热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件

热处理电阻炉设计计算举例主讲教师：管登高热处理电阻炉设计计算举例主讲教师：管登高

重点：设计方法与步骤

教学要求：掌握箱式电阻炉的设计内容、方法与步骤。§5—8热处理电阻炉设计计算举例一、设计任务

为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：

(1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及调质处理。处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；

(2)生产率：160kg/h；

(3)工作温度：最高使用温度≤950℃；

(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。重点：设计方法与步骤§5—8热处

1．炉底面积的确定因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p为160kg/h，按表5—1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积二、炉型的选择根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻加热炉，不通保护气氛。三、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定二、炉型的选择根热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件有效面积与炉底总面积存在关系式F1/F=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m，B=0.869m。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，而F=L·B=0.5L2，因此，可求得见图示

2．炉底长度和宽度的确定有效面积与炉底总面积存在关系式F1/F=0.7

3．炉膛高度的确定按统计资料，炉膛高度H与宽度B之比H/B通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H/B=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640m。因此，确定炉膛尺寸如下：炉底支撑砖厚度拱角砖矮边高度炉底搁砖宽度砖缝长度砖长3．炉膛高度的确定炉底支撑砖厚度拱角砖矮边炉底搁砖宽度砖

为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为：L效=1500mm；B效=700mm；H效=500mm为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件

4．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113mmQN—1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mrnB级硅藻土砖。

炉顶采用113mmQN—1.0轻质粘土砖十80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十115mm膨胀珍珠岩。

炉底采用三层QN—1.0轻质粘土砖(67①×3)mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。

炉门

用65mmQN—1.0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。（注①67=65+2，2是砖缝的宽度。）

4．炉衬材料及厚度的确定四、砌体平均表面积计算炉底板材料选用Cr—Mn—N耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。砌体外廓尺寸如图5—15所示（教材图5-9）。L外=L+2×(115+50+115)=2360mmB外=B+2×(115+50+115)=1490mmH外=H+f+(115+80+115)+67×4+50+182

炉顶厚

4块粘土砖高

炉底保温层厚=640+116+310+268+50+182=1566mm式中：f—拱顶高度，此炉子采用600标准拱顶，取拱弧半径R=B，则f可由f=R(1-co300)求得。四、砌体平均表面积计算炉底板材料选用Cr—Mn—N耐热钢，根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=2LH十2BH=2H(L十B)=2×0.640×(1.741+0.869)=3.341m2F墙外=2H外(L外+B外)=2×1.566×(2.360+1.490)=12.058m2炉顶平均面积

2．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。炉顶五、计算炉子功率1．根据经验公式法计算炉子功率由式(5—14)

五、计算炉子功率取式中系数C=30[(kW﹒h0.5)/(m1.8﹒C1..55)，空炉升温时间假定为τ升=4h，炉温t=950℃，炉膛内壁面积F壁

由经验公式法计算得P安≈75(kW)取式中系数C=30[(kW﹒h0.5)/(m1.8﹒C1..

(1)加热工件所需的热量Q件由附表6得，工件在950℃及20℃时比热容分别为C件2=0.63kJ/(kg﹒℃)，C件1=0.486kJ/(kg·℃)，根据式(5—1)Q件=P(C件2t1—C件1to)=160×(0.63×950-0.486×20)=95117 kJ/h（p每小时装炉量）

(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，将炉门包括在前墙内。2．根据热平衡计算炉子功率(1)加热工件所需的热量Q件(2)通过炉衬的散

根据式(1—15）对于炉墙散热，如图5—16所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t′2墙=780℃，t′3墙=485℃，t′4墙=60℃则根据式(1—15）对于炉墙散热，如图5—16所示，首先假定

耐火层S1的平均温度ts1均=（950+780）/2=865℃，硅酸铝纤维层S2的平均温度ts2均=（780+485）/2=632.5℃,硅藻土砖层S3的平均温度ts3均=（485+60）/2=272.5℃，S1、S3层炉衬的热导率由附表3得λ1=0.29+0.256×10-3ts1均

=0.29+0.256×10-3×865=0.511W/(m﹒℃)λ3=0.131+0.23×10-3ts3均=0.131+0.23×10-3×272.5=0.194W/(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=632.5℃，得λ2=0.129W/(m﹒℃)

耐火层S1的平均温度ts1均=（950+当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2经近似计算得α∑=12.17W/(m2﹒℃)（综合传热系数）求热流当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2经近似计算得α∑②验算交界面上的温度t2墙、t3墙②验算交界面上的温度t2墙、t3墙满足一般热处理电阻炉表面温升<50℃的要求。室温20℃③验算炉壳温度t4墙④计算炉墙散热损失Q墙散=q墙·F墙均=730.4×6.25=4562.5W同理可以求得t2顶=844.39℃；t3顶=562.6；t4顶=53℃；q顶=485.4W/m2满足一般热处理电阻炉表面温升<50℃的要求。室温20℃③验

t2底=782.2℃，t3底568.54℃，t4底=53.7℃，q底=572.2W/m2炉顶通过炉衬散热

Q顶散=q顶·F顶均=485.4×2.29=1111.6W炉底通过护衬散热

Q底散=q底.F底均=572.2×2.23=1276W整个炉体散热损失

Q散=Q墙散+Q顶散十Q底散=4562.5+1111.6+1276=6950.1w（因为1W=3.6kJ/h）所以Q散=3.6×6950.1=25020.4kJ/ht2底=782.2℃，t3底568.54℃=0.1炉门开启率δt=(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，根据式(5—6)式中：C—黑体辐射系数；F—炉门开启面积或缝隙面积（m）；3.6—系数；φ—炉口遮蔽系数；δt—炉门开启率(即平均1小时内开启的时间)，对常开炉门或炉壁缝隙而言δt=1。

因为Tg=950+273=1223K，Tα=20+273=293K，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F=B×=0.869×=0.278m2=0.1炉门开启率δt=(3)开启炉门的辐射热损失式中：由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H/2与B之比为0.32/0.869=0.37，（可看出此为一拉长的矩形），炉门开启高度与炉墙厚度之比为H′/S=0.32/0.28=1.14，由图1—14第1条线查得φ=0.7，故

0.28=(0.113+0.002)+(0.113+0.002)+0.05(m)图1-14由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H/2与B之比为0.3(4)开启炉门溢气热损失溢气热损失由式(5—7Q吸)得Q溢=qVαραCα(t′g—tα)δt其中，qVα由式（5—8qva=1997BH）得(4)开启炉门溢气热损失(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=0.13(Q件+Q散+Q辐+Q溢)=0.13×(95117+25020.4+8877.75+33713)=23346.1kJ/h(5)其它热损失(6)热量总支出其中Q辅=0，Q控=0，由式((5—l0)得Q总=Q件+Q辅+Q控+Q散+Q辐+Q溢+Q它=95117+25020.4+8877.75+33713+23346.1=202931.2kJ/h其中K为功率储备系数，本炉设计中K取1.4，则P安==78.9Kw与标准炉子相比较，取炉子功率为75kW。(7)炉子安装功率

(6)热量总支出其中K为功率储备系数，本炉设计中K取1.4，1．正常工作时的效率

由式(5—12)

2.在保温阶段，关闭炉门时的效率

六、炉子热效率计算1．正常工作时的效率2.在保温阶段，关闭炉门时的效率六、炉子

七、炉子空载功率计算八、空炉升温时间计算由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、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。七、炉子空载功率计1.炉墙及炉顶蓄热

0.97×(1.741+0.276)×0.115=0.225m32×[(0.869+0.115×2)×(16×0.067+0.135)]=0.305m3

2×［1.741×(12×0.067+0.135)×0.115=0.376m3拱角砖的厚度1.炉墙及炉顶蓄热0.97×(1.741+0.27

2.3×1.43×0.115=0.378m32×[1.43×(16×0.067+0.135)×0.115]=0.397m32×[(12×0.067+0.135)×(1.741+0.115)×0.115=0.401m31.071×(1.741+0.276)×0.08=0.13m3

2×[(0.87+0.115×2)×(16×0.067+0.135)×0.05=0.133m32×[(1.741+0.115)×(12×0.067+0.135)×0.05=0.174m32.3×1.43×0.115=0.378m3由式（5—9）得：Ｑ蓄=V1ρ1(C1′t1′-C1t0)+V2ρ2（C2′t2′-C2t0）（kJ）（5—9）由式（5—9）得：Ｑ蓄=V1ρ1(C1′t1′-C1t0)+热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件炉底蓄热计算炉底蓄热计算查附表3得查附表3得3．炉底板蓄热

根据附表6查得950℃和20℃时高合金钢的比热容分别为C板2=0.670kJ/(kg﹒℃)和C板1=0.473kJ/(kg﹒℃)。经计算炉底板重量G=242kg，所以有Q蓄板=G(C板2t1-C板1t0)=242×（636.5-9.46）=151743.6kJ3．炉底板蓄热Q蓄板=G(C板2t1-C板1t0)=242×

对于一般周期作业炉，其空炉升温时间在3-8小时内均可，故本炉子设计符合要求。因计算蓄热时是按稳定态计算的，误差大，时间偏长，实际空炉升温时间应在4小时以内。由式(5—13)得空炉升温时间Q蓄=Q蓄1+Q蓄底+Q蓄板=1032238+389880+15174.36=1573861.6kJ对于一般周期作业炉，其空炉升温时间在3-75kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y、△或YY,、△△接线。供电电压为车间动力电网380V。核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在15~35kw/m2之间，常用为20~25kw/m2之间。表面负荷在20~25kW/m2常用的范围之内，故符合设计要求。九、功率的分配与接线75kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y、△或Y

1．图表法由附表15查得0Cr25A15电热元件75kW箱式炉YY接线，直径d=5mm时，其表面负荷为1.58W/cm2。每组元件长度L组=50.5m，总长度L总=303.0m,元件总重量G总=42.3kg,

2、理论计算法

(1)求950℃时电热元件的电阻率ρt当炉温为950℃时，电热元件温度取1100℃，由附表12查得0Cr25A15在20℃时电阻率ρ20=1.40Ωmm2/m，由最高使用温度950℃，选用线状0Cr25Al5合金作电热元件，接线方式采用YY。十、电热元件材料选择及计算1．图表法2、理论计算法由最高使用温度(4)每组电热元件端电压由于采用YY接法，车间动力电网端电压为380V，故每组电热元件端电压即为每相电压(3)每组电热元件功率由于采用YY接法，即三相双星形接法，每组元件功率

(2)确定电热元件表面功率由图5—3，根据本炉子电热元件工作条件取W允=1.6W/Cm电阻温度系数α=4×10-5℃-1，则1100℃下的电热元件电阻率为ρt=ρ20(1+αt)=1.40×10-5×1100)=1.46Ω·mm2/m(4)每组电热元件端电压(3)每组电热元件功率(2)

(5)电热元件直径

线状电热元件直径由式(5—24)得取d=5mm

(6)每组电热元件长度和重量每组电热元件长度由式(5—25)得每组电热元件重量由式(5—26)得(5)电热元件直径取d=5mm每组电热元件重量由式(5—2（7)电热元件的总长度和总重量电热元件总长度由式(5—27)得L总=6L组=6×52.07=312.44m电热元件总重量由式(5—28)得G总=6G组=6×7.26=43.56kg

式中，ρM由附表12查得ρM=7.1g/cm2所以得w实<W允，结果满足设计要求。

(8)校核电热元件表面负荷

所需电热元件总长度和总重量为L总=nL（m）（5-27）G总=nG（kg）（5-28）（7)电热元件的总长度和总重量式中，ρM由附表1(9)电热元件在炉膛内的布置

将6组电热元件每组分为4折，布置在两侧炉墙及炉底上，则有

布置电热元件的炉壁长度L′=L—50=1741-50=1691mm丝状电热元件绕成螺旋状，当元件温度高于1000℃，由表5—5可知，螺旋节径D=(4~6)d，取D=6d=6×5=30mm螺旋体圈数N和螺距h分别为(9)电热元件在炉膛内的布置布置电热元件的炉壁长度h=L′/N=1691/138=12.3mmh/d=12.3/5=2.46按规定，h/d在2~4范围内满足设计要求。根据计算，选用YY方式接线，采用d=5mm所用电热元件重量最小，成本最低。电热元件节距h在安装时适当调整，炉口部分增大功率。电热元件引出棒材料选用1Cr18Ni9Ti,φ=12mm,L=500mm。十一、炉子构架、炉门启闭机构和仪表图（略)。十二、炉子总图（），主要零部件图及外部接线图(略)，砌体图〔略)h=L′/N=1691/138=12.3mm重量：出厂日期：十四、编制使用说明书(略)思考题：为减少周期作业箱式电阻炉的蓄热损失，在设计和使用上需注意哪些问题?十三、炉子技术指标(标牌)额定功率：75kW额定电压：380V最高使用温度：950℃生产率：160kg/h相数：3接线方法：YY工作室有效尺寸：1500×700×500外形尺寸：L=2300mm，B=1430mm，H=1566mm结束重量：出厂日期：十三、炉子技术指标(标牌)结束为：L效=1500mm；B效=700mm；H效=500mm返回为：返回热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例主讲教师：管登高热处理电阻炉设计计算举例主讲教师：管登高

重点：设计方法与步骤

教学要求：掌握箱式电阻炉的设计内容、方法与步骤。§5—8热处理电阻炉设计计算举例一、设计任务

为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件为：

(1)用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及调质处理。处理对象为中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量；

(2)生产率：160kg/h；

(3)工作温度：最高使用温度≤950℃；

(4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。重点：设计方法与步骤§5—8热处

1．炉底面积的确定因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p为160kg/h，按表5—1选择箱式炉用于正火和淬火时的单位面积生产率p0为120kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积二、炉型的选择根据设计任务给出的生产特点，拟选用箱式热处理电阻加热炉，不通保护气氛。三、确定炉体结构和尺寸1．炉底面积的确定二、炉型的选择根热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件有效面积与炉底总面积存在关系式F1/F=0.75~0.85，取系数上限，得炉底实际面积根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.741m，B=0.869m。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，而F=L·B=0.5L2，因此，可求得见图示

2．炉底长度和宽度的确定有效面积与炉底总面积存在关系式F1/F=0.7

3．炉膛高度的确定按统计资料，炉膛高度H与宽度B之比H/B通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H/B=0.7左右，根据标准砖尺寸，选定炉膛高度H=0.640m。因此，确定炉膛尺寸如下：炉底支撑砖厚度拱角砖矮边高度炉底搁砖宽度砖缝长度砖长3．炉膛高度的确定炉底支撑砖厚度拱角砖矮边炉底搁砖宽度砖

为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为：L效=1500mm；B效=700mm；H效=500mm为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件

4．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113mmQN—1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡+113mrnB级硅藻土砖。

炉顶采用113mmQN—1.0轻质粘土砖十80mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十115mm膨胀珍珠岩。

炉底采用三层QN—1.0轻质粘土砖(67①×3)mm+50mm密度为250kg/m3的普通硅酸铝纤维毡十182mmB级硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。

炉门

用65mmQN—1.0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。（注①67=65+2，2是砖缝的宽度。）

4．炉衬材料及厚度的确定四、砌体平均表面积计算炉底板材料选用Cr—Mn—N耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm。砌体外廓尺寸如图5—15所示（教材图5-9）。L外=L+2×(115+50+115)=2360mmB外=B+2×(115+50+115)=1490mmH外=H+f+(115+80+115)+67×4+50+182

炉顶厚

4块粘土砖高

炉底保温层厚=640+116+310+268+50+182=1566mm式中：f—拱顶高度，此炉子采用600标准拱顶，取拱弧半径R=B，则f可由f=R(1-co300)求得。四、砌体平均表面积计算炉底板材料选用Cr—Mn—N耐热钢，根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=2LH十2BH=2H(L十B)=2×0.640×(1.741+0.869)=3.341m2F墙外=2H外(L外+B外)=2×1.566×(2.360+1.490)=12.058m2炉顶平均面积

2．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。炉顶五、计算炉子功率1．根据经验公式法计算炉子功率由式(5—14)

五、计算炉子功率取式中系数C=30[(kW﹒h0.5)/(m1.8﹒C1..55)，空炉升温时间假定为τ升=4h，炉温t=950℃，炉膛内壁面积F壁

由经验公式法计算得P安≈75(kW)取式中系数C=30[(kW﹒h0.5)/(m1.8﹒C1..

(1)加热工件所需的热量Q件由附表6得，工件在950℃及20℃时比热容分别为C件2=0.63kJ/(kg﹒℃)，C件1=0.486kJ/(kg·℃)，根据式(5—1)Q件=P(C件2t1—C件1to)=160×(0.63×950-0.486×20)=95117 kJ/h（p每小时装炉量）

(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，将炉门包括在前墙内。2．根据热平衡计算炉子功率(1)加热工件所需的热量Q件(2)通过炉衬的散

根据式(1—15）对于炉墙散热，如图5—16所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t′2墙=780℃，t′3墙=485℃，t′4墙=60℃则根据式(1—15）对于炉墙散热，如图5—16所示，首先假定

耐火层S1的平均温度ts1均=（950+780）/2=865℃，硅酸铝纤维层S2的平均温度ts2均=（780+485）/2=632.5℃,硅藻土砖层S3的平均温度ts3均=（485+60）/2=272.5℃，S1、S3层炉衬的热导率由附表3得λ1=0.29+0.256×10-3ts1均

=0.29+0.256×10-3×865=0.511W/(m﹒℃)λ3=0.131+0.23×10-3ts3均=0.131+0.23×10-3×272.5=0.194W/(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=632.5℃，得λ2=0.129W/(m﹒℃)

耐火层S1的平均温度ts1均=（950+当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2经近似计算得α∑=12.17W/(m2﹒℃)（综合传热系数）求热流当炉壳温度为60℃，室温为20℃时，由附表2经近似计算得α∑②验算交界面上的温度t2墙、t3墙②验算交界面上的温度t2墙、t3墙满足一般热处理电阻炉表面温升<50℃的要求。室温20℃③验算炉壳温度t4墙④计算炉墙散热损失Q墙散=q墙·F墙均=730.4×6.25=4562.5W同理可以求得t2顶=844.39℃；t3顶=562.6；t4顶=53℃；q顶=485.4W/m2满足一般热处理电阻炉表面温升<50℃的要求。室温20℃③验

t2底=782.2℃，t3底568.54℃，t4底=53.7℃，q底=572.2W/m2炉顶通过炉衬散热

Q顶散=q顶·F顶均=485.4×2.29=1111.6W炉底通过护衬散热

Q底散=q底.F底均=572.2×2.23=1276W整个炉体散热损失

Q散=Q墙散+Q顶散十Q底散=4562.5+1111.6+1276=6950.1w（因为1W=3.6kJ/h）所以Q散=3.6×6950.1=25020.4kJ/ht2底=782.2℃，t3底568.54℃=0.1炉门开启率δt=(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，根据式(5—6)式中：C—黑体辐射系数；F—炉门开启面积或缝隙面积（m）；3.6—系数；φ—炉口遮蔽系数；δt—炉门开启率(即平均1小时内开启的时间)，对常开炉门或炉壁缝隙而言δt=1。

因为Tg=950+273=1223K，Tα=20+273=293K，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F=B×=0.869×=0.278m2=0.1炉门开启率δt=(3)开启炉门的辐射热损失式中：由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H/2与B之比为0.32/0.869=0.37，（可看出此为一拉长的矩形），炉门开启高度与炉墙厚度之比为H′/S=0.32/0.28=1.14，由图1—14第1条线查得φ=0.7，故

0.28=(0.113+0.002)+(0.113+0.002)+0.05(m)图1-14由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H/2与B之比为0.3(4)开启炉门溢气热损失溢气热损失由式(5—7Q吸)得Q溢=qVαραCα(t′g—tα)δt其中，qVα由式（5—8qva=1997BH）得(4)开启炉门溢气热损失(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=0.13(Q件+Q散+Q辐+Q溢)=0.13×(95117+25020.4+8877.75+33713)=23346.1kJ/h(5)其它热损失(6)热量总支出其中Q辅=0，Q控=0，由式((5—l0)得Q总=Q件+Q辅+Q控+Q散+Q辐+Q溢+Q它=95117+25020.4+8877.75+33713+23346.1=202931.2kJ/h其中K为功率储备系数，本炉设计中K取1.4，则P安==78.9Kw与标准炉子相比较，取炉子功率为75kW。(7)炉子安装功率

(6)热量总支出其中K为功率储备系数，本炉设计中K取1.4，1．正常工作时的效率

由式(5—12)

2.在保温阶段，关闭炉门时的效率

六、炉子热效率计算1．正常工作时的效率2.在保温阶段，关闭炉门时的效率六、炉子

七、炉子空载功率计算八、空炉升温时间计算由于所设计炉子的耐火层结构相似，而保温层蓄热较少，为简化计算，将炉子侧墙、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。七、炉子空载功率计1.炉墙及炉顶蓄热

0.97×(1.741+0.276)×0.115=0.225m32×[(0.869+0.115×2)×(16×0.067+0.135)]=0.305m3

2×［1.741×(12×0.067+0.135)×0.115=0.376m3拱角砖的厚度1.炉墙及炉顶蓄热0.97×(1.741+0.27

2.3×1.43×0.115=0.378m32×[1.43×(16×0.067+0.135)×0.115]=0.397m32×[(12×0.067+0.135)×(1.741+0.115)×0.115=0.401m31.071×(1.741+0.276)×0.08=0.13m3

2×[(0.87+0.115×2)×(16×0.067+0.135)×0.05=0.133m32×[(1.741+0.115)×(12×0.067+0.135)×0.05=0.174m32.3×1.43×0.115=0.378m3由式（5—9）得：Ｑ蓄=V1ρ1(C1′t1′-C1t0)+V2ρ2（C2′t2′-C2t0）（kJ）（5—9）由式（5—9）得：Ｑ蓄=V1ρ1(C1′t1′-C1t0)+热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件热处理电阻炉设计计算举例教学提纲课件炉底蓄热计算炉底蓄热计算查附表3得查附表3得3．炉底板蓄热

根据附表6查得950℃和20℃时高合金钢的比热容分别为C板2=0.670kJ/(kg﹒℃)和C板1=0.473kJ/(kg﹒℃)。经计算炉底板重量G=242kg，所以有Q蓄板=G(C板2t1-C板1t0)=242×（636.5-9.46）=151743.6kJ3．炉底板蓄热Q蓄板=G(C板2t1-C板1t0)=242×

对于一般周期作业炉，其空炉升温时间在3-8小时内均可，故本炉子设计符合要求。因计算蓄热时是按稳定态计算的，误差大，时间偏长，实际空炉升温时间应在4小时以内。由式(5—13)得空炉升温时间Q蓄=Q蓄1+Q蓄底+Q蓄板=1032238+389880+15174.36=1573861.6kJ对于一般周期作业炉，其空炉升温时间在3-75kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y、△或YY,、△△接线。供电电压为车间动力电网380V。核算炉膛布置电热元件内壁表面负荷，对于周期式作业炉，内壁表面负荷应在15~35kw/m2之间，常用为20~25kw/m2之间。表面负荷在20~25kW/m2常用的范围之内，故符合设计要求。九、功率的分配与接线75kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y、△或Y

1．图表法由附表15查得0Cr25A15电热元件75kW箱式炉YY接线，直径d=5mm时，其表面负荷为1.58W/cm2。每组元件长度L组=50.5m，总长度L总=303.0m,元件总重量G总=42.3kg,

2、理论计算法

(1)求950℃时电热元件的电阻率ρt当炉温为950℃时，电热元件温度取1100℃，由附表12查得0Cr25A15在20℃时电阻率ρ20=1.40Ωmm2/m，由最高使用温度950℃，选用线状0Cr25Al5