箱式电阻炉课程设计报告

-.z一、设计任务书题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉；生产能力：160kg/h；生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产；要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一*。二、炉型的选择根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度650℃三、确定炉体构造及尺寸1.炉底面积确实定因无定型产品，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。生产率p为160kg/h，按照教材表5-1选择箱式炉用于退火和回火时的单位面积生产率p0为100kg/(m2﹒h)，故可求得炉底有效面积：F由于有效面积与炉底总面积存在关系式F1FF=2.炉底长度和宽度确实定由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取LB=2L=B=根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L=1.970m，3.炉膛高度确实定按照统计资料，炉膛高度H与宽度B之比HB通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H因此，确定炉膛尺寸如下：长L=宽B=高H=为防止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：LBH4.炉衬材料及厚度确实定由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用一样炉衬构造，即113mmQN-0.8轻质粘土砖，+80mm密度为250kg炉顶采用113mmQN-1.0轻质粘土砖，+80mm密度为250kg炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖67×3mm，+50mm炉门用65mmQN-1.0轻质粘土砖，+80mm密度为250kg炉底隔砖采用重质粘土砖（NZ-炉底板材料选用Cr-Mn-四、砌体平均外表积计算砌体外廓尺寸如下：LBH试中f——拱顶高度，此炉子采用60°标准拱顶，取拱弧半径R=B，则f可由f=R(1-cos30°1.炉顶平均面积FFF2.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。F=2=3.77F=2=12.05F==6.743.炉底平均面积FFF五、计算炉子功率1.根据经历公式法计算炉子功率由教材式（P取式中系数K为保温系数，取值为11，炉温t=650℃F=5.7所以P=11=27kW由经历公式法计算得P2.根据热平衡计算炉子功率〔1〕加热工件所需的热量Q由资料附表得，工件在650℃及20℃时比热容分别为c件2=1.051Q=160=107748.8〔2〕通过炉衬的散热损失的热量Q=1\*ROMANI.炉墙的散热损失由于炉子侧壁和前后墙炉衬构造相似，故作统一数据处理，为简化计算，将炉门包括在前墙内。根据式Q对于炉墙散热，如图1-1所示，首先假定界面上的温度及炉壳温度，t2墙‘=540耐火层s1的平均温度ts1均=650+5402=595℃，硅酸铝纤维层s2的平均温度ts2均λ=0.442λ=0.160W（m∙℃）。普通硅酸铝纤维的热导率由教材附表4查得，在与给定温度相差较小λ当炉壳温度为60℃，室温为20℃=1\*GB3①求热流q墙=t==417.5=2\*GB3②验算交界面上的温度t2墙和t误差∆<5%t∆误差∆<5%=3\*GB3③验算炉壳温度t4墙t满足一般热处理电阻炉外表升温<50计算炉墙散热损失Q=2\*ROMANII.炉顶的散热损失和炉墙散热损失同理：tttQ=3\*ROMANIII.炉底的散热损失tttQ整个炉体散热损失Q=2813.95+742.4+866.32=4422.67W=15922〔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Q因为Tg=650+273=923K，Ta=20+273=293K，由于正常工作是，炉门开启高度为炉膛高度一半，故炉门开启面积由于炉门开启后，辐射口为矩形，且H2与B之比为0.3200.978=0.33，炉门开启高度与炉墙厚度之比为0.320.316=1.01Q=5.660=3246.6〔4〕开启炉门溢气热损失溢气热损失由公式得Q式中，冷空气密度ρa=1.29kgm3，由tQ=353.5=13062.1(5)其他热损失其他热损失约为上述热损失之和的10%~20%，故Q=0.13=18197.335(6)炉子热量总支出其中Q辅=0，Q=107748.8+15922+3246.6+13062.1+18197.335=158176.835〔7〕炉子安装功率由教材式（P其中，K为功率储藏系数，本炉设计中K取1.3，则P与标准炉子相比较，取炉子功率为60kW。六、炉子热效率计算1.正常工作时的效率由教材式〔8.18〕η2.在保温阶段，关闭炉门时的效率η七、炉子空载功率计算P八、功率的分配与接线60kW功率均匀分布在炉膛两侧及炉底，组成Y、∆或YY、核算炉膛布置电热元件内壁外表负荷，对于周期式作业炉，内壁外表负荷应在15~35kWm2FW=外表负荷在常用的*围15~25kW九、电热元件材料选择及计算由最高使用温度650℃，选用线状0Cr25Al5合金作电热元件，接线方式采用YY1.图表法有教材表96查得0Cr25Al5电热元件，60kW箱式电阻炉YY接线，直径d=4.5mm时，其外表负荷为1.39Wcm2。每组元件长度L组=50.1m2.理论计算法〔1〕求650℃时电热元件的电阻率当炉温为650℃时，电热元件温度取1100℃，由资料附表12查得0Cr25Al5在20℃时电阻率ρ20=1.40Ω∙〔2〕确定电热元件外表功率根据本炉子电热元件工作条件取W允(3)每组电热元件功率由于采用YY接法，即两组电热元件并联后再接成Y的三相双星形接法，每组电热元件功率P〔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U〔5〕电热元件直径线状电热元件直径由公式得d=34.3取d=4.5mm。〔6〕每组电热元件长度和质量每组电热元件长度得L每组电热元件质量得G其中ρM由附表查得〔7〕电热元件总长度和总质量电热元件总长度得L电热元件总质量得G〔8〕校核电热元件外表负荷WW实〔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L布置电热元件的炉壁长度L丝状电热元件绕成螺旋状，当元件温度高于1000℃，螺旋节径D=4~6d，取D=6d=27mm。螺旋体圈数NN=h=h按规定，hd在2~4*根据计算，选用YY方式接线，采用d=4.5mm所用电热元件质量最小，本钱最低。电热元件节距h在安装时适当调整，炉口局部增大功率。电热元件引出棒材料选用1Cr18Ni9T