中温箱式电阻炉设计说明Word文件下载.docx

1、（3）炉膛有效宽度 ：B 效 =（1/ 2 2/3）F效50.75 =0.541=541mm取 B 效 =550mm（4）根据参考文献 【1】表 2-2 选择标准尺寸为 1390 550 L 效45/12mm 的炉底板 ，炉底板材料为 Cr-Mn-N=1390mm故 L 效 =1390-100=1290mm ，B 效=550mmB 效=550mm2、炉膛内腔砌墙尺寸 取直行砖炉膛宽度 ：B 砌 =B 效+2 （0.10.15）B 砌=5.5+2 0.15=580mm取 B 砌=1208+409=1320 mm炉膛长度 ：B砌=1320mmL 砌=L 效 +0.1=1.8+0.1=1900mm取

2、 L 砌=51L36+200=2036mm炉膛内高度 ：=2036mmH 砌= （0.50.9）B 砌H 砌 =0.7 1320=854mm取 H 砌 =67 12+35+37=876mm选择12层四、炉体结构设计与材料选择（一）、选择炉衬材料部分 H 砌 =876mm 炉体包括炉壁 、炉底、炉底、炉门、炉壳架几部分 。 炉体 n=12 层通常用耐火层和保温层构成 ，尺寸与炉膛砌筑尺寸有关 。 设计时应满足下列要求 ：（1）确定砌体的厚度尺寸要满足强度要求 ，并应与耐火砖 、隔热保温砖的尺寸相吻合 ；（2）为了减少热损失和缩短升温时间 ，在满足强度要求的前提下，应尽量选用轻质耐火材料 ；（3）

3、要保证炉壳表面温升小于50 ， 否则会增大热损失 ，使环境温度升高，导致劳动条件恶化 。（二）、炉体结构设计和尺寸本炉设计为三层炉壁 （如右图所示）内层选用 RNG-0.6 型轻质粘土砖 ，其厚度 S1=115mm ；中间层选用密度为 120 kg/ m 3 硅酸铝耐火纤维 ，其厚度为S2=40mm ；最外层选用 B 级硅藻土砖为骨架 ，膨胀蛭石粉进行填充 。查文献【2】表 1-5 、1-9 知：RNG-0.6 型轻质粘土砖 ：密度 =800 【kg/ m 3 】1热导率 1=0.165+0.194 10-3 t 均【w/（m ）】比热容 C1=0.836+0.263 10-3 t 均【KJ/

4、（kg硅酸铝纤维 ：密度 2=120 【kg/ m 3】热导率 2=0.032+0.21 10-3 t 均2【w/（m 比热容 C2=1.1 【KJ/（kg 膨胀蛭石粉 ：密度 3=250 【kg/ m 3】热导率 =0.077+0.25 10-3 t 均 【w/（m 3比热容 C3=0.6573 【KJ/（kg 01 =0.294 ，b1 =0.21 10-3 ；03 =0.077 ， b3=0.25 10-3当 t4=60 时，由文献【2】表 2-12 查得 =12.17 【W/（ ）】 q=12.17 （60-20 ）=486.8 （W/ ）将上述各数据代入公式得 ：01t1 qs1t2

5、012b1 0.5b1t1b10.21 10 30.1650.194 100.50.165 950486.80.115950= 779 （）S1=115mm为了计算2 的值，先假设 t3 =661 ，由此得硅酸铝纤维的S2=40mm平均热导率的近似值S3=230mm661779t 1=950 2 = 0.032=0.178 【w/（m 0.2110t 2=779 q s20.04t3 = t2690t 3=661 0.178t3t3100 %6900.43%5%t 4=60 因为100%故合理 。由 s3t4030.5b3 t3 t4可得保温层的厚度 ：qs3600.0770.25220 .9

6、mm取 230mm（三）、炉顶的设计炉顶的结构有平顶 、拱顶和悬顶三种 。炉膛宽度小于 400 到600mm 的小型炉子 ，如振底式炉 、输送带式炉常常采用平顶 。当炉膛宽度为 600 到 3000mm 时，可采用拱顶 ，拱角可用 60和 90，其中使用最多的是 60。 采 用拱 顶，因为炉膛宽度为 1320mm ，故采用拱顶 ，拱角为 60的标准 拱角 60的标拱顶 。拱顶是炉子最容易损坏的部位 ，受热时耐火砖发生膨 准拱顶胀，造成砌筑拱顶时 ，为了减少拱顶向两侧的压力 ，应采用轻质的楔形砖和标准直角砖混合砌筑 。故选用厚楔形砖 T-37 ，供脚砖采用 TJ-91。（四）、炉底的设计炉底采用

7、一层 113mm 硅藻土砖填充蛭石粉 ，再平铺一层67mm 的 QN-0.6 轻质粘土砖 ，一层 67mm 的 B 级硅藻土砖 ，最上层采用 230mm 的重质高铝砖和 8 块加热元件搁砖支持炉底板，炉底板采用 Cr-Mn-N 耐热钢，厚度为 12mm 。（五）、炉门框的设计炉门框的大小主要取决于工件的大小 ，要保证工件装 、出炉操作方便 ，使工件装 、出炉时不至于碰撞电热体并应减少炉膛向外的辐射损失 。通常，炉口的尺寸应比炉膛稍小 ，故选择 B框 H 框=1000mm 700mm 的炉门框 。采用 230mm 轻质耐火粘土砖（六）、炉门的设计 B框 框H 效 =0.7 B 效=0.7 132

8、0=876mm 1000 700mmH 效 =67 12+33=837mm炉门尺寸为 B 门H 门 =B 效 H 效 =1020mm 837mm 。（七）、炉体框架与炉壳的设计炉体外廓尺寸 ：L 外=L 砌 +115+40+230+230B门 门=2036+230+115+60+220=2642mm1020mmB 外=B 砌 +2 （115+40+230 ）837mm=1320+2 （115+40+230 ）=2090mmH 弧=B 砌 - B 砌 Cos30=1320-1320 Cos30=178mmH 外=H 砌+ （115+40+230 ）+ H 弧 + （115+67+67+230）外

9、=876+115+40+230+178+115+67+67+230=1985mm=2642mm五、电阻炉功率的计算本炉采用理论设计法 ，通过炉子的热平衡来确定炉子的功率。其原理是炉子的总功率即热量的收入，应能满足炉子热量支=2090mm出的总和 。具体计算如下 ：H1、加热工件的有效热量 Q件=1985mmQ 件件其中， g件 炉子生产率 200kg/h、 工夹具加入炉前和加热终了的温度，分别为 20和 950C 、 工件在 、 时的平均比热容【KJ/（kg 查参考文献 【】表 得低合金钢在 20时，比热容为493.9 J/ （kg）,950时为 678.9J/（kg）将其代入上式得 ： Q

10、件 200 0 .6789 950 0. 4939 20=127015 KJ/h2、 加热辅助工夹具所需的热量 Q辅因为设计的是箱式炉 ，一般没有辅助加热工具 ，故：Q辅 03、可控气氛吸热量控Q因为未通入可控气氛 ，故：Q控件4、通过炉衬的散热损失 Q散127015 KJ/h炉衬的散热损失即炉膛内热量通过炉墙 、炉顶、炉底散发到车间的热损失 。在炉衬传热达到热稳定的情况下通过炉墙的散热损失，可按下式计算 ：Q散t 1t03.6（式 1）Q辅S1S2S31Fm12 Fm23Fm3F0式中： t1、t 0 分别为炉内壁温度950 和炉外车间温度 Q控201、 2、 3 各层材料的平均热导率 【w

11、/（m 10.165 0.194 10 3 t均0.194 10 3950 7790.333 w/（m t均0.0321030.145 w/（m 30.077 0.25 100.077 0.25 103 690 600.170 w/（m S1 0.115 m S2 =0.04m S3=0.23m炉壳外表面对空气的综合传热系数【w/（m 查参考文献 【2】表 2-12 可得 12.17 w/（m Fm1 、Fm2 、Fm3 各层平均面积 （m2）F0 炉壳外表面积 （m2 ）各层平均面积如下近似计算 ：当 F22 时 ， FmF1F2 ；2 时 ，F2Fmln F2其中，2 B砌H 砌L砌B砌1

12、.3200.8762 .0370 .876203711 .26（）F2 22S1 H砌 2S1L砌 2S1H砌 2S12S1 L砌2S1=15.47 （）F3 2B砌 2S12S22S1 2S2L砌 2S1 2S2=17.08 （）F4 22S2 2S32S1 2S2 2S32S3=27.85 （）F2/F12 ，F3/F2 2 ，F4 /F3 11.26 15.47Fm113.36 （）F315.4717.08Fm 216.27 （）F427.85Fm 322.46F0 =F4=27.85 （）将以上数据代入式 （1）解得 Q 散 =31704.5 （KJ/h）5、炉衬材料的总蓄热量 Q蓄Q

13、蓄 V C2 t 2 C1t 1式中，V 炉衬砌体的体积 （m 3）t1、t 2 炉衬加热前后的平均温度 （） 炉衬材料的体积密度 （Kgm3 ）C1、 C2 炉衬加热前后的平均比热容 【KJ/（kg 31704.5 KJ/hC00.8360.26310 3200.8412KJ/（KgC10 3 t均1.06 KJ/（KgC21.1KJ/（KgC30.6573KJ/（KgV11.322.036 0.8762.35m3V23.87m 3V3=4.51m 3V4=9.34 m 31.52V3V 24.53. 870 .64V49.344.514.731=600Kg/m 32 =120Kg/m 31

14、=250Kg/m 3各层的蓄热量 :Q蓄1V1 1C1t1 C0 t 01.50600810068 .4KJ1.06同理Q 蓄2=56628.0 KJQ 蓄 3 =280009.0KJ总蓄热量 Q 总=Q 蓄 1 + Q 蓄 2+ Q 蓄 3=1146705.4KJ6、开启炉子的辐射热损失 Q辐T2Q辐T13.6Ft （KJ/h ）5.675100式中，T1 炉膛内部的绝对温度 （K）， 1223KT2 炉外空气绝对温度 （K）,293K总蓄热量 QF 炉门开启的面积 （）总炉口开启尺寸 1020mm 837mm ，即面积为 0.85 =1146705.4 炉口辐射遮蔽系数 ，查参考文献 【2

15、】图 2-16 得=0.83t 炉门开启率 （%），开炉门时间设每小时3 分钟即得0.05将其数据代入上式得 ：Q 辅 =12277.2KJ/h7、开启炉门的溢气热损失 Q 溢Q溢 VC式中，V 进入炉内的空气流量 （m3 /h ）C 空气的平均比热容 【KJ/ （K）】，为 1.4KJ/（K）T1、T2 炉子内外的温度 ，分别为 950 和 20t 炉门开启率 ，为 0.0512277.2KJ/h而 V=2200BHH （m3 /h ）， B 为炉门宽度 （m ）， H 为炉门开启高度 （m ）故 Q溢 2200BHHC22000.83743743.11.4KJ/h8、其它热损失 Q 它Q

16、它 =0.5 Q 散 =22193KJ/h9、炉子每小时的总热量支出Q总 Q件 Q辅 Q控 Q散 Q辐 Q溢 Q它=236930.9KJ/h10 、将总热量换算成计算功率 P计Q总236930.9P计65.8 KW360011、炉子的装备功率安PP安 K P计 1.31.5 P计=1.376 65.8=90.23 KW 90KW12、电阻炉热效率 的校核Q件 100% 127015 100% 0.536%Q总 23690一般电阻炉的热效率为 40%80%，故符合要求 。13、空炉升温时间的校核Q溢Q蓄12277.23.78h符合要求 。43743.1KJ/h升3600 903600P安14、电

17、阻炉的空载功率 P空Q它31704.5 22193.1P空14.97 KW符合要求六、电热元件的设计22193KJ/h（一）、电阻功率的分配因功率为 90KW，均匀分布在炉膛前后两个区 。采用双星形接线法，供电电压为 380V 。（二）、电阻元件材料的选择236930.9KJ/h选用 0Cr25Al5 线状电热元件（三）、电热元件的设计1、供电电压和接线供电电压为三相 380V，双星形联接 。P安90KW153nU380220VP 安=90KW2、确定电热元件直径 d53.6%d34.3 3 P2 t U 2W允式中， P 元件功率 （KW ）， 15KW升 3.78 hU 元件端电压 （V）， 220Vt 工作温度下的电阻 （.mm 2 /m ）W允 元件的允许表面负荷率 （W/cm 2），查参考P 空文献【1】表 7-4可得：W允 =1.6 W/cm 2=14.97KW其中， t0 1t （.mm 2 /m ）式中， 0 元件在 0时