～405
3
1350
600×280×300
≤7
≤2.5
200
RX2-37-13
37
380
260～535
3
1350
810×550×370
≤10
≤2.5
500
表3SX型实验用箱式电阻炉和电热元件的主要参数
型号
额定功率（kW）
额定电压（V）
额定温度（℃）
炉膛尺寸（长×宽×高）（mm×mm×mm）
空炉损耗功率（kW）
空炉升温时间（min）
SX-6-13
6
0～360
1300
250×150×100
≤3.6
≤150
SX-10-13
10
0～360
1300
400×200×160
≤5.5
≤180
SX-8-16
8
0～75
1600
300×150×120
≤4.8
≤300
SX-12-16
12
0～95
1600
400×200×160
≤6.5
≤330
表4SX型实验用箱式电阻炉配用的电热元件的主要参数
型号
配用电热元件
型号
元件尺寸（mm）
元件根数
元件连接方式
SX-6-13
硅碳棒
Φ14×150/Φ20×200
9
Y
SX-10-13
硅碳棒
Φ14×200/Φ22×200
12
Y
SX-8-16
二硅化钼棒
300×150×6×40
10
串联
SX-12-16
二硅化钼棒
300×180×6×40
12
串联
表5SX2型实验用箱式电阻炉主要参数
型号
额定功率（kW）
额定电压（V）
额定温度（℃）
炉膛尺寸（长×宽×高）（mm×mm×mm）
空炉损耗功率（kW）
空炉升温时间（min）
SX2-6-13
6
50～360
1300
250×150×100
≤2.4
≤70
SX2-10-13
10
400×200×160
≤3.4
≤90
SX2-10-16
10
3～75
1600
300×150×120
≤4.0
≤220
SX2-14-16
14
3～95
400×200×160
≤4.8
≤250
三、工业炉体外表面温度标准见表6所示：
表6
炉内温度（℃）
侧墙温度（℃）
炉顶（℃）
700
65
80
900
80
90
1100
95
105
1300
105
120
1500
120
140
四、电阻炉炉墙外表的最高允许温度见表7所示：
表7
名称
最高允许温度（℃）
高温炉的侧墙、炉顶、后墙
80
中温及低温炉的侧墙、炉顶、后墙
50
高温炉的炉门
100
中温及低温炉的炉门
50~80
五、电炉用的耐火材料参数
1、电阻炉用耐火制品见表8所示：
表8
名称
型号
体积密度（g/cm3）
0.1MPa软化温度（℃）
重烧线变化温度（℃）
常温耐压（MPa）
热导率（W/m·K）
粘土质隔热耐火制品
RGN-1.3~RGN-0.4
1.3~0.4
1320~1100
1350~1150
5~1.2
0.6~0.2
高铝质隔热耐火制品
RLG-1.0~RLG-0.4
1~0.4
1320~1200
1400~1250
4~1
0.5~0.2
氧化铝质隔热耐火制品
RYG-0.8~RYG-0.4
0.8~0.4
——
1500~1400
2~0.6
——
2、隔热耐火砖见表9所示：
表9
名称
型号
体积密度（g/cm3）
0.1MPa软化温度
重烧线变化＜2%的温度（℃）
常温耐压（MPa）
热导率（W/m·K）
粘土质隔热耐火制品
NG135-1.3~NG115-0.4
1.3~0.4
900~1500
1350~1150
4.5~1
0.55~0.2
普通高铝砖隔热耐火制品
LG140-1.2~LG125-0.5L
1.2~0.5
1400~1250
1400~1250
4.5~1.5
0.55~0.2
硅藻土隔热制品
GG-0.7a~GG-0.4
0.7~0.4
900
900
2.45~0.78
0.2~0.13
3、氧化铝和氧化锆空心球及制品耐火材料见表10所示：
表10
名称
常温耐压（MPa）
堆积密度（g/cm3）
长期使用温度（℃）
热导率（W/（m·K））
粒度（mm）
氧化铝空心球
——
0.65~0.95
1800
0.2~5
氧化铝空心球制品
3~12
1.2~1.6
1790
0.93~1.16
——
氧化锆空心球
——
1.5~2.5
2200
0.5~0.2
4、耐火纤维及制品见表11所示：
表11
名称
容重（g/cm3）
长期使用温度（℃）
热导率（W/（m·k））
普通硅酸铝纤维
0.08～0.1
1000
0.12
普通硅酸铝纤维毡
0.18～0.22
1000
0.12
高铝耐火纤维
0.08～0.1
1200
——
高铝耐火纤维毡
0.3～0.4
1200
0.3
氧化铝纤维
0.08～0.1
1450
0.12~0.36
混合纤维制品
0.23～0.34
1250～1350
0.12～0.15
普通硅酸铝纤维板
0.3～0.35
1000
0.1
高铝纤维板
0.4～0.45
1200
0.09
5、电阻炉用耐火材料见表12所示：
表12电阻炉用耐火材料
名称
密度（g/cm3）
耐火度（℃）
允许使用温度（℃）
主要用途
耐火粘土砖
1.8～1.9
1610～1730
1350
电阻炉的炉底用砖和负荷用砖
轻质粘土砖
1.3
1670～1710
1300
1200℃电阻炉的炉膛内层
轻质或泡沫粘土砖
1.0
1670
1250
1000℃电阻炉炉膛内层，1200～1400℃电阻炉砖体的中间层
泡沫粘土砖
2.6～0.8
1670
1200
高铝砖
2.2～2.5
1750～1790
1500
1300℃以上电阻炉炉膛内层
氧化铝和刚玉制品
2.2～2.9
＞1780
1500～1700
高温电阻炉用耐火零件
碳化硅制品
2.3～2.6
1000～2200
1400～1500
1200℃及以上电阻炉的炉底板，实验室用电炉的成型炉芯，其他炉用耐火零件
石墨制品
1.6
＞3000
2000
高温电阻炉炉用耐火零件
6、电阻用保温材料见表13所示：
表13电阻炉用保温材料
名称
密度（g/cm3）
最高使用温度（℃）
主要用途
硅藻土砖
0.5～0.7
900
电阻炉保温层用砖
石棉板
1.0～1.4
600
电阻炉炉底、炉壳、炉顶等部分衬垫密封用材料
矿渣棉
0.15～0.25
750
电阻炉保温层填料
玻璃棉
0.02～0.2
450
低温电阻炉保温层填料
蛭石
0.08～0.17
1100
电阻炉保温层填料
膨胀珍珠岩散料
0.04～0.12
800
电阻炉保温层填料
膨胀珍珠岩砖
0.2～0.35
600
电阻炉保温层用砖
六、电阻炉安装功率的估算
1、由炉膛内表面积来估算电炉的安装功率：
Ps：
电炉的安装功率（kW）
S：
炉膛内表面积（m2）
KS：
炉膛内表面积功率系数（kW/m2）
K：
安全系数K=1.2～1.3,取K=1.2
（kW）
KS的取值见表14所示：
表14
炉膛最高工作温度（℃）
400
4~7
700
6~10
1000
10~15
1200
15~20
1350
15~20
当炉膛尺寸大时，或者热损失大时，Ks取最大值。
2、由炉膛的容积来估算电炉的安装功率
Pv：
电炉的安装功率
V：
炉膛容积（m3）
Kv：
炉膛容积功率系数（kW/m2）
（kW）
当炉膛容积小时，Kv取大值；升温速度快时Kv取大值。
当炉膛长度很长，宽度很窄，或高度很低时，Kv取大值。
表15
电
安装功率炉
（kW/m2）
炉温（℃）
箱式炉
井式炉
台车式炉
650
50-75
90-150
130-160
950
80-130
90-120
1200
130-180
110-150
1350
140-190
——
3、由炉膛内表面积、炉温、空炉升温时间来估算电炉的安装功率:
P：
电炉的安装功率（kW）
:
空炉升温时间（h）
F：
炉膛内表面积（m2）
t：
最高炉温（℃）
d：
系数
当电炉热损失较大时，取d=30~35；热损失较小时，取d=20~25。
此公式对箱式炉和中高温井式炉比较准确。
上式也可用做图法来求得电炉的安装功率，见图2所示：
图2电阻炉功率计算列线图
根据已知炉膛内表面积、电炉最高工作温度，空炉升温时间，取d=32，作出图2。
具
体操作方法为：
连接A线对应点与D线对应点，与E线相交于O点，连接C线的对应点与O点，其延长线交B线于一点，此点即为所求的电炉的安装功率。
此方法对箱式炉和中高温井式炉比较准确。
七、三个公式的系数选择范围见表16、表17和表18所示：
表16
炉温（℃）
400
450
500
550
600
650
700
750
800
上限
7
7.5
8
8.4
8.9
9.5
10
10.6
11.4
下限
4
4.2
4.5
4.8
6.2
5.5
6
6.6
8.2
上限
50
53
56
60
64
68
73
78
84
下限
35
36
38
40
43
46
49
53
56
上限
—
—
—
—
—
—
—
—
—
下限
—
—
—
—
—
—
—
—
—
表17
炉温（℃）
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
1250
上限
12.4
13.2
14.2
15
16.1
17.3
18.9
20.2
21.9
下限
7.9
8.6
9.2
10
10.9
12
12.9
14
15.2
上限
89
97
104
113
121
129
138
148
159
下限
61
65
70
75
80
85
92
100
106
上限
—
—
—
23.8
24.5
25.2
25.9
26.7
27.5
下限
—
—
—
14.5
14.9
15.5
16.2
16.9
17.7
表18
炉温（℃）
1300
1350
1400
1450
1500
1550
1600
1650
1700
上限
24.1
26.6
29
31.5
34
37
39.5
42
——
下限
16.5
17.9
19.5
21.2
23.1
25.7
28.4
31
33.5
上限
173
190
206
230
257
287
325
357
——
下限
113
123
132
146
161
179
199
222
249
上限
28.4
29.2
30.3
31.5
32.8
34.1
35.3
36.5
——
下限
18.6
19.7
20.7
22.1
23.5
25.1
26.6
28.0
29.4
八、说明
1、用电热合金做发热体时，尽量把发热体截面选大一些，以延长发热体的寿命。
2、当电炉功率大于10kW时，尽量选用三相电源。
3、为了节省能源，尽量选用热导率小的保温材料做炉衬，各层炉衬的实际工作温度要小于该炉衬的最高允许温度。
九、选
、
、d为不同值来计算电炉的安装功率示例
1、01，02，03重烧炉
表19
电炉型号
铭牌功率（kW）
炉膛长a（m）
炉膛宽b（m）
炉膛高c（m）
最高炉温t（℃）
空炉升温时间（h）
炉膛内面积S（m2）
炉膛容积V（m3）
01重烧炉
13
0.32
0.32
0.2
1650
3.67
0.4504
0.01984
02重烧炉
25
0.53
0.32
0.2
1650
3.67
0.6792
0.03392
03重烧炉
32
0.63
0.32
0.25
1650
3.67
0.8782
0.0504
表20
电炉型号
变压器一二次电压（V）电流（A）
棒数量
棒直径（mm）
棒热端长（mm）
棒冷端长（mm）
热端总长（mm）
冷端总长（mm）
01重烧炉
380/46
34.2/282
6
9
170
250
0.3685
0.5
02重烧炉
380/78
65.7/320
10
9
170
250
0.3685
0.5
03重烧炉
380/115
84/280
12
9
220
250
0.4685
0.5
表21
01重烧炉
02重烧炉
03重烧炉
Ks
（kW/m2）
KV
（kW/m2）
系数d
计算功率p（kW）
Ks
（kW/m2）
KV
（kW/m2）
系数d
计算功率p（kW）
Ks
（kW/m2）
KV
（kW/m2）
系数d
计算功率p（kW）
31.4
——
—
16.97
31.4
——
—
25.59
31.4
——
—
33.09
35
——
—
18.92
35
——
—
28.53
35
——
—
36.88
——
255
—
18.69
——
255
—
26.72
—
255
—
34.79
——
300
—
21.99
——
300
—
31.44
—
300
—
40.93
——
327
—
23.69
——
327
—
34.27
—
327
—
44.62
——
——
25
14.83
——
——
25
21.46
—
——
25
27.04
——
——
30
17.79
——
——
30
25.75
—
——
30
32.45
——
——
35
20.76
——
——
35
30.04
—
——
35
37.86
——
——
40
23.72
——
——
40
38.18
—
——
40
43.27
2、01，02，03重烧炉和高温抗折炉
表22
电炉型号
铭牌功率
炉膛长a（m）
炉膛宽b（m）
炉膛高c（m）
炉膛内面积S（m2）
炉膛容积V（m3）
空炉升温时间（h）
工作温度（℃）
01重烧
13
0.31
0.32
0.2
0.4504
0.01984
3.67
1650
02重烧
25
0.53
0.32
0.2
0.6792
0.03392
3.67
1650
03重烧
32
0.63
0.32
0.25
0.8782
0.0504
3.67
1650
抗折1400℃
25
0.64
0.25
0.22
0.7116
0.0352
3.16
1400
抗折1600℃
25
0.64
0.25
0.22
0.7116
0.0352
3.83
1600
表23
电炉型号
选Ks1
选Ks2
选Kv1
选
Kv2
选d1
选d2
计算
ps1
计算
ps2
计算
pv1
计算
pv2
计算
pd1
计算
pd2
01重烧
24
25
175
180
22
23
12.97
13.51
12.83
13.19
13.05
13.64
31
—
230
—
28
—
13
—
13
—
13.1
—
02重烧
30
31
235
240
29
30
24.45
25.27
24.62
25.15
24.89
25.75
32
35
300
340
21
24
26.08
28.53
31.44
35.63
18.03
20.60
03重烧
30
30.5
230
235
29
30
31.62
32.14
31.38
32.06
31.37
32.45
32
35
300
340
21
24
33.72
36.88
40.93
16.39
22.72
25.96
抗折
1400℃
29
29.5
230
235
33
33.5
24.76
25.19
24.70
25.24
24.68
25.05
21
24
170
190
21
24
17.93
20.49
18.26
20.41
15.70
17.95
抗折
1600℃
29
30
230
235
29.8
30
24.76
25.62
24.70
25.24
24.90
25.06
31
34
280
310
21
24
26.47
29.03
30.07
33.30
17.54
20.05
本公司的数据范围
29~31
230~240
28~33.5
——
——
——
——
——
——
3、计算01，02，03重烧炉和高温抗折炉一支
发热体的参数见表24所示：
热端长：
0.3685m冷端长：
0.5m
表24
炉温（℃）
1200
1300
1400
1450
1500
1550
1600
1650
查表允许电流I（A）
370
306
271
260
251
231
200
147
从曲线查得热端U1（V/m）
23
18.5
16.6
16.4
15.7
14.7
12.7
9.7
从曲线查得冷端U2（V/m）
2.25
2.12
2
2
1.9
1.75
1.63
1.25
计算热端压降U11（V）
8.47
11.8
10.60
10.47
10.02
9.38
8.10
6.19
计算冷端压降U21（V）
1.15
1.06
1
1
0.95
0.87
0.81
0.62
计算总压降U=U11+U21（V）
9.62
12.86
11.60
11.47
10.97
10.25
8.91
6.81
计算1根功率P=UI（kW）
2.88
（I=300A）
3.86
（I=300A）
3.14
2.98
2.75
2.37
1.78
1.00
01重烧炉（6支）功率（kW）
铭牌功率13kW
17.28
23.28
18.84
17.88
16.50
14.22
10.68
6.00
02重烧炉（10支）功率（kW）
铭牌功率25kW
28.8
38.6
31.4
29.8
27.5
23.7
17.8
10
高温抗折炉（10支）功（kW）
铭牌功率25kW
28.8
38.6
31.4
29.8
27.5
23.7
17.8
10
4、由资料的参数来求电炉的安装功率见表25、表26所示：
表25
电炉型号
功率（kW）
额定温度（℃）
炉膛长×宽×高（m）
空炉升温时间（h）
炉膛内表面积S（m2）
炉膛容积V（m3）
曲线查得表面系数
Ks（kW/m2）
曲线查得容积系数Kv（kW/m2）
系数d
计算得的安装功率（kW）
SX2-6-13
6
1300
0.25×0.15×0.1
1.17
0.155
0.00375
18
3.35
22.6
升级会员 