热处理电阻炉设计

1、热解决电阻炉设计一、设计任务设计一箱式电阻炉，计算和拟定重要项目，并绘出草图。基本技术条件：用途：碳钢、低合金等日勺淬火、调质以及退火、正火；工作：中小型零件，小批量多品种，最长0.8m；最高工作温度为950C；炉外壁温度不不小于60C.生产率:105Kg/h。设计计算勺重要项目：拟定炉膛尺寸；选择炉衬材料及厚度，拟定炉体外形尺寸；用热平衡法计算炉子功率；选择和计算电热元件，拟定其布置措施；写出技术规范。二、炉型选择根据设计任务给出勺生产勺特点，选用中温(6501000C)箱式热解决电阻炉，炉膛 不通保护氛围，为空气介质。三、拟定炉膛尺寸理论拟定炉膛尺寸(1)拟定炉底总面积炉底总面积勺拟定措施

2、有两种：实际排料法和加热能力指标法。本设计用加热能力指标 法来拟定炉底面积。已知炉子生产效率P=105Kg/h。按教材表5-1选择合用于淬火、正火 勺一般箱式炉，其单位炉底面积生产率P0=100120Kg/(m2h)。因此，炉子勺炉底有效 面积(即可以摆放工件勺实际面积)F1可按下式计算：=1m 2口 P 105=1m 2F =i P 1050一般炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.750.85之间选择。炉子小取值小值；炉子 大取值大值。本设计取中值0.8,则炉底总面积F为:F = = = 1.25m20.8 0.8(2)拟定炉膛日勺长度和宽度L炉底长度和宽度之比节在3/22之间选择。考虑到炉

3、子使用时装、出料勺以便，本设B计取L = 2，则炉子炉底长度和宽度分别为:B,=1.581m0.50.5L 1.581B = = 0.791m22拟定炉膛高度炉膛高度和宽度之比H在0.50.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。本设计B取中值0.7,则炉膛高度为：H = 0.7 B = 0.7 x 0.791 = 0.554m拟定实际炉膛尺寸为以便砌筑炉子，需要根据原则砖尺寸(230 x113x65mm),并考虑砌缝宽度(砌砖时 两块砖之间勺宽度2mm)，上下砖体应互相错开以及在炉底方面布置电热元件等规定，进一 步拟定炉膛尺寸。根据理论计算勺炉膛长度、宽度和高度，进一步拟定炉膛尺寸如下：L

4、= (230 + 2) x 7 = 1624mmB = (113 + 2) x 3 + (110 + 2) x 4 = 793mmH = (65 + 2) x 8 + 37 = 573mm注意：实际拟定勺炉膛尺寸和理论计算勺炉膛尺寸不要差别太大。拟定炉膛有效尺寸为避免热解决工件与炉膛内壁、电热元件和放置电热元件勺搁砖发生碰撞，应使工件与 炉内壁保持一定勺距离。工件应放置勺炉膛勺有效尺寸内。炉膛有效尺寸拟定如下：L 效=1500mmB 效=700mmH 效=450mm四、炉衬材料的选择及其厚度的拟定炉衬材料日勺选择及其厚度日勺计算应满足在稳定导热日勺条件下，炉壳温度不不小于60C。 由于炉子外壁

5、和周边空气之间日勺传热有辐射和对流两种方式，因此辐射换热系数和对流换热 系数之和统称为综合传热系数以。炉壳涉及炉墙、炉顶和炉底。这三部分外壁对周边空气 E日勺综合传热系数不同（见教材附表2）,因此三部分炉衬材料勺选择及其厚度也不同，必须 分别进行计算。1.炉墙炉衬材料日勺选择及其厚度日勺计算炉子日勺两边侧墙和前后墙可采用相似日勺炉衬构造，同步为简化计算，将炉门看作前墙勺 一部分。设炉墙日勺炉衬构造如图所示，耐火层是113mm厚日勺轻质粘土砖（QN0.8），保温层 是60mm厚、密度为350Kg/m3日勺一般硅酸盐耐火纤维毡和230mm厚日勺A级硅藻土砖（耐 火材料和保温材料日勺选择参照教材附表

6、3和附表4）。这种炉衬构造在稳定导热条件下，与 否满足墙外壁温度不不小于60C，应一方面求出热流密度，然后计算进行验证。在炉墙内壁温度950C、炉壳周边空气温度20C勺稳定导热条件下，通过炉墙向周边 空气散热勺热流密度为：950 - 20q = ssS1X1 + f +X3 + 亏1） S1，S2, S3 拟定S1，S2, S3分别是轻质粘土砖、硅酸盐耐火纤维毡和A级硅藻土砖勺厚度（m）。 若 考虑它们之间2mm日勺砌缝宽度，则S1，S2, S3得厚度为：S 1= 113 + 2 = 115mm ；S2 = 60mm ；S3 = 230 + 2 = 232mm。2）人,人,入,a日勺拟定123

7、 E七，气，%分别是轻质粘土砖、硅酸盐耐火纤维毡和 A级硅藻土砖勺平均热导率 （W/m - C）；以是炉壳对周边空气勺综合传热系数（W/m - C）。规定出入，人，入和a，一方面必须假定各层界面温度和炉壳温度。设轻质粘土砖 123 E和硅酸盐耐火纤维毡之间勺界面温度t2 = 850C，硅酸盐耐火纤维毡和硅藻土砖之间勺界 面温度匕=620。，炉墙外壳温度t4 = 55C v60C。如图所示：求轻质粘土砖勺平均热导率查教材附表3,可得轻质粘土砖（QN0.8）勺平均导热率为：X、= 0.294 + 0.212x10-31 （t 为平均温度）人=0.294 + 0.212 x 10-3（） = 0.2

8、94 + 0.212 x 10-3（950 + 850）122=0.485W/m - C求硅酸盐耐火纤维毡勺平均热导率硅酸盐耐火纤维毡勺平均温度t =匕= =850 + 620 = 735OC。根据教材附表4查 p 22得，密度为350Kg/m3一般硅酸盐耐火纤维毡700C、1000C勺热导率分别为0.121W/mC 和0.122W/mC。在700C1000C温度范畴内，可近似觉得其平均导热率与温度成线l 0.122 0.121 人0.121性关系。则有：1000-700 = 735700 0气=.12皿/m-。 求硅藻土砖勺平均导热率查教材附表3,可得A级硅藻土砖勺平均热导率为X3 = 0.

9、105 + 0.23 x 10-31人=0.105 + 0.23 x10-3 x () = 0.105 + 0.23 x 10-3 x (62 + 55) = 0.183W / m C322 求炉墙外壳对周边空气勺综合传热系数当炉墙外壳温度为55C，周边空气为20C时，由教材附表2可查得，外壳为钢板或涂灰漆表面时，对周边空气日勺综合传热系数为:a = 11.81W/m2 -C E3）求热流密度将以上数据代入求热炉密度勺体现式中，可求得热流密度为:950 - 200.1150060.2321+0.485 0.121 0.183 11.819302.086=445.8W / m 24）验算各界面和

10、炉墙外壳温度与否满足设计规定 轻质粘土砖和硅酸盐耐火材料纤维毡之间勺界面温度t2为:t = t -qj = 950-445.8x0115 = 844.3C2 1 X0.4851,t -1844.3 - 850 ere UE相对误差为-22 = =0.67% v 5% ,t2850满足设计规定，不必重算。 硅酸盐耐火纤维毡和硅藻土砖之间勺界面温度为:t = t -qS = 844.3-445.8x0060 = 623.2C ；32 r x0.121；2t -1623.2 - 620 相对误差为t一3 = 0.52% v 5%，满足设计规定,t3620不必重算。 炉墙外壳温度为:t = t - qj = 623.2 - 445.8 x 2兰=58C v 60C ；43 f0.183；3因炉墙外壳温度不不小于60C，故炉墙炉衬材料及其厚度勺选择满足设计规定。若实际计算后，外壳温度不小于60 C，必须重新