空气电阻炉设计

第四章空气电阻炉

4-1粉末冶金电阻炉简介

电阻炉：采用电热元件将电能转换成热能以加热工件的设备电阻炉的结构：1、炉体：电热元件、炉膛、炉衬炉壳2、供电及电气控制系统：电闸、变压器、调压器、测温及自动控制仪表等3、辅助机械系统：炉门机构、推舟（料）机构、供气系统、水冷系统、供压系统等电阻炉的主要参数：额定电压、功率、额定温度、炉膛空间尺寸等常用粉末冶金电阻炉分类第四章空气电阻炉

4-2粉末冶金电阻炉设计程序一、设计的原始资料二、电阻炉的设计步骤：1、设计任务书的要求炉子的用途、加热工艺图和温度偏差、零件尺寸、零件重量、生产率、工作介质等2、参考资料3、定型设计：按图纸加工、安装调试，定型1、方案设计：调研确定炉体结构确定加热功率辅助系统设计电气控制系统设计2、技术设计：成套设备图纸、使用说明书和安装图，总的技术验收条件第四章空气电阻炉

4-3传热学基础----导热稳态导热基本公式：多层壁导热情形：各类材料的导热系数的差异：金属：2～360Kcar/m.K.h；耐火保温材料：0.02~2.5Kcar/m.K.h;气体：0.05~0.5Kcar/m.K.h;4-3传热学基础

多层平壁导热稳态导热基本公式：4-3传热学基础

多层圆筒壁导热示意图稳态导热基本公式：圆拱导热：4-3传热学基础

空心球的导热稳态导热基本公式：球拱导热：4-3传热学基础

稳态导热计算步骤采用先假定，后验证的方法计算1、先确定多层壁的材料、几何尺寸、和热面t1、冷面温度tn+1；2、然后假定中间各层壁面温度ti

,再查出相应层材料在此温度下的导热系数，带入相应的导热公式，计算热流；3、用计算得到的热流值代入传热公式，检验各层壁面温度是否满足误差要求（两者相差在5%以内即可）各壁面温度的计算公式：4-3传热学基础----辐射换热几种特殊情形下的辐射换热计算1、当两辐射面面积相等，又很接近时2、当一个表面F1包围另一个表面F24-3传热学基础----辐射换热几种特殊情形下的辐射换热计算3、有隔热屏的情形1）ε隔=ε1=ε2=ε：2）ε1=ε2

≠

ε隔：4-3传热学基础----辐射换热几种特殊情形下的辐射换热计算4、n个彼此平行且很近的表面间的辐射换热4-3传热学基础----对流放热对流放热的一般表达式入口处流体与壁面温差；出口处流体与壁面温差4-3传热学基础----炉内综合传热炉内对流与辐射都存在时的稳态综合传热炉壁稳态综合传热4-4电热体材料一、电热体材料的选择条件与分类1、电热体材料的选择条件1）比电阻和电阻温度系数小2）熔点高3）高温下的化学稳定5）热膨胀系数小4）足够的高温机械强度6）价格低廉，加工性能好2、电热体的分类1)金属纯金属：钼、钨合金：镍铬合金、铁铬铝合金2）非金属硅碳棒、硅钼棒、石墨4-4电热体材料二、普通电热体材料的特性1、铁铬铝电热体1）适合在氧化或中性气氛中使用，在含碳、氮气氛中易渗碳、渗氮，高温预氧化处理能获得致密的氧化膜，延长使用寿命；2）高温下（＞1000℃）晶粒易长大，脆性增加；3）工作温度高（1200～1300℃），比电阻大，电阻温度系数小；4）能与氧化铝、氧化镁耐火材料直接接触，高等级的粘土亦可，要避免与氧化硅，含氧化铁的石棉、矿渣棉。水玻璃等直接接触；2、镍铬电热体1）适合在氧化或中性气氛中使用；2）晶粒长大倾向小，韧性优于铁铬铝；3）使用温度一般低于1000℃4）适用的耐火材料与铁铬铝相似；5）价格比铁铬铝贵；4-4电热体材料二、普通电热体材料的特性3、钨和钼1）熔点及使用温度高2）抗氧化能力差3）电阻温度系数大，需调压供电；5）易与石墨、酸性或碱性耐火材料反应（钨3410℃/2000～2500℃，钼2630℃/1600℃

）在400～500℃的空气中剧烈氧化成粉末，在保护气氛下使用4）晶粒易长大，变脆；4-4电热体材料二、普通电热体材料的特性4、硅碳棒和硅钼棒1）

陶瓷脆性发热体，工作温度高，避免低温长期使用；2）表面氧化形成保护膜，适合于在空气中使用；3）硅钼棒的电阻率比硅碳棒小；5）硅碳棒使用是存在老化现象；替换性比硅钼棒差；（硅碳棒：1400℃左右，硅钼棒：1600℃左右

）硅碳棒的电阻随温度增加先将后增，硅钼棒则单调增加4）电阻温度系数大，使用中需调压，且电阻随温度变化规律不同；6）加工困难，一般为棒状和U型棒状；4-4电热体材料二、普通电热体材料的特性5、石墨电热体1）