福州大学课程设计格式金属例子Word格式文档下载.docx

1、（3）熟练阅读设计任务书，明确设计任务。根据任务书要求，进行合理设计，图面整洁，图样及标注符合国家标准和行业规范，能够对设计内容和结果与同行进行书面或口头交流。（4）能够结合工程实际进行总体设计，满足高效、安全、可靠的要求，且使用寿命长，造价便宜。2. 课程设计题目描述和要求2.1.设计一台箱式中温电阻炉，已知：1）工件的材料及类型：碳钢及低合金钢的中小型毛坯或工件。2）热处理工艺：淬火，正火及调质。3）实际生产率：G=170Kg/h。4）最高工作温度：9505）生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产，处理批量为多品种小批量。3. 课程设计报告内容3.1 确定炉体结构和尺寸3.1.1 炉底面

2、积的确定 因无定型产品，故不能使用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。炉子的生产率为P=80，箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率P0为120kg/（m2h）。故可求的炉底的有效面积 F1=P/P0=0.5 m2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F/F0=0.780.85，取系数上限，得炉底实际面积 F=F1/0.8=0.59 m23.1.2 确定炉膛尺寸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 因此，可求的： L=1.086 m B=L/2=0.543 m根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取 L=1.043m B=0.534m 按统计资料，炉膛高度H与宽度B之比

3、H/B通常在0.50.9之间，根据炉子的工作条件，取H/B=0.8左右。则H=0.640 m可以确定炉膛尺寸如下 L=（230+2）4+（2300.5+2）=1043mm B=（120+2）3+（40+2）4=534mm H=（65+2）6+37=439mm确定为避免工件与炉内壁或电热元件砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定空间，确定工作室有效尺寸为 L效=900 mm B效=400 mm H效=300 mm F壁=2（LH）+（LB）+2（BH）+23.14B1/6L=2.53m2由经验公式可知： P安=C-0.5升F0.9（t/1000）1.55 取式中系数C=30（kMh0.5）/（m

4、1.81.55）,空炉生温时间假定问升=4h，炉温t=750。 所以 304-0.52.530.9（750/1000）1.55= P安 解得，P=22.1kW 暂取P安=25kW3.1.3 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，采用相同炉衬结构，即113mmQN1.0轻质粘土砖50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡113mmB级硅藻土砖。 炉顶采用113mmQN1.0轻质粘土砖80mm密度为250kg/ m3的普通硅酸铝纤维毡115mm膨胀珍珠岩。炉底采用三层QN1.0轻质粘土砖（673）mm50mm的普通硅酸铝纤维毡182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。炉门

5、用65mm QN1.0轻质粘土砖80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡65mmA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质高铝砖。炉底板材料选用CrMnN耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。3.2 砌体平均表面积计算L外L+2（115+80+115）=1650mmB外B+2（115+80+115）=1095mmH外H+f+（115+80+115）+674+50+182 =439+104+310+268+50+182 =1321mm 式中：f拱顶高度，此炉子采用60标准拱顶，取拱弧半径RB，则f可由fR（1cos30）求得。3.2.2 炉顶平均面积F顶

6、内L1.043 =0.583 m2 F顶外B外L外1.0951.650=1.807 m2 F顶均1.05m23.2.3 炉墙平均面积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。F墙内2LH2BH2H（LB）20.439（1.043+0.534）=1.385m2F墙外2H外（L外B外）21.321（1.650+1.095）=7.252m2F墙均3.17m23.2.4 炉底平均面积F底内BL0.5341.0430.56m2F底外B外1.650=1.81m2F底均1.01m23.3 根据热平衡计算炉子功率3.3.1加热工件所需的热量Q件查表得，工件在750及20时比热容分别为c件20.6

7、24kJ/（kg），c件10.486kJ/（kg）Q件p（c件2t1c件1t0）60（0.6247500.48620）27497kJ/h3.3.2 通过炉衬的散热损失Q散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，将炉包括在前墙内。 根据式 Q散 对于炉墙散热，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t2墙620，t3墙360，t4墙60则 耐火层s1的平均温度ts1均685，硅酸铝纤维层s2的平均温度ts2均490，硅藻土砖层s3的平均温度ts3均210，s1、s3层炉衬的热导率由附表3得 10.29+0.25610-3ts1均0.465W/（m 30.131+0.2310-3t

8、s3均0.119W/（m 普通硅酸铝纤维的热导率由附表4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系，由ts2均490，得 20.100W/（m 当炉壳温度为60，室温为20时，由附表2近似计算得12.17 W/（m （1）求热流 q墙 496.4W/ m2（2）验算交界面上的温度t2墙，t3墙t2墙=t1q墙627.31.16%5%，满足设计要求，不需重算。 t3墙=t2墙q墙379 4.7%（3）验算炉壳温度t4墙t4墙=t3墙q墙60.770满足一般热处理电阻炉表面升温50的要求。（4）计算炉墙散热损失 Q墙散q墙F墙均496.43.171573.6W同理可以求得t2

9、顶=646.9, t3顶=296.9, t4顶=55.63, q顶419.6 W/ m2t2底=618.4, t3底=446.7, t4底=44.3, q底301.5 W/ m2炉顶通过炉衬散热 Q顶散q顶F顶均440.6 W炉底通过炉衬散热Q底散q底F底均304.5 W整个炉体散热损失 Q散Q墙散Q顶散Q底散 2318.7 W3.3.3 开启炉门的辐射热损失设装出料所需时间为每小时6分钟Q辐3.65.675Ft（）4（）4因为Tg7502731023K，Ta20273293K，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FB0.5340.117 m2 炉门开启率t0.1由于

10、炉门开启后，辐射口为矩形，且与B之比为0.41，炉门开启高度与炉墙厚度之比为0.77，由图114第1条线查得0.6，故 Q辐3.6 3.65.6750.1170.10.6（）4（）4 1560.6kJ/h3.3.4 开启炉门溢气热损失溢气热损失由下式得 Q溢qvaaca（tgta） t其中，qva1997B19970.5340.186=109.7 m3/h冷空气密度a1.29kg/ m3,由附表10得ca1.342kJ/（ m3）,ta=20, tg为溢气温度，近似认为tgta（tg-ta） 20（750-20）=506.7Q溢qvaaca（tgta） t109.71.291.342（7502

11、0）0.19242.9 kJ/h3.3.5 其它热损失其它热损失约为上述热损失之和的10%20%，故Q它0.14（Q件+Q散+Q辐+Q溢）=5686.7 kJ/h3.3.6 热量总支出其中Q辅0，Q控0，由下式得Q总Q件+Q辅+Q控+Q散+Q辐+Q溢+ Q它=46306kJ/h3.3.7 炉子安装功率P安 其中K为功率储备系数，本炉设计中K取2，则 P安26.7kW与标准炉子相比较，取炉子功率为30kW。3.4 炉子热效率计算3.4.2 正常工作时的效率=59.4%3.4.3 在保温阶段，关闭时的效率65.8%3.5 炉子空载功率计算 P空2.22 kW3.6 空炉升温时间计算由于所设计炉子的

12、耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙和前后墙及炉顶按相同数据计算，炉底由于砌砖方法不同，进行单独计算，因升温时炉底板也随炉升温，也要计算在内。3.6.2 炉墙及炉顶蓄热V侧粘21.043（90.067+0.135）0.115=0.177m3V前后粘2（0.534+0.1152）（120.115=0.198m3V顶粘0.97（1.043+0.276）0.115=0.153m3V侧纤2（1.043+0.115）0.05=0.126m3后纤2（0.439+0.1150.05=0.92m3V顶纤1.0710.08=0.101m3V侧硅2 （12（1.043+0.115）0.115=0.285m3后硅20.115=0.343m3V顶硅2.31.0430.115=0.276 m3Q蓄V粘粘c粘（t粘t0）+V纤纤c纤（t纤t0）+ V硅