第8讲材料加热炉基础

1、引言加热炉按热源分类太阳能加热燃料加热电能加热太阳能加热仅用在某些要求超高温的特殊场合，目前应用较少。燃料加热作为传统的热源，由于其热效率低，劳动条件差，设备构成复杂，炉温不易控制等缺点电能加热具有效率高、易于输送、易于控制和不污染环境等诸多优点，应用较为广泛。电能加热炉分类电阻加热：利用导体自身电阻而产生的热量加热材料。感应加热：利用电磁感应原理，在导体中产生感应电流，来加热金属。电弧加热：在两极之间产生电弧，用电弧产生的高温场来加热材料。等离子体加热：气体分子电离，用形成的高温等离子流来加热材料电子束加热：具有高能的电子流轰击材料表面产生热量来加热材料激光束加热：将电能转换成高能激光，用激

2、光来加热材料。微波加热：电能转换成的微波，与材料相互作用，使材料整体被加热材料。电阻加热炉的功率确定确定方法经验法理论法电阻炉功率大小与加热炉的炉型结构和作业制度，使用温度和热交换方式，加热材料类型及工艺过程要求，以及进出料方式和装炉量等因素有关经验法经验公式法经验公式法图解法图解法类比法类比法经验公式法经验公式法32VKP 炉膛容积法热壁式加热炉冷壁式真空炉炉膛温度，温度系数K炉膛温度，温度系数120010007004001001507510050753550130011508508012055804080表表8-1 温度系数的取值炉膛表面积法热壁式SFP DHP50炉膛温度，炉膛内表面的功

3、率密度120010007004001520101581547表表8-2 不同炉温时炉膛内表面的功率密度55. 19 . 05 . 01000tFCP55. 19 . 01000tKFP53. 278. 01000TKFP冷壁式真空炉单位：kW 图解法图解法图图8-1 电阻炉的功率与炉膛设计参数的变化曲线类比法类比法类比法是利用新设计的电阻炉与生产中同类型电阻炉相比较来估算功率的方法。应尽可能参照几何相似、结构相近、产品及工艺制度类同，性能良好的电阻炉确定新设计电阻炉的功率。确定加热炉功率的热平衡法加热炉的输入总功率(收入项)应等于各项能量消耗(支出项)总和蓄热损失有效总QQQQ(kJ/h)有效

4、热消耗有效热消耗Q有效srhttCtCGQ初初炉工件工件srhttCtCGQ初初炉辅助辅助(kJ/h)(kJ/h)(kJ/h)(kJ/h)无效损失热量无效损失热量Q损失6 . 31壳表衬室炉衬散FFSttQmm6 . 3壳表室壳表衬散FttQ6 . 31000100011121441)1(0FTTFFFCQniiiiiii壳内炉壳内壳内壳内衬散初气初炉气保气保气tCtCVQt初气初炉气空空气tCtCVQt衬散短QQ%105水进水出水水冷水冷CttVQ(kJ/h)(kJ/h)蓄热量蓄热量Q蓄热蓄热srtGCQ蓄热(kJ/h)确定加热炉功率的热平衡法功率确定功率确定36001niiiQP总总设KP

5、P（kW）加热炉的加热炉的升温时间升温时间设蓄热空升PQ3600设蓄热有效装升PQQ3600(h) 加热炉加热炉热效率热效率%100总工件QQ%100装升空升装升在加热炉炉体结构设计时，应尽量减少无效热损失和炉体的蓄热量。热效率作为重要的经济技术指标，成为加热炉设计方案优化、使用单位选用时可行性分析与论证及投资的依据加热炉功率的分配分区、分组、分段布置功率，目的是获得理想的加热温度分布，充分满足工件加热工艺要求。箱式炉箱式炉台车炉台车炉1、对于小型电阻炉及炉膛长度不超过1m的箱式炉，可将功率均匀分配在炉侧壁和炉底。2、在大型箱式电炉中，可采用分区布置的方法。3、在散热大的区段把功率适当加大，在

6、散热小的区段，将功率适当地减小。4、在分配炉子功率时，还应考虑到炉膛内表面的单位负荷。中温箱式炉一般采用2025kW/m2。 井式炉井式炉H/D加热区数炉温，炉膛内壁表面布置功率密度(kW/m2)上区中区下区195012001520152950120015202515202539501200152025101520152025表表8-3中温井式炉的分区及功率分配加热炉功率的分配连续连续作业炉作业炉炉型总功率kW功率分配比例关系一区二区三区推料机式电阻炉中温80130240557013625305230522.2 12.3 1 12.6 1 1低温558516535458520204020401

7、.8 12.3 1 12.1 1 1输送带式电阻炉中温7013050702030302.5 12.3 1 1低温457530411517172 12.4 1 1滚筒式电阻炉7050202.5 1振底式电阻炉844022221.8 1 1表表8-4 连续作业电阻炉各区功率分配均匀布置不均匀布置每区、每组、每段的功率均匀分配，且均匀布置每区、每组、每段的功率均匀分配，但均匀布置每每区、每组、每段的功率不均匀分配，但均匀布置功率分组及接线方法接线方法单相三相接线电压：220V、380V、变压器调节电压星形（三角形）接法，接线电压： 380V或变压器调节电压接线名称代号示意图电热体数目毎相电阻，总功率

8、，kW单相串联n+n单相并联n=n单相并串联n=m+mn单相串并联n+m=mn单星形Y3单三角形3nrR nrUP3210nrR rnUP3210nmrR mrnUP3210mnrR nrmUP3210rR rUP32103rR rUP32103表表8-5 电热元件常见的接线方法及总功率串双星形+Y6串双三角形=6并双星形YY6并双三角形6多串星形n+Y3n多串三角形n+3n多并星形n=Y3n多并三角形n=3nrR2rUP210332rR2rUP2103322rR rUP321062rR rUP32106nrR nrUP32103nrR nrUP32103nrR rnUP32103nrR rn

9、UP32103表表8-5 电热元件常见的接线方法及总功率（续）接线电极尺寸直径直径mm质量，质量，kg/m截面积截面积Mm2允许连续负荷允许连续负荷，A铜铜钢钢铜铜钢钢678910111213141516171819202326300.2520.3420.4470.5660.6980.8451.0061.1801.3691.5711.7882.0182.2632.5212.7933.6940.2220.3950.6170.8881.2101.5802.0002.4704.1705.55028.2738.4850.2763.6278.5495.03113.1132.7153.9176.7201.

10、1227.0254.5283.5314.2415.5530.9706.9174217262310357408463520578639698/703755/762817/830879/890945/9651145/117735/5349/8060/10872/14086/17498/212114/250132/291157/422180/520表表8-6 8-6 圆截面导杆允许连续负荷注：钢导杆通常用A3，在较高温度下工作时选用不锈钢。 使用环境温度不超过25，温升不超过75。分子为交流电负荷，分母为直流电负荷。 尺寸尺寸, mm(宽宽厚厚)质量，质量，kg/m允许连续负载电流允许连续负载电流，

11、A铜铜铝铝铜汇流排铜汇流排铝汇流排铝汇流排每极每极(直流直流)或每相或每相(交流交流)汇流排根数汇流排根数121215320325330440440550550660580610060.4000.5340.6681.0661.4241.7802.2252.6703.2044.2725.3400.1220.1630.2030.3240.4320.5400.6750.8100.9721.2951.620210275340475625700/705860/870955/9601125/11451480/15101810/1875/1090/1250/1525/17001740/19902110/26302470/3245165215265365/370480540/545665/670740/745870/8801150/11701425/1455/855/965/1180/13151350/15551630/20551935/2515表表8-78